計算機技術在GHH風機中的研究與應用

計算機技術在GHH風機中的研究與應用

1 引言
萊鋼熱電廠2#風機是德國ghh公司1975年設計制造的產品，由于煉鐵工藝的改進，對高爐供風的安全性、穩定性等都發生了變化，原先采用的常規儀表電氣控制已不能滿足工藝的要求，尤其是在防喘調節上。為此2002年對2#風機進行了計算機控制系統的技術攻關改造。這次改造采用的是abb公司的digimatik系列freelance系統，完成生產工藝顯示、數據的處理顯示、工藝設備控制、pid回路的自動調節、故障報警和報表打印等功能。經過半年多的運行，整個系統穩定可靠，大大提高了機組的自動化水平。2 系統硬件
2.1 硬件選型
根據工藝要求，系統點數如附表所示。
該控制系統的總點數為136點。
2.2 系統硬件配置
本控制系統由1個過程站、2個工程師/操作員站組成，配置圖如圖1所示。圖1 控制系統配置圖
各個站之間的數據交換是這樣實現的:
現場采集的數據通過信號線送到dcs的模塊，模塊進行轉換后，直接或通過diginet p送到處理器里，處理器就根據編制的程序對信號進行處理，并且將數據通過diginet s送到工程師/操作員站上進行顯示，操作員在監控畫面上啟停設備或調節閥門，這些數據就通過送到處理器里，處理器根據程序處理后，將其直接或通過diginet p送到輸出模塊，控制現場設備。
過程站采用了處理器和電源冗余，即為系統配置了2塊處理器，平時正常運行時，一個處于運行狀態，一個處于熱備狀態。
過程控制網絡diginet s也采用了冗余配置。通過2個集線器hub，操作站和工程師站上的各2個以太網卡及4條雙絞線構成兩個互為冗余的以太網絡。只要4條雙絞線中的任何一條能夠保證工作正常，就可以保證整個系統的正常運行。這樣就可以大大提高系統的安全性。
打印機用于打印報表。3 軟件編制
freelance2000系統是一個緊湊型的計算機系統，它將dcs技術和plc技術集于一身，既可以進行復雜的儀控，又可以進行常規的電氣控制。
編制的步驟:
(1) 項目樹組態
組態整個項目樹所管理的ps(過程站)、os(操作站)，即整個系統所配置的過程站和操作站，并組態好每個過程站的程序結構，每個操作站的畫面監控結構
(2) 系統組態
組態整個系統所連的ps、os，并為過程站配置i/o模塊，對模塊的每一個通道的信號進行組態。
(3) 網絡組態
為diginet s上所連的所有節點進行組態，配置其ip地址、id地址。
(4) 程序編制
即根據工藝要求進行編程實現工藝提出的控制功能。
(5) 畫面的編制
根據工藝要求，編制工藝流程畫面、設備啟停畫面、歷史趨勢畫面、工藝參數顯示畫面、閥門操作畫面等，使操作人員可以通過畫面監視整個生產過程，啟停設備、監視參數、調節閥門，觀察趨勢，查詢歷史記錄。
(6) 報表打印實現隨時打印報表。4 控制功能
4.1 過程參數的調節
生產過程中重要的熱工參數均能隨時進行調節，進行了pid回路控制，使之維持在設定值左右，所有的pid回路都可以進行pv跟蹤，無擾動切換。
調節回路有3種工作方式:自動，半自動，手動
(1) 冷凝器液位自動調節
通過調節出口調節閥和再循環閥來控制冷凝器液位，用1個pid回路控制2個閥門，pid的輸出直接控制再循環閥，pid的輸出經取反后控制出口調節閥，控制框圖見圖2。圖2 冷凝器液位控制框圖
(2) 防喘振控制
當鼓風機送風量減小，出口壓力升高時，鼓風機就容易出現喘振。
在不同的轉速下，造成喘振的喉部差壓和排氣壓力不同，根據不同轉速下造成喘振的喉部差壓、排氣壓力可繪制出喘振曲線;根據不同的轉速下，在不同的喉部差壓、排氣壓力下，防喘閥動作的情況，可繪制出防喘線，如圖3所示。鼓風機正常工作時，其工作點是在防喘線以下運行的，若越過防喘線則防喘閥就動作，進行放風，以防喘振的出現。圖3中, a:喘振曲線;b:防喘線;c:轉速最小時的特性曲線;d:轉速最大時的特性曲線;p:工況運行點。圖3 風機特性圖
我們根據工藝要求，采用了模擬加數字的控制方法，在調節范圍內，常規pid調節起作用，在緊急情況下，數字調節起作用，使風機的防喘閥迅速打開，解除緊急情況，調節框圖見圖4。
其中: sp—根據風機喉部差壓及風機進氣溫度來計算
pv—風機排氣壓力
當pv-sp＞2，則系統就會發喘振預報，提醒操作人員注意。采用此種控制方法后，大大提高了機組的穩定性，降低了故障率。圖4 防喘振控制框圖
4.2 電氣控制
主要控制設備有汽機、風機、防喘閥、盤車電機、盤車油壓電磁閥、冷凝液泵、潤滑油泵等。可以實現這些設備的自動啟停、故障報警以及緊急停機等功能，并對一些參加連鎖的重要信號采取了冗余技術，進行了閉環控制。風機進氣溫度是否正常，可用于判斷逆流是否發生，因此在風機進氣管路上安裝了2個溫度控制器，采取了3取2的控制方法。流程圖如圖5所示。圖5 進氣溫度控制流程圖
4.3 流量計算
可以實現風機吸入流量和汽機新汽流量的計算及累計，分別累計8小時、24小時、30天的數據，并顯示累計量的起始時間。 計算公式如下:

4.4 監控功能
工藝流程畫面5幅，包括風機監測，汽機疏水系統，汽機控制系統，軸系監測系統，油系統;
歷史趨勢畫面24幅，共計可以對138個數據進行歷史分析，數據可以保存7天;
設備聯鎖畫面2幅，包括啟動聯鎖和停機聯鎖;
閥門操作畫面2幅，包括2個pid調節回路;
報警畫面1幅，重要的報警信號都包括在內;
參數顯示畫面1幅，顯示一些重要參數的值;
防喘監視畫面1幅，用于監視工況運行情況;
通過這些畫面，操作人員可以在主控室對各個工藝參數進行調節、啟停設備，處理報警，分析參數趨勢，查看歷史記錄。
4.5 報表打印功能
可以根據需要隨時打印報表。5 本系統的技術特色
(1) 整個系統采用了處理器冗余、電源冗余，系統的可靠性大大提高。
(2) 對于風機的防喘振控制，采用了模擬加數字調節的方法，在調節范圍內，常規pid調節起作用，在緊急情況下，數字調節起作用，使風機的防喘閥迅速打開，解除緊急情況，使風機的喘振控制達到最優化，且反應迅速，保護整個機組的安全。
(3) 對于參加停機聯鎖的重要信號，采取了冗余技術，如進風溫度控制采用了3取2的控制方法;防喘閥故障停機采取了雙信號控制等，既使機組安全運行，又有效防止了誤停機的發生。
(4) 機組安全運行、逆流保護實現了閉環控制，既保護了機組又使機組穩定安全運行。 6 結論
freelance2000自動控制系統在風機上的成功應用，較好的實現了生產工藝設備的自動啟停控制及電器連鎖保護、數據的自動采集和處理、工藝畫面顯示、受控指標超限報警、設備故障報警、回路調節和報表打印功能。性能穩定可靠，操作維護方便，在降低能耗、高產穩產、保護環境方面發揮了較大作用。參考文獻
[1] 陳汝全.實用微機控制技術[m]. 成都:電子科技大學出版社，2000.論文出處(作者):
變頻調速技術在礦山中的應用
變頻器在油田中的應用

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