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基于DCS的氣體熱處理爐自動控制系統

時間:2018-12-13來源:廣州樂行機器視覺設備技術有限公司瀏覽次數:

鍋爐系統主要通過燃燒高爐煤氣和焦爐煤氣為某鋼鐵公司的1000M3高爐提供動力,并按季節提供工業加熱,鍋爐主要由煤氣(高爐煤氣、焦爐煤氣)系統、爐體、對流加熱面(鼓和冷卻壁、I、II過熱器、I、II經濟性組成。伊澤爾、I、II型空氣預熱器、點火器、送風及感應設備等。
    
     根據各部分的功能,可大致分為汽水系統、煙氣系統、燃燒系統、降溫減壓系統和公共系統幾個子系統,該控制系統主要控制鍋爐及相關輔助設備的生產過程,滿足蒸汽回火的要求。450℃,壓力(3.82MPa),流速(130th),純度(過熱蒸汽)。1.1蒸汽水系統
    
     蒸汽-水系統是用于鍋爐保護和蒸汽生成的脫氧水,它產生攜帶熱量的過熱蒸汽,并在溫度和壓力降低后將其送入汽輪機進行膨脹工作或加熱。再熱,然后將鍋爐汽包和鍋爐冷卻壁與汽包連接。不飽和蒸汽是通過加熱鍋爐燃燒產生的高溫煙氣而產生的。不飽和蒸汽通過I過熱器和I過熱器的蒸汽集管被加熱。第二過熱器、第二過熱器和第二過熱器的減溫處理后,在第二級過熱器的蒸汽集管產生飽和過熱蒸汽后,再將其送入蒸汽主管道,其中一部分送至蒸汽機膨脹以供工作,其中一部分為蒸汽。紅色進入減溫減壓系統,其中一部分由脫氧蒸汽動力給水泵供給工作。
    
     空氣(冷空氣)凈化后,通過1_和2_鼓風機送入I和II空氣預熱器進行預熱成為熱空氣,熱空氣送入熱空氣燃燒器和氣體混合燃燒,高爐煤氣和焦爐煤氣通過高爐煤氣管道和焦爐煤氣管道送入燃燒噴嘴和熱空氣混合燃燒。蒸汽,然后高溫煙氣通過I過熱器、II過熱器、II省煤器、II空氣預熱器、I省煤器、I空氣預熱器將不飽和蒸汽加熱成高溫高壓飽和蒸汽,p再熱脫氧水送至鍋爐汽包和送至鍋爐爐膛的空氣,最后通過引風機送至煙囪排出。
    
     高爐煤氣從外部連通,分為四條通道,進入鍋爐的四個角落(每個角落四個燃燒噴嘴)參與燃燒;進入鍋爐的熱空氣和高爐煤氣混合燃燒進入鍋爐的四個角落(每個角落四個燃燒噴嘴)參與燃燒。焦爐氣從外部連接起來,分為四條通道,進入鍋爐的四個角落(每個角落有兩個燃燒噴嘴)參與燃燒。通常,燃料是高爐煤氣,而焦爐煤氣只在點火時使用,通常只作為安全氣體(當爐溫時用作保護氣體)。在鍋爐的燃燒過程中,e較低。
    
     在燃燒過程中,利用熱電偶和火焰觀察儀檢測爐膛內的溫度變化,通過調整高爐煤氣、焦爐煤氣和空氣的比例(燃料比通常為100%高爐煤氣,80%高爐煤氣加上20%焦爐煤氣或50%焦炭),可調節鍋爐的爐膛溫度。在整個燃燒過程中,爐溫控制在1100C.1.4左右,溫度壓力降低和通用系統
    
     鍋爐產生的大部分過熱蒸汽被送入汽輪機供高爐風用。其余送至中溫中壓接觸管。另一部分送入1_和2_減溫減壓器,在工業水減溫減壓后轉化成低溫低壓蒸汽。其中一部分送往電廠供暖,另一部分通過加熱蒸汽主管送至除氧器,另一部分由除氧蒸汽動力供應泵供工作用。系統配置
    
     計算機集散控制系統(DCS)由上位系統和下位系統組成,上位系統采用計算機和西門子組態軟件WinCC完成現場數據的實時顯示、存儲、報警處理、打印和控制參數設定,下位系統由西門子PLC組成,與現場設備連接。上位機與下位機通信采用以太網方式,最大傳輸速率可達10~100Mbit/s,完全滿足實時數據監控的要求。以及作為系統平臺接口的Windows 2000。形成計算機操作系統,實現人機通信。
    
     圖1DCS系統組成
    
     鍋爐運行蒸汽供應是為了滿足汽輪機的運行負荷要求,同時滿足鼓風機站低壓蒸汽供應的需要,蒸汽壓力的變化會受到汽輪機和外部蒸汽供應負荷變化的影響,只要蒸汽壓力的穩定性得到滿足,就可以滿足要求。因此,鍋爐的自動燃燒控制的目的是通過自動燃燒來穩定蒸汽主管的壓力,以滿足汽輪機和外部蒸汽供應的蒸汽需求。
    
     由于鍋爐燃燒系統對蒸汽供給系統是一個復雜的熱力學過程,在運行中,它將是:由于汽輪機運行工況的變化而引起的蒸汽負荷的變化以及由于外部蒸汽供給的變化而引起的蒸汽負荷的變化(稱為外部擾動);受鍋爐內部熱負荷的變化,如燃料熱值和燃料種類(稱為內部擾動);從燃料的變化到爐子的構造。豎直熱負荷的時間(稱為燃燒設備的慣性);當鍋爐受到外界擾動時,它具有吸熱能力當燃燒條件保持不變時放熱(稱為鍋爐蓄熱能力)。因此,自動燃燒程序應具有抗干擾能力,以實現平穩的自動調節。
    
     為了實現鍋爐的經濟燃燒,在調整燃料或負荷的同時,應改變供氣量和誘導風量。鍋爐所用燃料可按以下比例使用:100%高爐煤氣(按此比例正常運行)、80-90%高爐煤氣+20-10%焦爐煤氣、50%高爐煤氣+50%c。當鍋爐負荷增加或減少較大時,可采用某層或幾層高爐煤氣燃燒器煤氣管道上的電控閥和熱風管道上的電控閥進行自動調節。
    
     采用三沖量調節,即根據給水流量、汽包液位和蒸汽流量調節主給水閥,保證鍋爐汽包水位的穩定性。它是一個前饋反饋串級控制回路??驁D如下:鍋爐給水系統由鍋爐提供兩個給水控制閥,DN150控制閥為主控制閥,DN10在正常負荷和高負荷運行情況下安裝在旁通管中;主控閥。在自動供水狀態下,只允許其中一個自動調節供水。此時,其他調節閥可以手動顯示。在程序投入運行之前,操作人員需要事先自動選擇輸入哪個調節閥,如果此時沒有設置,則根據以前的設置執行。
    
     圖2.汽包水位控制系統的結構圖
    
    
    
     液位輸出由PID1調節,并加入蒸汽流量。結果作為PID2的設定點。設定點與給水流量之間的偏差由PID2調節。輸出驅動執行器并調節進給閥。
    
     汽包水位是主要的調節量,給水量是二次調節量,蒸汽流量是前饋量,當汽包水位升高時,PID1輸出下降,加法器輸出下降,給水量隨著給水閥的小停機而減小。m負荷增加,即蒸汽流量增加,加法器輸出增加,進水量隨著進水閥的打開而增加。
    
     當蒸汽負荷突然增加,出現假液位時,PID1的輸出由于PID1的反應而降低,即加法器中的X1減小,加法器中的X2由于蒸汽負荷的增加而增加,所以加法器的輸出基本不變。消除了硅和假液位。此時,由于蒸發量的增加,液位開始下降,PID1的輸出增加,供水增加,直到汽包液位恢復到給定位置。
    
     爐膛負壓自動控制通過調整引風機入口風門的開度,使爐膛負壓保持在-2010Pa的微負壓狀態,保證鍋爐安全燃燒。調整另一個??梢栽谄聊簧线x擇并置或.-1調整2(1是.-1調整2,0是.-2調整1)。
    
     自動供氣控制的目的是使投入鍋爐的燃料在爐內以適當的空氣流量自動燃燒,從而保證鍋爐的經濟燃燒,其主要控制參數是氣體壓力和供氣壓力,從而達到最高的鍋爐熱效率。煙氣中含氧量作為總風量的校正。通過調整送風扇的擋板開度來調節送風壓力;當兩個送風扇同時運行時,應平行(或固定其中一個,另一個)調節進風門,可選擇在屏上并排或固定。d 1調整2(1調整1調整2,0調整2調整1)。
    
     自制冷凝水噴霧冷卻裝置用于調節鍋爐過熱蒸汽溫度。鍋爐過熱蒸汽溫度的自動調節是根據集熱器集箱的蒸汽溫度和減溫器出口自動調節減溫器水調節閥的開度,控制減溫水量,從而保證蒸汽溫度。集熱器內的蒸汽溫度控制在40450度范圍內,當集熱器出口處的蒸汽溫度降低時,蒸汽溫度自動控制系統自動減少冷卻水量。隨著蒸汽溫度的升高,冷卻水量增加,保證了集氣管出口蒸汽溫度的穩定性。在噴水冷卻系統中,鍋爐設有兩個給水調節閥,其中DN50調節閥是主調節閥,用于正常運行,旁通管設有DN50 r。調節閥作為主調節閥的備用閥。在自動給水狀態下,只允許一個調節閥自動調節供水,另一個調節閥待機;在程序投入運行前,操作人員需要選擇哪個調節閥自動投入運行。如果此時不設定,則按照前面的設定執行。DN150控制閥安裝在主給水控制閥的后面,控制閥的開度根據所需的冷凝水量進行調節。通過串級調節,蒸汽出口溫度由PID 1調節,然后我們再進行調節。ed作為PID 2的設定點(減溫器出口溫度調節)。設定點與減溫器出口溫度的偏差由PID 2調節。輸出驅動執行機構并調節減溫器水調節閥。
    
     當集熱器出口測得的蒸汽溫度較高時,PID1輸出增加,減溫器水控制閥的開度增加,減溫器水量增加,反之,閥開度減小,減溫器水量減少。
    
     當存在擾動(主要是煙氣流動和溫度變化引起的擾動、入口蒸汽流量和脫熱器溫度引起的擾動、脫熱器水壓變化引起的擾動)時,首先反映脫熱器出口蒸汽溫度的變化。當溫度較高時,需要增加減溫器水量,調節較快,對集熱器出口蒸汽溫度的影響明顯,調節量小,提高了調節質量。
    
     圖3.過熱蒸汽溫度自動控制系統的結構圖
    
     在屏幕上,可以顯示鍋爐各部分的溫度、壓力和流量分布,可以顯示所收集的數據、歷史趨勢和報警閃爍屏幕,可以完成閥門和設備的開啟和運行,氣體和助燃空氣的控制閥的運行和調整??赏瓿筛飨到y的自動調節,在軟手動調節和硬手動調節之間切換,不受干擾,可完成控制閥的操作和操作。
    
     主屏幕:可顯示鍋爐、爐子生產過程及相關主要參數、報警閃爍、功能按鈕切割成其他屏幕。子屏幕:各調節系統的屏幕,包括參數設定功能鍵、條形圖、控制流程圖、報警記錄、相關信息、歷史趨勢、相關信息。螞蟻PID參數設定等。
    
     報警畫面:根據工藝要求,當工藝值超過報警上下限時,發出報警,并在報警畫面上顯示報警時間、報警值、報警等級和報警點。操作者可以在報警畫面中完成報警確認和報警信息過濾功能。報表打?。嚎梢栽O置任何格式的報表,可以打印具有所有輸入和輸出參數的報表。此外,監控站由多個安全級別管理,每個安全級別具有不同的權限p防止侵權或誤操作。
    
     采用DCS系統及相關控制流程后,操作人員可以輕松操作,點擊鼠標,使整個鍋爐的運行狀態在計算機屏幕上一目了然。系統運行安全可靠,出口溫度穩定,舒適度提高,加熱速度快,從控制性能上看,調節及時,超調小,波動小,運行穩定。
    
     從節能降耗的角度出發,采用優化的工業過程自動控制技術,提高了系統的可靠性。與同類鍋爐相比,其故障時間每年減少約200小時,鍋爐功率為130噸/小時,蒸汽為70元/噸。每年節約180多萬元,給企業帶來了可觀的經濟效益。
    
     作者的創新之處在于:提出了一種分布式燃氣鍋爐控制系統,該系統不僅充分利用了PC機豐富的軟硬件資源,實現了友好的人機界面,而且通過工業以太網與PLC進行通信,對鍋爐現場數據進行采集和處理。實現了鍋爐良好的燃燒條件、節能降耗的工藝要求,實現了儀表儀表和節能降耗的全面實現。采用SIMATIC S7-400系列可編程控制器進行鍋爐控制。硬件可以通過軟件配置。軟件編程層次清晰?,F場調試方便。利用其強大的通信功能,可以形成各種分布式的監測和管理系統。
    
    

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