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计算机在风机中的应用
来源:论文网     2007-11-8 10:51:00
 

1  引言
    莱钢热电厂2#风机是德国GHH公司1975年设计制造的产品,由于炼铁工艺的改进,对高炉供风的安全性、稳定性等都发生了变化,原先采用的常规仪表电气控制已不能满足工艺的要求,尤其是在防喘调节上。为此2002年对2#风机进行了机控制系统的技术攻关改造。这次改造采用的是ABB公司的DIGIMATIK系列Freelance系统,完成生产工艺显示、数据的处理显示、工艺设备控制、PID回路的自动调节、故障报警和报表打印等功能。经过半年多的运行,整个系统稳定可靠,大大提高了机组的自动化水平。 (本免费论文文来自http://wwww.coollw.com)

2  系统硬件
2.1 硬件选型
根据工艺要求,系统点数如附表所示。

 

 该控制系统的总点数为136点。
2.2 系统硬件配置
    本控制系统由1个过程站、2个工程师/操作员站组成,配置图如图1所示。 (本免费论文文来自http://wwww.coollw.com)

1   控制系统配置图 免费论文网http://coollw.com


各个站之间的数据交换是这样实现的:
    现场采集的数据通过信号线送到DCS的模块,模块进行转换后,直接或通过Diginet P送到处理器里,处理器就根据编制的程序对信号进行处理,并且将数据通过Diginet S送到工程师/操作员站上进行显示,操作员在监控画面上启停设备或调节阀门,这些数据就通过送到处理器里,处理器根据程序处理后,将其直接或通过Diginet P送到输出模块,控制现场设备。
过程站采用了处理器和电源冗余,即为系统配置了2块处理器,平时正常运行时,一个处于运行状态,一个处于热备状态。

过程控制Diginet S也采用了冗余配置。通过2个集线器HUB,操作站和工程师站上的各2个以太网卡及4条双绞线构成两个互为冗余的以太网络。只要4条双绞线中的任何一条能够保证工作正常,就可以保证整个系统的正常运行。这样就可以大大提高系统的安全性。
打印机用于打印报表。

 

3  软件编制
    Freelance2000系统是一个紧凑型的计算机系统,它将DCS技术和PLC技术集于一身,既可以进行复杂的仪控,又可以进行常规的电气控制。
编制的步骤:
(1) 项目树组态
    组态整个项目树所管理的PS(过程站)、OS(操作站),即整个系统所配置的过程站和操作站,并组态好每个过程站的程序结构,每个操作站的画面监控结构
(2) 系统组态
    组态整个系统所连的PS、OS,并为过程站配置I/O模块,对模块的每一个通道的信号进行组态。
(3) 网络组态
    为DigiNet S上所连的所有节点进行组态,配置其IP地址、ID地址。
(4) 程序编制
    即根据工艺要求进行编程实现工艺提出的控制功能。
(5) 画面的编制
    根据工艺要求,编制工艺流程画面、设备启停画面、趋势画面、工艺参数显示画面、阀门操作画面等,使操作人员可以通过画面监视整个生产过程,启停设备、监视参数、调节阀门,观察趋势,查询历史记录。
(6) 报表打印实现随时打印报表。

4  控制功能
4.1 过程参数的调节
    生产过程中重要的热工参数均能随时进行调节,进行了PID回路控制,使之维持在设定值左右,所有的PID回路都可以进行PV跟踪,无扰动切换。
调节回路有3种工作方式:自动,半自动,手动
(1) 冷凝器液位自动调节
    通过调节出口调节阀和再循环阀来控制冷凝器液位,用1个PID回路控制2个阀门,PID的输出直接控制再循环阀,PID的输出经取反后控制出口调节阀,控制框图见图2。 免费论文网http://coollw.com

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图2   冷凝器液位控制框图
(2) 防喘振控制
     当鼓风机送风量减小,出口压力升高时,鼓风机就容易出现喘振。
在不同的转速下,造成喘振的喉部差压和排气压力不同,根据不同转速下造成喘振的喉部差压、排气压力可绘制出喘振曲线;根据不同的转速下,在不同的喉部差压、排气压力下,防喘阀动作的情况,可绘制出防喘线,如图3所示。鼓风机正常工作时,其工作点是在防喘线以下运行的,若越过防喘线则防喘阀就动作,进行放风,以防喘振的出现。图3中, A:喘振曲线;B:防喘线;C:转速最小时的特性曲线;D:转速最大时的特性曲线;P:工况运行点。 更多精彩毕业论文来自http://wwww.coollw.com

 

图3   风机特性图

 我们根据工艺要求,采用了模拟加数字的控制,在调节范围内,常规PID调节起作用,在紧急情况下,数字调节起作用,使风机的防喘阀迅速打开,解除紧急情况,调节框图见图4。
其中: SP—根据风机喉部差压及风机进气温度来
     PV—风机排气压力
当PV-SP>2,则系统就会发喘振预报,提醒操作人员注意。采用此种控制方法后,大大提高了机组的稳定性,降低了故障率。

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图4   防喘振控制框图 酷论文网-http://wwww.coollw.com


4.2 电气控制
    主要控制设备有汽机、风机、防喘阀、盘车电机、盘车油压电磁阀、冷凝液泵、润滑油泵等。可以实现这些设备的自动启停、故障报警以及紧急停机等功能,并对一些参加连锁的重要信号采取了冗余技术,进行了闭环控制。风机进气温度是否正常,可用于判断逆流是否发生,因此在风机进气管路上安装了2个温度控制器,采取了3取2的控制方法。流程图如图5所示。 免费论文本文来自http://wwww.coollw.com

图5   进气温度控制流程图


4.3  流量计算
    可以实现风机吸入流量和汽机新汽流量的计算及累计,分别累计8小时、24小时、30天的数据,并显示累计量的起始时间。 计算公式如下:

4.4 监控功能
工艺流程画面5幅,包括风机监测,汽机疏水系统,汽机控制系统,轴系监测系统,油系统;
趋势画面24幅,共计可以对138个数据进行历史,数据可以保存7天;
设备联锁画面2幅,包括启动联锁和停机联锁;
阀门操作画面2幅,包括2个PID调节回路;
报警画面1幅,重要的报警信号都包括在内;
参数显示画面1幅,显示一些重要参数的值;
防喘监视画面1幅,用于监视工况运行情况;
通过这些画面,操作人员可以在主控室对各个工艺参数进行调节、启停设备,处理报警,分析参数趋势,查看历史记录。
4.5 报表打印功能
可以根据需要随时打印报表。 5  本系统的技术特色
(1) 整个系统采用了处理器冗余、电源冗余,系统的可靠性大大提高。
(2) 对于风机的防喘振控制,采用了模拟加数字调节的方法,在调节范围内,常规PID调节起作用,在紧急情况下,数字调节起作用,使风机的防喘阀迅速打开,解除紧急情况,使风机的喘振控制达到最优化,且反应迅速,保护整个机组的安全。

(3) 对于参加停机联锁的重要信号,采取了冗余技术,如进风温度控制采用了3取2的控制方法;防喘阀故障停机采取了双信号控制等,既使机组安全运行,又有效防止了误停机的发生。
(4) 机组安全运行、逆流保护实现了闭环控制,既保护了机组又使机组稳定安全运行。

6  结论
Freelance2000自动控制系统在风机上的成功,较好的实现了生产工艺设备的自动启停控制及电器连锁保护、数据的自动采集和处理、工艺画面显示、受控指标超限报警、设备故障报警、回路调节和报表打印功能。性能稳定可靠,操作维护方便,在降低能耗、高产稳产、保护环境方面发挥了较大作用。
[1] 陈汝全.实用微机控制技术[M]. 成都:大学出版社,2000.

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