计算机技术在GHH风机中的研究与应用.docx

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1、计算机技术在GHH风机中的研究与应用shixiang导语：本控制系统由1个经过站、2个工程师/操纵员站组成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，由于炼铁工艺的改良，对高炉供风的平安性、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知足工艺的要求，尤其是在防喘调节上。为此2002年对2#风机进展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，完成消费工艺显示、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，大大进步了机组的自动化程度。2系

2、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个经过站、2个工程师/操纵员站组成，配置图如图1所示。图1控制系统配置图各个站之间的数据交换是这样实现的:现场收集的数据通过信号线送到DCS的模块，模块进展转换后，直接或者通过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/操纵员站上进展显示，操纵员在监控画面上启停设备或者调节阀门，这些数据就通过送到处理器里，处理器根据程序处理后，将其直接或者通过DiginetP送到输出模块，控制现场设备。经过站采用了处理器和电源冗余

3、，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。经过控制网络DiginetS也采用了冗余配置。通过2个集线器HUB，操纵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可以保证工作正常，就可以保证整个系统的正常运行。这样就可以大大进步系统的平安性。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，既可以进展复杂的仪控，又可以进展常规的电气控制。编制的步骤:1工程树组态组态整个工程树所治理的PS经过站、OS操纵站，即整个系统所配置的经过站和操纵站

4、，并组态好每个经过站的程序构造，每个操纵站的画面监控构造2系统组态组态整个系统所连的PS、OS，并为经过站配置I/O模块，对模块的每一个通道的信号进展组态。3网络组态为DigiNetS上所连的所有节点进展组态，配置其IP地址、ID地址。4程序编制即根据工艺要求进展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、阀门操纵画面等，使操纵人员可以通过画面监视整个消费经过，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经过参数的调节消费经过中重要的热工参数均能随时进展调节，进展了P

5、ID回路控制，使之维持在设定值左右，所有的PID回路都可以进展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。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，鼓风机就轻易出现喘振。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。

6、鼓风机正常工作时，其工作点是在防喘线以下运行的，假设越过防喘线那么防喘阀就动作，进展放风，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。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翻开，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-SP2，那么系统就会发喘振预告，提醒操纵人员留意。采用此种控制方法后，大大进步了机组的稳定性，降低了故障率。图4防喘振控制框图4.2电气控

7、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、光滑油泵等。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，进展了闭环控制。风机进气温度是否正常，可用于判定逆流是否发生，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。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;历史趋势画面2

8、4幅，共计可以对138个数据进展历史分析，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;阀门操纵画面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，操纵人员可以在主控室对各个工艺参数进展调节、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，系统的可靠性大大进步。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

9、节起作用，使风机的防喘阀迅速翻开，解除紧急情况，使风机的喘振控制到达最优化，且反响迅速，保护整个机组的平安。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，既使机组平安运行，又有效防止了误停机的发生。4机组平安运行、逆流保护实现了闭环控制，既保护了机组又使机组稳定平安运行。6结论Freelance2000自动控制系统在风机上的成功应用，较好的实现了消费工艺设备的自动启停控制及电器连锁保护、数据的自动收集和处理、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，操纵维护方便，在降低能耗、高产稳产、保护环境方面发挥了较大作用。