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改进型INBA法渣处理控制系统

--改进型INBA法渣处理控制系统

供稿:图尔克(天津)传感器有限公司 2011/11/23 11:48:14

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引 言
        如何有效解决高炉水渣处理问题一直是冶金炼铁界的一项难题,几十年来,我国高炉其它系统虽然不断得以改善,但是水渣处理系统却没得到彻底的改造。卢森堡保尔沃特公司提供的带粒化塔的INBA法渣处理装置,专为处理高炉炉渣而设计,目标是将液态高炉炉渣转化为固态沙状炉渣,充分考虑了液态炉渣的流量变化和开口次序,并对炉渣进行脱水。该固态沙状炉渣为水泥工业的原材料,从而使炉渣得以明显增值。同时具有技术先进、设备简单、维修量少、连续作业、占地少、节能降耗等特点。

一 正文
1 主要设备及工艺
1.1 主要设备包括:①粒化塔;②渣浆泵;③脱水转鼓;④热水池;⑤回水上塔泵;⑥粒化泵;⑦冷水池。
1.2 工艺:液态炉渣从高炉流出并与生铁分离,经渣沟进入粒化塔。粒化泵将水由冷水池打入粒化塔将炉渣进行带压水淬,水淬时,产生的蒸汽经粒化塔的烟囱排放到大气中。粒化后的渣水混合物靠渣浆泵打到脱水转鼓内实现渣、水分离。脱水后的炉渣用皮带机运至渣场。水流进脱水转鼓下方的热水池,通过回水上塔泵注入冷水池冷却,冷却后可循环使用,消耗的水由补水系统补充。
2 控制方案
2.1系统硬件配置

        控制系统硬件选用西门子SIMATIC S7  PLC。PLC系统的基本配置采用S7-400主机与ET200M系列I/O模板。在Step7编程开发环境下设计编制PLC 应用程序。
2.1.1系统操作方式
        系统各设备控制采用:LOCAL(现场控制)、AUTO(自动)等操作形式。任何驱动设备都可通过将选择开关"AUTO(自动)/LOCAL(现场控制)。置于"LOCAL(现场)"位进行就地操作。AUTO(自动)此种操作方式是当操作控制条件和工艺及设备联锁条件成立时,系统自动地完成一个工艺过程的控制(或动作)的控制操作方式。
2.1.2系统自动控制方法:
        系统启动可分为手动启动和自动启动。手动启动时,有操作员控制各个单机设备进行启动;自动启动则是,确定系统各个设备正常后,系统自动启动出渣皮带,再启动转鼓,然后是冲渣泵,待粒化塔液位快达到正常液位启动渣浆泵,最后是回水上塔泵。待系统稳定后,可以通知高炉出铁厂出渣。系统正常运行时,粒化塔液位和热水池液位分别由渣浆泵和回水上塔泵自动跟踪设定液位调节,保持液位稳定。脱水转鼓速度根据转鼓力矩和转鼓内液位自动调节。
2.2  控制系统主要功能
2.2.1 液位调节      
        本系统中,液位自动调节子程序是取得粒化塔液位和热水池液位稳定的关键,从而达到整个系统水循环平衡。在实际使用中,可以实现液位自动跟踪调节,控制精度达到2%,不仅完全满足实际生产的需求,而且很大程度上提高了生产效率。
2.2.2 转鼓力矩自动调节功能      
        转鼓力矩是靠转鼓空转矩、转鼓转速以及转鼓内液位相结合的三条特性曲线计算得出。三个特性曲线叠加后控制转鼓电机,从而调节转鼓转速大小,实现连续作业,防止堆渣。    
2.3 工控组态软件
        系统操作员站配置2台以WinCC人机界面的工控计算机,作为操作员人机操作、监视界面。基于工控组态软件WinCC设计编制控制系统HMI应用程序。本系统中3台操作员站与PLC之间通过工业以太网通讯。本系统HMI共分为3个主要画面等。
2.3.1 INBA粒化设备的总貌画面                        
        这幅画面应显示整个装置及最重要的操作参数,例如温度、流量、液位、压力等。(如图一)

2.3.2 趋势曲线画面 
        用几幅画面及不同颜色来显示所有模拟输入和模拟输出信号的历史趋势曲线,如粒化塔实际液位和设定液位等。(如图二)

2.3.3 报警画面
        报警画面显示整个装置所产生的全部报警及报警产生的时间和报警确认时间等。
        此外,HMI系统具有计算机系统网络诊断图、PLC的硬件配置图及相应的I/O状态图用以提高系统的可维护性。
3 本套控制系统的特点
3.1 全部设备由PLC控制,可靠性高。
3.2 通过转鼓电机的转矩可计算出瞬时渣流量和总的渣流量。
3.3 由于采用闭环水循环液位自动控制和转鼓转速自动调节,因此可以节省人员成本,提高生产效率,节约资源。
4. 结论
        在INBA粒化渣系统中采用基于西门子PLC与数据采集监控软件WinCC设计的渣处理系统, 可以根据实际需要液位的变化自动调节水泵的转速,实现液位自动跟踪。本套控制系统经过山东日照钢铁公司多年以来的运行结果表明,系统实用效果显著、运行可靠、调整方便、液位跟踪稳定质量高、手自动之间实现无扰切换。可以最大限度的节能、节水、节地、并使系统处于可靠运行的状态,具有很好的应用前景。
参考文献
1. 陆秀令 PLC 控制的恒压变频供水系统[J].自动化仪表, 2004 25( 4)
2. 廖常初  PLC编程及应用    机械工业出版社[M] 2003
3. SIEMENS AG.Wincc v6 The Configuration Manual and the Communication Manual.[P].Germany:Siemens 2000.

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