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计算机技术风机研究论文

时间:2020-02-15 05:14:54

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#风机进行了计算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。

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。

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Diginetp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DiginetS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Diginetp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。

过程控制网络DiginetS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DigiNetS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、历史趋势画面、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。

(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。

我们根据工艺要求,采用了模拟加数字的控制方法,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,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计算

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。

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。

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;

历史趋势画面24幅,共计可以对138个数据进行历史分析,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应用,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。

参考文献

[1]陈汝全.实用微机控制技术[M].成都:电子科技大学出版社,2000.


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