西門子在轉爐汽化冷卻系統中的應用

當前轉爐煉鋼的煙汽除塵系統大都采用OG法，這種方式的除塵系統可分為三大部分，既汽包及余熱鍋爐部分、汽包供水部分及煤氣回收部分。而汽包及余熱鍋爐和汽包供水兩大部分是轉爐煉鋼的必不可少的，該系統用來清除轉爐煙汽中的粉塵、降低煙汽的溫度以及吸收蒸汽節約能源等多重作用，因此它的自動化控制也非常重要。本文著重闡述了采用西門子S7-300型PLC對轉爐汽化冷卻的自動化控制。

2 系統介紹

2.1 控制要求

汽化冷卻系統主要控制以下兩大控制設備:

（1） 汽包系統
汽包給水閥、汽包主汽閥、汽包放汽閥、汽包加熱閥、汽包1#、2#排污閥、汽包緊急放水閥、汽包1#、2#給水泵;1#、2#強制循環泵、1#強制循環泵出口閥、2#強制循環泵出口閥、強制循環泵旁通閥;
（2） 蓄熱器系統
蓄熱器補水閥、蓄熱器充汽閥、蓄熱器放散閥、1#、2#軟水泵。
根據工藝要求要對汽包水位、汽包蒸汽閥前壓力、蓄熱器水位、除氧器進汽閥前壓力進行自動調節，工藝示意圖見圖1。

2.2 系統的配置與構成

系統采用兩套西門子S7-300 PLC，其中一套置于31m，另一套置于地面，31m處的PLC控制汽包系統，地面的PLC控制蓄熱器系統。兩套PLC除了信號模板不同，其它模板選型都相同。

在監控系統的選擇上，為了和西門子PLC通訊的方便性以及本身功能的強大性，使用WINCC監控軟件實現重要的設備操作記錄和重要數據的歷史存檔，并提供重要數據的聲光報警，為整個生產中出現的故障進行及時預警，并提出相應的處理方法。

系統配置功能圖如圖2所示。

3 控制功能

3.1閥位控制

汽化冷卻系統中基本上是電動閥，為了設備的安全，要進行聯鎖，包括按鈕互鎖、正反轉輸出互鎖、正反轉反饋運行互鎖以及限位開關，必要時可通過畫面解除限位聯鎖。

3.2 泵控制

給水泵、軟水泵、循環泵:一運一備，互為備用，當工作泵（運行泵）出現故障時，馬上啟動備用泵。一旦備用泵啟動，則另一個泵就作為備用泵備用。

3.3 儀表回路調節

除汽包水位調節外,其他3個調節都采用PID自動調節。

對于汽包水位給水調節，由于引起汽包水位變化的因素較多，如儲水量、水位下汽包容積、鍋爐負荷、燃燒工況、給水壓力等，加上鍋爐特有的虛假水位現象，簡單的單回路控制難以滿足對控制的要求，尤其是對于煉鋼廠這樣的工況變化頻繁，變化幅度大，對于水位的控制來說僅僅使用傳統的儀表控制是非常困難的，即使是使用了專用的進口多回路可編程調節儀表對水位進行控制，也僅能夠在工況穩定的情況下滿足控制的需要，而當工況產生突變時，儀表則根本無法對水位進行控制。為此，我們采用了先進的三沖量控制技術對水位進行動態調節。雖然影響因素較多，但其中主要是蒸汽流量和給水流量，其原理如圖3所示。

我們采用前饋-串級控制系統，方框圖見圖4。其前饋為蒸汽流量，圖4中:GC—調節器; GV—調節閥; GO—控制對象; FW—給水流量干擾; FD—蒸汽流量干擾; 加上汽包水位和給水流量的串級控制，當負荷穩定時，蒸汽流量和給水流量基本不變，由液位主控回路反饋閉環控制。當負荷變化較大時，蒸汽流量突然變化，其測量值不經調節器直接加到加法器，控制加水閥，所以滯后小，超前作用強，避免了虛假液位帶來的誤動作。

控制方式:當水位低于-100mm時，主調節閥開度在100，當水位上升到-50mm時，開度在60，以后每當水位上升20mm，開度就依次關閉10，當水位上升至-10mm時，開度保持在40，一旦水位上升到50mm，則開度保持在20，當水位升至100，則開度為0，若判斷水位還在上升，則停止給水泵。

3.4 監控畫面

系統監控操作畫面包括:方便工人操作的監控畫面和為軟件工程師提供接口的整定畫面。

操作員畫面向操作人員提供了各種數據、曲線，顯示內容豐富鮮明、操作簡捷可靠，即可以用光電鼠標操作，也可用鍵盤操作。

畫面中主體設備位置確切，工作狀態形象生動，各種參數“就地顯示”，整個系統運行工況集于一屏，一目了然，操作非常方便，同時也方便維修工處理故障。

工程師畫面為軟件工程師提供了進行系統整定的良好界面，是工程師在調節中進行參數修改和設定的重要環境，也是自控系統的核心。

4 結束語

該系統自投運以來，運行十分穩定可靠，故障率極低，所有信號處理及聯鎖控制均在PLC內自動完成，并可通過MMI進行在線監控及歷史記錄分析，使得電氣線路變得十分簡捷、可靠，減少了不安全因素，有效地提高了勞動生產率，改善了工作人員的工作環境，減輕了工作人員的勞動強度，取得了十分顯著的經濟效益。由于該控制系統取得了極好的經濟效益，具有很強的實用性、可移植性，在本行業及其它相關行業具有很高的推廣價值。