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基于PLC控制的轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)

文檔作者：盧冬冬李蓓娜肖有洋文檔來源：山東鋼鐵集團萊鋼自動化部		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月13日
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第5期(總第174期)
2012年1O月
機械工程與自動化
MECHANICAL ENGINEERING &amp;amp; AUT()MATI()N
NO．5
()ct．
文章編號：1672—6413(2012)05—0143—02
基于PLC控制的轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)
盧冬冬，李蓓娜，肖有洋
(山東鋼鐵集團萊鋼自動化部． 山東 萊蕪 271104)
摘要： 結(jié)合PLC在轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)中的應用， 重點論述了PLC的硬件系統(tǒng)組成、技術特點及其程序控制
流程， 結(jié)合實際說明了在該系統(tǒng)中PI C控制充分發(fā)揮了其配置靈活、控制通訊可靠、編程方便和可現(xiàn)場調(diào)
試的優(yōu)點。不僅保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性，還改善了環(huán)境、提高了經(jīng)濟效益。
關鍵詞： 自動控制；煤氣； 回收
中圖分類號： FP273 文獻標識碼：A
0 引言
隨著自動化控制水平的不斷提高，轉(zhuǎn)爐煉鋼技術
也得到了合理的完善，企業(yè)在完善煉鋼技術的過程中，
相應對煤氣回收系統(tǒng)自控技術的要求也越來越高。而
煤氣回收作為轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，已被認定為
今后發(fā)展的方向，它可以補償煉鋼過程中的能耗，是實
現(xiàn)“負能”煉鋼的主要手段。
1 轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝流程簡介
轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中產(chǎn)生大量的高溫煙氣，其中
c0的和FeO含量相當高，為了保護環(huán)境，防止污染，
需對轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中產(chǎn)生的煙氣進行凈化處理并回
收煤氣。當煉鋼產(chǎn)生的高溫含塵煤氣從爐口出來后，
經(jīng)冷卻煙道吸收部分熱量，溫度降為900 ℃ ～
l 000℃ ，然后再進人文丘里洗滌塔，高溫煙氣在塔內(nèi)
上部與噴淋水進行熱交換，同時煙塵與水霧進行撞擊
凝聚，從而除去煙塵中的大部分粗顆粒，且煤氣溫度迅
速下降，達到65。C左右。煤氣回收的過程中，在風機
出口處裝有在線式煤氣分析儀。當滿足回收條件時，
煤氣通過三通閥、水封閥、盲板閥后進入煤氣柜。若不
能滿足回收條件，則通過放散閥進入放散塔在高空自
動點火燃燒放散。
2 煤氣回收控制系統(tǒng)組成
2．1 系統(tǒng)配置
PI C系統(tǒng)的主機架選用西門子S7～400系列，
CPU為414—2I)P。如需本地擴展，擴展機架采用
S7—300系列的模板。
設置2臺上位機，軟件平臺選用Windows XP系
統(tǒng)，每臺均安裝STEP7編程軟件及WinCC開發(fā)版監(jiān)
控軟件，上位機與PLC采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式，顯
示器采用2l英寸液晶LCD。在試運行一段時間后，
從效果上看，硬件系統(tǒng)運行可靠，軟件應用的情況也很
好且刷新速度很快，再加上報警和趨勢功能，不僅滿足
了現(xiàn)場生產(chǎn)人員對工藝數(shù)值的監(jiān)控要求，而且也滿足
了現(xiàn)場設備的控制以及數(shù)據(jù)記錄的需要。
2．2 操作流程
潤滑油系統(tǒng)是保障風機運行的重要環(huán)節(jié)，在風機
啟動之前，首先要啟動油泵。油泵通常是一用一備，當
運行油泵因故障停止時，備用油泵要立刻自動連鎖啟
動。在油泵啟動以后，現(xiàn)場的生產(chǎn)人員要時刻關注油
壓的變化，當油壓達到正常值時才允許啟動風機。
在整個煙氣凈化與回收的過程中，風機能否正常
運行相當重要，一旦風機在回收的過程中故障停機，煙
氣中攜帶的大量有毒高溫氣體就會泄漏，所以對煤氣
回收的自動化控制方式要求很高。風機的全程自動調(diào)
節(jié)取決于轉(zhuǎn)爐本體發(fā)射過來的信號，即兌鐵信號和出
鋼信號。當風機系統(tǒng)接收到轉(zhuǎn)爐本體發(fā)射過來的“兌
鐵”信號后，由PLC程序自動控制風機，高速信號由繼
電器輸出到變頻器，變頻器按照提前設定好的頻率自
動運行升至高速，當錘煉完畢后，風機會自動降為低
速。這樣就順利地完成了一次回收，在下次回收之前，
風機一直會處于低速運行狀態(tài)。另外，風機在高低速
切換的過程中一定要平穩(wěn)過渡，否側(cè)會縮短電機的使
收稿[=}期：2012—03～2O；修阿日期：2012—04—20
作者簡介；盧冬冬(1 985一)，男， 內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)人，工程師，本科，主要從事儀表自動化方面的工作。
學兔兔 www.xuetutu.com
· 144 · 機械工程與自動化 20l2年第5期
用壽命。
三通閥、旁通閥、水封逆止閥作為煤氣回收、放散
的核心裝置，其控制尤為重要，通常分為就地控制和遠
程PLC控制，當PI C系統(tǒng)故障時切換到現(xiàn)場由就地
電控柜控制。
在剛開始回收煤氣時，由于CO和氧氣的濃度沒
有達到回收要求，煙氣通過煙道放散。當煤氣分析儀
分析檢測到CO和氧氣的濃度達到回收要求時，三通
閥會自動從放散位切換到回收位。反之，三通閥就會從
回收位切換到放散位將煤氣放散到點火塔自動點火。
3 PLC控制流程
整個控制煤氣回收的自動化程序都儲存在CPU
內(nèi)，而程序的修改可由工程師在STEP 7軟件內(nèi)完成。
PLC程序運行流程圖如圖1所示。
吹煉開始
氧含量、一氧化碳含量分析儀表
< 竺
N<
Y
廠 雨
發(fā)出結(jié)束回收信號』
(停止回收
圖1 PLC控制流程圖
煤氣回收發(fā)生在轉(zhuǎn)爐吹煉的過程中的，為了能順
利、安全地回收煤氣，使用了可以在線連續(xù)測量的分析
儀表。其可靠度非常高，在畫面上的按鈕打到自動位
時，當有轉(zhuǎn)爐本體發(fā)送過來的吹煉信號，且分析儀實時
顯示的C0(體積分數(shù)大于35 )和0 (體積分數(shù)小于
1．3 9／6)含量在達標值之內(nèi)時，同時還必需發(fā)出煤氣回
收信號時才可以回收煤氣。煤氣的回收流程如圖2所
示。只有當圖2中的l3個信號都正常時才能給風機
房發(fā)出回收信號，如果任何一個信號不正常都不會產(chǎn)
生回收信號，即不會進行煤氣回收。
柜同意回收H氣柜未滿H爐前同意回收H一文水流量正常
=墨垡堡壘墨垂堂H 墨壘量 堂H 墾 重塹垂生卜
產(chǎn)生回收信號 水封閥正常H 旁通閥正常
圖2 煤氣的回收流程
當氧含量和一氧化碳的含量都正常且有回收信號
發(fā)出時才進行閥門的動作，三通閥切換到回收位，關閉
旁通閥，同時打開水封逆止閥，這樣轉(zhuǎn)爐煤氣順著煤氣
管道再經(jīng)過蝶閥、盲板閥進入煤氣柜內(nèi)。
在正常運行的過程中，當氧含量和一氧化碳的含
量不符合回收要求時，要立刻停止煤氣回收，也就是說
當一氧化碳含量(體積分數(shù))小于35％或者是氧含量
(體積分數(shù))大于1．3 時程序會自動停止煤氣回收，
同時監(jiān)控畫面會發(fā)出通知，告訴操作人員煤氣回收已
停止，而且會顯示出停止煤氣回收的原因。
在煤氣回收的整個過程中，如果發(fā)生如下情況，煤
氣回收會自動停止，以保證生產(chǎn)系統(tǒng)的安全運行：① 三
通閥故障；②旁通閥故障；③ 水封逆止閥故障；④PI C
系統(tǒng)電源故障；⑤控制室沒切換到回收位；⑥ 啟動緊急
放散；⑦分析儀表沒有正常工作；⑧ 一文水流量不正
常；⑨爐前沒有發(fā)出回收信號；⑩ 風機故障；⑩ 控制室
沒有切換到自動位；⑥轉(zhuǎn)爐停止吹煉；⑩煤氣柜高度大
于設定值。
在回收系統(tǒng)因為上述原因停止煤氣回收時，一旦回
收系統(tǒng)恢復正常，則PLC系統(tǒng)還會繼續(xù)進行煤氣回收。
4 結(jié)束語
此煤氣回收系統(tǒng)運行至今，性能穩(wěn)定，滿足了工藝
要求，不僅實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐能源的“再造”，還打破了傳統(tǒng)的
單向式直線發(fā)展過程，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益相當顯著。
參考文獻：
[1] 常浩。張建國．孟令勇．邯鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的自動化
控制[J]．河北冶金，2006(5)：52—54．
[2] 劉曉悅．孫潔，侯寶穩(wěn)．轉(zhuǎn)爐煤氣回收控制系統(tǒng)EJI．計算
機工程與設計．2006(17)：3306—3308．
PLC—based Converter Coal Gas Recovery System
LU Dong-dong。LI Bei—na．XIAO You—yang
(Laigang Automation Department，Shandong Iron 8-Steel Group Co．，Ltd．，Laiwu 271104，China)
Abstract：Combining with PLC in the converter gas recovery system，this paper focuses ON the hardware composition，technical
features and the program control flow of the PLC system．In the system，PLC gives full play tO its flexible configuration，rcliable
communication．easy programming and debugging，which not only guarantees the production safety and stability，but also improves
economic benefits．
Key words：a utomatic control；coa1 gas；recovery

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