镀锌线连续退火炉煤气阀升级改造
2006/8/21 9:32:00
1. 前言
连续热镀锌退火炉温度控制系统的控制方式，是由一大一小的两个电磁阀分别开、关动作，使煤气进入辐射管燃烧，对应的只有大火和小火两种控制方式，不能进行煤气流量的调节，只能通过连续退火炉各段煤气支管手动调节阀和各辐射支管手动调节阀（共计294个）进行煤气流量的调节。导致生产运行中出现以下问题：
1.1生产时手动调节阀门开度，使得炉温调节速度缓慢，满足不了生产需求。
1.2退火炉区域环境恶劣，现场人工调节危险性高、工作量大。
1.3目前八钢所供应的混合煤气热值基本在3000——4000千卡，不仅远高于原退火炉设计的2000千卡±10%要求，而且热值波动范围较大，致使退火炉温控操作非常困难。炉温控制滞后，造成镀锌板质量不稳定。
1.4煤气消耗量大，热能利用率低，使产品生产成本增加；大量富裕煤气在烟气管道中燃烧，造成设备损坏，增加了设备维护量和产品成本。
通过对其进行改造，可以彻底解决以上问题。
2. 改造方案
厂内成立攻关组，通过分析讨论，提出了改造方案：将连续热镀锌退火炉原设计中的各段共10个DN100煤气支管单向手动阀拆除，并更换为DN100电动调节阀；组建电气控制系统，实现电动调节及远程控制功能；退火炉末段冷却风机由普通电机改为变频电机控制。
2.1 系统介绍
连续热镀锌退火炉电气控制系统，由一台上位机、一台编程器及一套西门子S7-300和5套S7-200PLC组成。上位机为研华工控机，采用西门子CP5611通讯网卡，功能强大。编程器为一台笔记本电脑PLC编程软件为STEP7 V5.3，人机界面软件为WINCC V6.0，系统中文平台为WINDOWS 2000。PLC采用MPI（多点接口）构成主站——从站控制方式，S7-300作为主站，由接口摸板IM365实现中央机架和扩展机架之间的数据传送，5套S7-200PLC组成5个从站。由CP343通讯模板建立PLC与PROFIBUS-DP网络的联接，构成完整的现场总线控制系统。如图一所示。
2.2 新增PLC从站
——硬件配置
· 电源模块 PS307 5A
· 接口模板 IM153-1
· 模拟量输入模块 SM331 AI 8×12BIT
· 模拟量输出模块 SM332 AO 4×12BIT
· PROFIBUS总线连接器6ES7972 0BA12-0XA0
图一 PLC系统图
通过硬件组态将新增PLC站作为原系统的第6个从站，在PLC程序中编写电动调节阀控制功能块，通过模拟量输入、输出模块实现电动调节阀从0——100%任意开度的调节和监控。程序如图二所示。
图二 PLC控制功能块
利用西门子WINCC软件，完整的HMI软件系统和高性能的信息集成交换平台，制作电动调节操作控制画面，操作人员可以在上位机前，通过鼠标操作。调整和监视电动调节阀实时开度。
2.3 冷却风机选用变频器控制
选用西门子MM440系列变频器（37KW），集成内置A级EMC滤波器及基本操作面板BOP，附加PROFIBUS-DP通讯模块，实现与PLC（CPU313C-2DP）的通讯。变频电机的电气控制原理图如图三所示
MM440变频器的主要参数设定值列表如下
图三 原理图
3 改造效果
退火炉系统改造完成后，投入运行后，通过对使用过程各项数据的跟踪检查，表明具有较好的综合效益。能时实监控煤气调节阀开度状态，根据煤气热值的变化和炉温的需要相应调整煤气流量，提高煤气利用率，有效降低生产成本；炉温控制稳定，提高了产品成材率（由原来的76%可以上升到92%）；改善了操作人员的工作环境，确保设备安全和文明生产，减少了维护人员的工作量，为生产顺行提供了保证。
作者简介：黄爱军 专工 电气工程师 八一钢铁股份有限公司彩板厂 830022 13565807202 0991-3882322 0991-3904662 huangaj@bygt.com.cn
连续热镀锌退火炉温度控制系统的控制方式，是由一大一小的两个电磁阀分别开、关动作，使煤气进入辐射管燃烧，对应的只有大火和小火两种控制方式，不能进行煤气流量的调节，只能通过连续退火炉各段煤气支管手动调节阀和各辐射支管手动调节阀（共计294个）进行煤气流量的调节。导致生产运行中出现以下问题：
1.1生产时手动调节阀门开度，使得炉温调节速度缓慢，满足不了生产需求。
1.2退火炉区域环境恶劣，现场人工调节危险性高、工作量大。
1.3目前八钢所供应的混合煤气热值基本在3000——4000千卡，不仅远高于原退火炉设计的2000千卡±10%要求，而且热值波动范围较大，致使退火炉温控操作非常困难。炉温控制滞后，造成镀锌板质量不稳定。
1.4煤气消耗量大，热能利用率低，使产品生产成本增加；大量富裕煤气在烟气管道中燃烧，造成设备损坏，增加了设备维护量和产品成本。
通过对其进行改造，可以彻底解决以上问题。
2. 改造方案
厂内成立攻关组，通过分析讨论，提出了改造方案：将连续热镀锌退火炉原设计中的各段共10个DN100煤气支管单向手动阀拆除，并更换为DN100电动调节阀；组建电气控制系统，实现电动调节及远程控制功能；退火炉末段冷却风机由普通电机改为变频电机控制。
2.1 系统介绍
连续热镀锌退火炉电气控制系统，由一台上位机、一台编程器及一套西门子S7-300和5套S7-200PLC组成。上位机为研华工控机，采用西门子CP5611通讯网卡，功能强大。编程器为一台笔记本电脑PLC编程软件为STEP7 V5.3，人机界面软件为WINCC V6.0，系统中文平台为WINDOWS 2000。PLC采用MPI（多点接口）构成主站——从站控制方式，S7-300作为主站，由接口摸板IM365实现中央机架和扩展机架之间的数据传送，5套S7-200PLC组成5个从站。由CP343通讯模板建立PLC与PROFIBUS-DP网络的联接，构成完整的现场总线控制系统。如图一所示。
2.2 新增PLC从站
——硬件配置
· 电源模块 PS307 5A
· 接口模板 IM153-1
· 模拟量输入模块 SM331 AI 8×12BIT
· 模拟量输出模块 SM332 AO 4×12BIT
· PROFIBUS总线连接器6ES7972 0BA12-0XA0
图一 PLC系统图
通过硬件组态将新增PLC站作为原系统的第6个从站，在PLC程序中编写电动调节阀控制功能块，通过模拟量输入、输出模块实现电动调节阀从0——100%任意开度的调节和监控。程序如图二所示。
图二 PLC控制功能块
利用西门子WINCC软件，完整的HMI软件系统和高性能的信息集成交换平台，制作电动调节操作控制画面，操作人员可以在上位机前，通过鼠标操作。调整和监视电动调节阀实时开度。
2.3 冷却风机选用变频器控制
选用西门子MM440系列变频器（37KW），集成内置A级EMC滤波器及基本操作面板BOP，附加PROFIBUS-DP通讯模块，实现与PLC（CPU313C-2DP）的通讯。变频电机的电气控制原理图如图三所示
MM440变频器的主要参数设定值列表如下
图三 原理图
3 改造效果
退火炉系统改造完成后，投入运行后，通过对使用过程各项数据的跟踪检查，表明具有较好的综合效益。能时实监控煤气调节阀开度状态，根据煤气热值的变化和炉温的需要相应调整煤气流量，提高煤气利用率，有效降低生产成本；炉温控制稳定，提高了产品成材率（由原来的76%可以上升到92%）；改善了操作人员的工作环境，确保设备安全和文明生产，减少了维护人员的工作量，为生产顺行提供了保证。
作者简介：黄爱军 专工 电气工程师 八一钢铁股份有限公司彩板厂 830022 13565807202 0991-3882322 0991-3904662 huangaj@bygt.com.cn
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