某大型高炉自动化仪表设备及安装工程施工组织.docx
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1、某大型高炉自动化仪表设备及安装工程施工组织一、高炉仪表工程概述:大型高炉过程检测与操纵,自动化仪表设备及安装工程(为叙述方便下列简称高炉仪表工程)。 是高炉系统工程的一部分,在工艺生产中有工业眼睛之称。随着自动操纵水平的不断提高,智能 仪表与PLC及DCS计算机系统在高炉生产中广泛应用,其作用越来越大,地位越来越高。3200m3高炉设计年产生铁225万吨,计划投资16.8亿元,其中工程费用是13.98亿元,生产 备用金2.82亿元,2004年8月8日破土动工,2005年12月26号联动试车完毕,工期17个月 18天。3200m3高炉是仅次于宝钢高炉(4063 m3)的第二等高炉,是国内同等容积
2、高炉中的第 三座。它汇聚了中国、俄罗斯、卢森堡、美国、意大利、日本、瑞典及英国等国家的高炉冶金技 术、设备与优质材料,集当代高炉先进技术之大成。技术含量高,自动化水平高,经济技术指标 高。从高产长寿(20年),节能消耗、环保要求各方面都进入全国高炉的先进行列。1、高炉仪表工程构成高炉仪表工程按生产系统大致可分为如下部分:(1) 外部管网仪表(含热力综合管线、燃气综合管线、富氧系统)供料及上料系统仪表(含槽上供料、矿槽、矿槽除尘、矿槽碎料仓)(2) 本体及附属工程仪表(含高炉本体,炉顶、煤气分析)出铁场系统仪表(含液压站管道泵、出铁场除尘)(3) 水冲洗仪表(含干渣泵房,炉后役循环水)热风炉系统
3、仪表(含热风炉、双予热系统)(4) 煤气清洗系统仪表(含煤气清洗及水处理)中心循环水泵房仪表(5) 鼓风机站仪表(10)煤气余压发电TRT系统仪表 (11)喷煤系统仪表(2)除尘风机风量电动调节操纵。(3)液压站温度压力、液位操纵。5、热风炉仪表:(1)拱顶温度检测及自动操纵。(2)光谱火焰监测器。(3)煤气、空气流量检测及比值燃烧操纵系统。(4)冷风温度检测。(5)烟气微氧量分析。(6)双预热系统燃烧炉煤气、空气流量检测操纵。(7)助燃风机、高温引风机风量电动调节。(8)水冷系统脱气罐液位检测自动补水。(9)烘炉期间专用天然气空气燃烧配比操纵系统。6、富氧系统仪表:(1)冷风、氧气流量检测及
4、温度压力补偿。(2)富氧率比值调节操纵:计算公式V* (60*V *K/A-0.21) Nm3/h富氧量 V冷富氧后鼓风量K富氧率操纵在3% A富氧纯度7、煤气清洗仪表:(1)旋风除尘r射线料位检测。(2)收尘罐称量计量。(3)环缝洗涤塔及脱水器液位检测。(4)环缝洗涤塔,炉顶均压环缝电液操纵系统。8、水冲渣INBA系统仪表:(1)冷凝塔、粒化箱供回水流量、压力检测。(2)冷却塔电机温度、振动、速度检测操纵。(3)冷凝塔事故水箱缓冲罐、粒仪箱,冷却塔冷水池液位检测。9、中心循环水泵房仪表:(1)冷却塔电机温度、振动、速度检测操纵。(2) 45m安全水塔液面检测。(3)水泵房压力流量检测。10、
5、空气站仪表:(1)水、油冷却系统的温度压力、流量、液位检测及报警连锁。(2)轴位移与轴振动的检测操纵。(3)液压站温度、压力、液位检测操纵。11、TRT余压发电系统仪表:(1)电机进、出口压力、流量、温度检测。(2)电机轴位移、轴振动检测操纵。(3)仪表煤气防爆措施。12、喷煤系统仪表:重点是:(1)煤粉喷吹罐称量。(2)压力、温度、流量配套仪表检测。(3) PLC 操纵(4)煤粉中的氧气分析是保证安全的重要检测手段。五、高炉仪表选型: 高炉基础自动化仪表选型以国内为主,重点关键设备国外引进。技术选型原则:考虑先进性、高 精度、高可靠性与保护量小的智能型仪表。制造厂商要求技术成熟,质量稳固,业
6、绩优良,以保 证高炉生产工艺参数检测与操纵的稳固可靠。部分工艺要求高,检测难度大的检测元件与仪表国 外引进。1、国内配套的要紧仪表有:(1)高炉本体温度检测:炉基、炉底、炉缸、冷却壁温度;炉喉十字测温,热风炉顶、冷却水 温度传感器选国内生产的热电耦、热电阻。根据测量范围,测量环境条件不一致选用B分度,S 分度,K分度或者PT100电阻杆,并配备不一致的补偿导线,实现环境温度补偿。(2)压力、压差变送器选用国内生产引进日本横河公司技术的EJA系列智能型并配手持终端变 送器,此产品性能稳固、精度高,保护量小,国内市场占有率高,有良好的信誉。高炉生产中 广泛使用在冷风流量压力热风炉双预热燃烧炉、空气
7、、煤气流量压力,烟道引风流量压力,能源 介质氧气,压缩空气,氮气,蒸汽、天然气,高炉煤气流量压力检测中。也可选用相同功能的罗 斯蒙特公司产品。(3)高炉大型管道,包含鼓风机站,冷风、热风炉助燃风,高炉煤气总管,热风炉煤气支管, 电捕焦煤气进出管。流量检测传感器使用引进美国技术国内生产的V型锥流量计。其测量原理符 合封闭管道能量转换伯努利定律:Q=KY(AP/p)1/2Q-流量K常数,无量纲,不一致流量计算Y气体膨胀系数,无量纲,非压缩应用时丫=1 P=P1-P2 p二流体密度K=n74(2g)1/2p2p2/(1-p4)1/2Cf 其中 0= (1-d2/D2) 1/2K=仪表常数,无量纲,g
8、=重力加速度D=管内径 d=锥体外径B二直径比,无量纲 Cf二流出系数(4)高炉本体热风炉冷却水系统,风口大套,中套,小套冷却水流量与流量差检测系统,中心 循环水泵房,煤气清洗水处理,旋风除尘洗涤塔供水。干渣处理INBA系统冷却塔,粒化箱,供 回水,炉后段供水使用电磁流量计或者超声波流量计。根据不一致的工艺要求,操作需要分为流 量传感器与变送器分体式与一体化两种形式。(5)净环、浊环供排水,水井、冷水池、水箱、高位事故水塔液面检测选用国内生产超声波液 位计,性能稳固,安装保护方便。高炉本体,热风炉水冷系统脱气罐液位检测使用EJA法兰式液位计,其测量用毛细管充油传递压 力。(6)供上料矿槽,焦槽
9、贮料仓、料斗,旋风除尘灰斗、炉顶称量罐料位等物位计量使用国内优 质的雷达式或者音叉式料位计。(7)炉顶红外摄像计算机系统由国内研制、已在多处高炉使用成功,技术比较成熟,对高炉料 线变化与炉料入炉状况监控起到良好作用。(8)炉顶煤气分析:使用武钢计控厂研制的煤气分析系统,对高炉煤气实施连续采样,连续分 析,为高炉工艺操作提供参考根据。(9)热风炉助燃空气,煤气调节阀,切断阀,双预热空气、煤气调节阀切断阀,高压引风机调 节阀,出铁厂除尘,矿槽除尘风机调节阀选用无锡工装KOSO或者美国Bray产品,对空气、煤 气、烟气提供手动、半自动、与自动操纵。(10)高炉本体热风混风调节阀;选用电动执行机构,自
10、动调节冷风注入热风管流量的大小,用 以操纵进入高炉热风的温度。(11)冷却水系统大部分供回水的水量操纵选用气动活塞式调节阀,实现手动与远程操纵。高炉 本体与热风炉脱气罐液面操纵补水选用电磁调节阀,实现液面自动调节。(12)炉顶二次均压,氮气量操纵选用气动薄膜调节阀,实现压力系统自动调节。(13)热风炉燃烧操纵使用带高温探头的火焰监测器,火焰光波信号通过变送器处理转换成电流 信号送计算机对火焰燃烧状况实现实时监控。2、高炉进口的要紧仪表有:(1)出铁场TMT公司引进的开口机、泥炮液压系统配套仪表设备,油箱、油温检测操纵仪表, 油箱液位检测操纵仪表,过滤器差压检测仪表,油泵系统报警连锁操纵,进口、
11、出口、溢流压力 检测操纵仪表,现场操作操纵仪表柜。(2)炉顶称重罐卢森堡PW公司引进自动称重计量操纵系统及仪表操纵柜,r射线料位计、料位 开关,声波料流检测操纵。上下密封阀温度测量操纵,齿轮箱温度测量传感器。(3)煤气清洗系统:旋风除尘r射线料位计,料位开关,灰斗电动调节操纵阀,灰斗称重计量, 灰斗罐法兰式压力变送器。洗涤塔、脱水器液面检测操纵仪表。(4)环缝洗涤塔、炉顶煤气均压环逢电仪操纵系统。检测环缝洗涤塔塔顶与高炉煤气下降管压 力并通过电子选择器,操纵环缝间隙,达到炉顶煤气均压目的。(5)供料焦斗中子水份检测仪,用来扣除高炉进焦水分量操纵进炉实际焦碳量。(6)热风炉冷风湿度检测系统。测量
12、鼓风机站送高炉冷风湿度,用来操纵鼓风机站送冷风质量。(7)热风炉烟气选用SERVMAX公司带水冷保护的装置的氧化错微氧分析仪。检测烟气中氧含 量。用来检测操纵热风炉燃烧充分程度。(8)热风炉燃烧室温度检测使用美国LAND公司SESTEM4 M系列辐射高温计,高温计整体成 套供货、信号处理器使用图形处理器,也可使用等同规格功能、检测操纵精度的其他公司产品。 要紧技术参数:测量范围:3001400传感器精度:0.4%, K测量温度(6001600)处理器精度:0.2%, K测量温度响应时间: 传感器5ms (95%)处理器10ms输出电流:420mA供货商:英国LAND或者美国IRCON(9)炉顶
13、称重罐,矿焦料斗,旋风除尘器灰斗等称重系统传感器使用德国菲力浦公司的名牌传 感器。以炉顶称量罐为例,技术要求如下:测量范围:0150,、精度:0.1%满量程、分辨率:10Kg、输出:420mA及以太网(TCP/IP)(10)高炉PLC仪表操纵使用SIEMNS公司S7400操纵系统,也可选美国引进的施耐德名牌 产品。电控仪控一体化,并对高炉各系统联网监控。该系统具有标准化程度高,可靠性,操作性 好,可保护性与扩展性好,小型化等特点。操纵程序使用模块化结构,功能明了,阅读调试与维 修方便。操作站与中央操纵器间的通讯总线使用工业以太网,传送速度10/100M bit/s,中央操纵 器与ET200M机
14、架间通讯使用PRIF旧USDP通讯网,因此系统具有很高的可靠性。操作站主 控机使用Pentinm4处理器,21彩色显示器,打印机使用彩色喷墨图形打印机,通过CRT画面 可进行参数设定,操作,生产过程流程图显示,设置状态显示,趋势显示,测量值显示,故障监 测与报警,报表打印。工程师工作站配置笔记本电脑作为编程工具。对系统软件程序按生产工艺要求进行可能的修改,完善与扩展。工程师工作站使用Pentium4处理器,可直接与PLC系统处理器连接,方便有用。高炉PLC操纵系统设一套不间断UPS电源装置(梅兰日兰公司产品),在特别停止供电状态下, 提供30分中电源供给,保证整个操纵系统的数据储存与有关处理,
15、以免丢失各类参考数据与扩 大对系统设备的伤害。第二节 大型高炉仪表工程专业监理一、高炉仪表工程施工方案的要紧内容:1、编制根据及技术标准:设计资料施工图纸,施工验收规范,质量评定标准,质量管理体系文 件,施工合同。2、仪表工程概况:高炉工程简介(业主、工程、设计单位、规模),仪表系统概况。质量安全 目标,仪表系统构成。仪表工程量大小(设备材料构配件统计)。3、施工准备:图纸资料熟悉、设备材料构配件计划,施工人员安排(管理人员、安装调试人员), 工期进度,施工预算计划编制,施工机具,标准仪器仪表准备。4、施工方法:施工顺序步骤,取源部件安装,仪表盘、箱、柜及设备安装,电缆(线)桥架及 保护管安装
16、,测量管道敷设及试压,仪表配线校线,仪表校验,检测操纵回路试验,PLC及DCS 系统打点调试,配合工艺联动与热负荷调试。5、质量保证措施:质量方针目标,质量管理组织体系,质量操纵点关键点,重点工序的质量措 施,质量管理制度;质量自检专检,质量奖惩,质量记录,质量预控,施工技术措施方案。6、安全文明施工:安全管理制度,安全教育,安全责任制,安全警示牌,安全检查,隐患整改, 安全措施,安全防范与应急处理,安全技术保障,现场质量管理,施工场地通道,施工日清日结, 保持场地整洁,施工治安保卫,施工消防措施。二、高炉仪表工程容易发生习惯性质量问题的环节:1、仪表取源部件安装:(1)在设备、管道上安装温度
17、、压力、流量、物位、分析取源与采样部件的开孔,要密切跟踪 有关专业进度,在其防腐、衬里与压力试验前前进,并随同设备,管道同时试压。(2)水平管道上压力取源部件的方位与流体介质有关。检测气体压力时,取压在管道上半部分, 避免气体中冷凝水进入测量管道。检测液体压力时,取压在管道水平中心线下半部0-45。的夹角范围内,避免气体中杂质进入测量管道,检测蒸汽压力时,取压在管道水平中心线上下45。的夹 角范围内。(3)高炉煤气中粉尘,固体颗粒,沉淀物较多,压力取压及收集容器应倾斜向上安装。避免堵 塞测量管道。(4)取源部件安装时,应熟悉工艺介质流向。检测温度的取源部件在管道拐弯处或者呈倾斜角 度安装时,注
18、意迎着物流方向。温度、压力取源部件在同一管道时,取压在温度检测上游侧。流 量孔板,喷嘴,文丘利管。电磁流量计,涡街流量计,阿留巴流量计,V型锥流量计等流量检测 仪表的传感器安装方向应与流体方向一致。(5)安装物位取源部件(比如料位计、料位开关)要选择物位变化灵敏,且不使检测元件受到 物料冲击的地方。浮球式液位计的法兰连接管应保证浮球在全量程内自由活动。检测液位的双层 平衡容器,安装前要检查内层管道的严密性,以免测量失准。(6)分析采样部件应选择压力稳固,反映成分变化灵敏,工艺上具有代表性样品的位置,避免 层流,涡流、空气渗入死角,容易堵塞的地方。2、仪表设备安装:仪表安装前要熟悉安装使用说明书
19、。(1)就地仪表安装:选择能灵敏反映工艺参数变化,便于观察,操作保护,检修方便的位置, 避免振动、潮湿、易受机械损伤,强磁干扰,高温与有腐蚀性气体的位置。(2)水银温度计,双金属温度计,压力式温度计,热电耦等接触式感温元件。安装在能准确反 映被测对象温度的地方。压力式温度计的温包应全部侵入被测介质中,毛细管敷设防止机械损伤。 路径温度剧烈变化的地方,要有隔热措施。(3)流量仪表节流装置安装前务必核实设计计算资料,实测加工尺寸,避免错装,混装。差压 变送器与其他差压式仪表的正负压室与测量管道正负务必对应。隔离器,冷凝器、沉降器、气体 收集器要根据测量介质不一致与仪表相对位置的不一致按设计要求安装
20、。流量计前后直管段按设 计、规范与产品技术要求文件保证。(4)称重仪表传感器在繁重罐,台架。料斗、灰斗设备安装完成后进行。传感器底面四角水平。 保证每个传感器均匀受力,称重设备与外部连接应为软连接。无机械应力作用。有冲击性负荷时 要采取缓冲措施。限位器安装符合产品技术说明要求。(5)其它物位(含液位),位移、振动、速度、成分、温度、煤气报警,火焰探测器,辐射式 仪表等均按设计与产品技术要求安装。3、仪表管线路:(1)压力、流量测量管路按最短路径敷设,以保证测量参数的准确。测量管路水平敷设有一定 坡度要求。倾斜方向便于气体测量排除冷凝液,液体测量排除气体。现场不能满足要求时,管路 最低处与最高处
21、采取排液与排气措施。测量流量的正压管与负压管要并列敷设,保证环境温度一 致。与变送器连接的管道用紫铜管连接。测量管道与高温设备、管道连接时要采取热膨胀补偿措 施。安装敷设完成后要进行强度与严密性试验。(2)线管内部保证清洁,无毛刺。管口光滑无锐边。敷设前内外壁均应做防腐处理。现场弯制 时按规范操作。保护管与检测元件与仪表之间应用软管连接卡紧,并采取防水密封措施。仪表信 号线路、供电线路、安全联锁线路、补偿导线、本质安全型仪表线路分别使用各自保护管。(3)仪表电缆、导线敷设要避免机械损伤,潮湿、腐蚀环境与强磁场。尽可能远离高温区。不 可避免时要采取隔热措施。仪表电缆与电力电缆最好分开敷设。务必交
22、叉时宜成直角。务必共用 桥架敷设时,仪表信号线路与交流电源线路尽可能分离,分层,用金属隔板隔离,以避免强磁场 与强静电场干扰。三、高炉仪表工程质量操纵点及旁站重点:在自动化仪表安装过程中,专业监理通过日常巡检,抽检与平行检验。按照“通常问题巡检纠正, 重点部位跟踪旁站”的原则进行质量操纵。大型高炉仪表安装的重点是:1、仪表材料、设备、构配件进场的开箱验收,检查把关。2、主控楼集中操纵室及各系统操纵室仪表盘、箱、柜、操作台(含底座)安装。3、仪表、PLC、DCS系统专用接地装置制作、埋设、回填与测试。4、标准测量仪表,仪器、校验装置实物检查及周期检定证书。5、电缆桥架、线管安装及电源操纵、信号电
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