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文檔簡介
1、計算機(jī)技術(shù)在GHH風(fēng)機(jī)中的研究與應(yīng)用 1 引言 萊鋼熱電廠2#風(fēng)機(jī)是德國GHH公司1975年設(shè)計制造的產(chǎn)品,由于煉鐵工藝的改進(jìn),對高爐供風(fēng)的安全性、穩(wěn)定性等都發(fā)生了變化,原先采用的常規(guī)儀表電氣控制已不能滿足工藝的要求,尤其是在防喘調(diào)節(jié)上。為此2002年對2#風(fēng)機(jī)進(jìn)行了機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)改造。這次改造采用的是ABB公司的DIGIMATIK系列Freelance系統(tǒng),完成生產(chǎn)工藝顯示、數(shù)據(jù)的處理顯示、工藝設(shè)備控制、PID回路的自動調(diào)節(jié)、故障報警和報表打印等
2、功能。經(jīng)過半年多的運(yùn)行,整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,大大提高了機(jī)組的自動化水平。2 系統(tǒng)硬件2.1 硬件選型根據(jù)工藝要求,系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)如附表所示。 該控制系統(tǒng)的總點(diǎn)數(shù)為136點(diǎn)。 2.2 系統(tǒng)硬件配置 本控制系統(tǒng)由1個過程站、2個工程師/操作員站組成,配置圖如圖1所示。圖1 控制系統(tǒng)配置圖各個站之間的數(shù)據(jù)交換是這樣實(shí)現(xiàn)的: 現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過信號線送到DCS的模塊,模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換后,直接或通過Diginet P送到處理器里,處理器就根據(jù)編制的程序?qū)π盘栠M(jìn)行處理,并且將數(shù)據(jù)通過Diginet S
3、送到工程師/操作員站上進(jìn)行顯示,操作員在監(jiān)控畫面上啟停設(shè)備或調(diào)節(jié)閥門,這些數(shù)據(jù)就通過送到處理器里,處理器根據(jù)程序處理后,將其直接或通過Diginet P送到輸出模塊,控制現(xiàn)場設(shè)備。過程站采用了處理器和電源冗余,即為系統(tǒng)配置了2塊處理器,平時正常運(yùn)行時,一個處于運(yùn)行狀態(tài),一個處于熱備狀態(tài)。 過程控制Diginet S也采用了冗余配置。通過2個集線器HUB,操作站和工程師站上的各2個以太網(wǎng)卡及4條雙絞線構(gòu)成兩個互為冗余的以太網(wǎng)絡(luò)。只要4條雙絞線中的任何一條能夠保證工作正常,就可以保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這樣就可以大大提高系統(tǒng)的安全性。打印機(jī)用于打印報表。3
4、60; 軟件編制 Freelance2000系統(tǒng)是一個緊湊型的計算機(jī)系統(tǒng),它將DCS技術(shù)和PLC技術(shù)集于一身,既可以進(jìn)行復(fù)雜的儀控,又可以進(jìn)行常規(guī)的電氣控制。編制的步驟:(1) 項(xiàng)目樹組態(tài) 組態(tài)整個項(xiàng)目樹所管理的PS(過程站)、OS(操作站),即整個系統(tǒng)所配置的過程站和操作站,并組態(tài)好每個過程站的程序結(jié)構(gòu),每個操作站的畫面監(jiān)控結(jié)構(gòu)(2) 系統(tǒng)組態(tài) 組態(tài)整個系統(tǒng)所連的PS、OS,并為過程站配置I/O模塊,對模塊的每一個通道的信號進(jìn)行組態(tài)。(3) 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)
5、 為DigiNet S上所連的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組態(tài),配置其IP地址、ID地址。(4) 程序編制 即根據(jù)工藝要求進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)工藝提出的控制功能。(5) 畫面的編制 根據(jù)工藝要求,編制工藝流程畫面、設(shè)備啟停畫面、趨勢畫面、工藝參數(shù)顯示畫面、閥門操作畫面等,使操作人員可以通過畫面監(jiān)視整個生產(chǎn)過程,啟停設(shè)備、監(jiān)視參數(shù)、調(diào)節(jié)閥門,觀察趨勢,查詢歷史記錄。(6) 報表打印實(shí)現(xiàn)隨時打印報表。4 控制功能4.1 過程參數(shù)的調(diào)節(jié) 生產(chǎn)過程中重要的熱工參數(shù)均能隨時進(jìn)行調(diào)節(jié),進(jìn)行了PID回路控制,使之
6、維持在設(shè)定值左右,所有的PID回路都可以進(jìn)行PV跟蹤,無擾動切換。調(diào)節(jié)回路有3種工作方式:自動,半自動,手動(1) 冷凝器液位自動調(diào)節(jié) 通過調(diào)節(jié)出口調(diào)節(jié)閥和再循環(huán)閥來控制冷凝器液位,用1個PID回路控制2個閥門,PID的輸出直接控制再循環(huán)閥,PID的輸出經(jīng)取反后控制出口調(diào)節(jié)閥,控制框圖見圖2。圖2 冷凝器液位控制框圖1 (2) 防喘振控制 當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)量減小,出口壓力升高時,鼓風(fēng)機(jī)就容易出現(xiàn)喘
7、振。在不同的轉(zhuǎn)速下,造成喘振的喉部差壓和排氣壓力不同,根據(jù)不同轉(zhuǎn)速下造成喘振的喉部差壓、排氣壓力可繪制出喘振曲線;根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速下,在不同的喉部差壓、排氣壓力下,防喘閥動作的情況,可繪制出防喘線,如圖3所示。鼓風(fēng)機(jī)正常工作時,其工作點(diǎn)是在防喘線以下運(yùn)行的,若越過防喘線則防喘閥就動作,進(jìn)行放風(fēng),以防喘振的出現(xiàn)。圖3中, A:喘振曲線;B:防喘線;C:轉(zhuǎn)速最小時的特性曲線;D:轉(zhuǎn)速最大時的特性曲線;P:工況運(yùn)行點(diǎn)。圖3 風(fēng)機(jī)特性圖 我們根據(jù)工藝要求,采用了模擬加數(shù)字的控制方法,在調(diào)節(jié)范圍內(nèi),常規(guī)PID調(diào)節(jié)起作用,在緊急情況下,數(shù)字調(diào)節(jié)起作
8、用,使風(fēng)機(jī)的防喘閥迅速打開,解除緊急情況,調(diào)節(jié)框圖見圖4。其中: SP根據(jù)風(fēng)機(jī)喉部差壓及風(fēng)機(jī)進(jìn)氣溫度來 PV風(fēng)機(jī)排氣壓力當(dāng)PV-SP2,則系統(tǒng)就會發(fā)喘振預(yù)報,提醒操作人員注意。采用此種控制方法后,大大提高了機(jī)組的穩(wěn)定性,降低了故障率。圖4 防喘振控制框圖4.2 電氣控制 主要控制設(shè)備有汽機(jī)、風(fēng)機(jī)、防喘閥、盤車電機(jī)、盤車油壓電磁閥、冷凝液泵、潤滑油泵等??梢詫?shí)現(xiàn)這些設(shè)備的自動啟停、故障報警以及緊急停機(jī)等功能,并對一些參加連鎖的重要信號采取了冗余技術(shù),進(jìn)行了閉環(huán)控制。風(fēng)機(jī)進(jìn)氣溫度是否正常,可
9、用于判斷逆流是否發(fā)生,因此在風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管路上安裝了2個溫度控制器,采取了3取2的控制方法。流程圖如圖5所示。圖5 進(jìn)氣溫度控制流程圖4.3 流量計算 可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)吸入流量和汽機(jī)新汽流量的計算及累計,分別累計8小時、24小時、30天的數(shù)據(jù),并顯示累計量的起始時間。 計算公式如下:4.4 監(jiān)控功能工藝流程畫面5幅,包括風(fēng)機(jī)監(jiān)測,汽機(jī)疏水系統(tǒng),汽機(jī)控制系統(tǒng),軸系監(jiān)測系統(tǒng),油系統(tǒng);趨勢畫面24幅,共計可以對138個數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史分析,數(shù)據(jù)可以保存7天;設(shè)備聯(lián)鎖畫面2幅,包括啟動聯(lián)鎖和停機(jī)聯(lián)鎖;閥門操作畫面2幅,包括2個PID調(diào)節(jié)回路;
10、報警畫面1幅,重要的報警信號都包括在內(nèi);參數(shù)顯示畫面1幅,顯示一些重要參數(shù)的值;防喘監(jiān)視畫面1幅,用于監(jiān)視工況運(yùn)行情況;通過這些畫面,操作人員可以在主控室對各個工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)、啟停設(shè)備,處理報警,分析參數(shù)趨勢,查看歷史記錄。4.5 報表打印功能可以根據(jù)需要隨時打印報表。5 本系統(tǒng)的技術(shù)特色(1) 整個系統(tǒng)采用了處理器冗余、電源冗余,系統(tǒng)的可靠性大大提高。(2) 對于風(fēng)機(jī)的防喘振控制,采用了模擬加數(shù)字調(diào)節(jié)的方法,在調(diào)節(jié)范圍內(nèi),常規(guī)PID調(diào)節(jié)起作用,在緊急情況下,數(shù)字調(diào)節(jié)起作用,使風(fēng)機(jī)的防喘閥迅速打開,解除緊急情況,使風(fēng)機(jī)的喘振控制達(dá)到最優(yōu)化,且反應(yīng)迅速,保護(hù)整個機(jī)組的安全。(3) 對于參加停機(jī)聯(lián)鎖的重要信號,采取了冗余技術(shù),如進(jìn)風(fēng)溫度控制采用了3取2的控制方法;防喘閥故障停機(jī)采取了雙信號控制等,既使機(jī)組安全運(yùn)行,又有效防止了誤停機(jī)的發(fā)生。(4) 機(jī)組安全運(yùn)行、逆流保護(hù)實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制,既保護(hù)了機(jī)組又使機(jī)組穩(wěn)定安全運(yùn)行。 6 結(jié)論Freelance2
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