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計算機技術(shù)在GHH風(fēng)機中的研究與應(yīng)用
1 引言萊鋼熱電廠2#風(fēng)機是德國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)機進(jìn)行了計算機控制系統(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功能。經(jīng)過半年多的運行，整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，大大提高了機組的自動化水平。2 系統(tǒng)硬件
2.1 硬件選型
根據(jù)工藝要求，系統(tǒng)點數(shù)如附表所示。
該控制系統(tǒng)的總點數(shù)為136點。 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，平時正常運行時，一個處于運行狀態(tài)，一個處于熱備狀態(tài)。
過程控制網(wǎng)絡(luò)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)的正常運行。這樣就可以大大提高系統(tǒng)的安全性。
打印機用于打印報表。3 軟件編制
freelance2000系統(tǒng)是一個緊湊型的計算機系統(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) 項目樹組態(tài)
組態(tài)整個項目樹所管理的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)
為diginet s上所連的所有節(jié)點進(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、歷史趨勢畫面、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(2) 防喘振控制
當(dāng)鼓風(fēng)機送風(fēng)量減小，出口壓力升高時，鼓風(fēng)機就容易出現(xiàn)喘振。
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)機正常工作時，其工作點是在防喘線以下運行的，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:工況運行點。
圖3 風(fēng)機特性圖我們根據(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)起作用，使風(fēng)機的防喘閥迅速打開，解除緊急情況，調(diào)節(jié)框圖見圖4。
其中: sp—根據(jù)風(fēng)機喉部差壓及風(fēng)機進(jìn)氣溫度來計算
pv—風(fēng)機排氣壓力
當(dāng)pv-sp＞2，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、風(fēng)機、防喘閥、盤車電機、盤車油壓電磁閥、冷凝液泵、潤滑油泵等�？梢詫崿F(xiàn)這些設(shè)備的自動啟停、故障報警以及緊急停機等功能，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)機進(jìn)氣溫度是否正常，可用于判斷逆流是否發(fā)生，因此在風(fēng)機進(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
可以實現(xiàn)風(fēng)機吸入流量和汽機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)機監(jiān)測，汽機疏水系統(tǒng)，汽機控制系統(tǒng)，軸系監(jiān)測系統(tǒng)，油系統(tǒng);
歷史趨勢畫面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)鎖和停機聯(lián)鎖;
閥門操作畫面2幅，包括2個pid調(diào)節(jié)回路;
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)機的防喘閥迅速打開，解除緊急情況，使風(fēng)機的喘振控制達(dá)到最優(yōu)化，且反應(yīng)迅速，保護(hù)整個機組的安全。
(3) 對于參加停機聯(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;防喘閥故障停機采取了雙信號控制等，既使機組安全運行，又有效防止了誤停機的發(fā)生。
(4) 機組安全運行、逆流保護(hù)實現(xiàn)了閉環(huán)控制，既保護(hù)了機組又使機組穩(wěn)定安全運行。 6 結(jié)論
freelance2000自動控制系統(tǒng)在風(fēng)機上的成功應(yīng)用，較好的實現(xiàn)了生產(chǎn)工藝設(shè)備的自動啟�？刂萍半娖鬟B鎖保護(hù)、數(shù)據(jù)的自動采集和處理、工藝畫面顯示、受控指標(biāo)超限報警、設(shè)備故障報警、回路調(diào)節(jié)和報表打印功能。性能穩(wěn)定可靠，操作維護(hù)方便，在降低能耗、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境方面發(fā)揮了較大作用。參考文獻(xiàn)
[1] 陳汝全.實用微機控制技術(shù)[m]. 成都:電子科技大學(xué)出版社，2000.論文出處(作者):
變頻調(diào)速技術(shù)在礦山中的應(yīng)用
變頻器在油田中的應(yīng)用
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