峨口铁矿球团厂通过设计一套西门子PLC系统对煤粉制备的一整套工艺进行实时监控,提高了生产的安全可靠性和实时性,在实际应用中取得了良好的效果。
太钢峨矿球团厂是年产200万吨球团矿的大型链-回-环烧结生产基地,烧结介质为煤粉。 球团厂的煤粉制备车间将破碎后的原煤通过变频控制的刮板机卸入中速磨,途经燃煤炉烟气干燥,分离器进行粒级选别,后将粒级为-200目的煤粉通过高压引风机抽到布袋收尘器中,卸入煤粉收集仓。 通过对磨煤系统工艺流程进行分析,设计一套合适的远程自动操作系统,实现磨煤自动化,收到良好效果。
1 自动监控的必要性分析 煤粉制备系统可简单划分为四个系统:上煤系统、磨煤系统、卸煤系统和干燥系统。 这四个系统在磨煤进程中紧密联系,各系统的参数如温度、压力、料位、频率、电流以及设备的运行状态又相互制约,现场操作工是通过来回观察这些参数的变化手动调节相应设备进行磨煤。 由于各系统在空间上相对分散的特点,操作工在现场是不可能对所有参数进行实时观察而使系统得到及时调整,因此系统的实时稳定性和安全性受到很大影响。
在手动控制中因信息不及时,曾多次发生布袋着火,导致收集的煤粉直排,造成大气污染和能源浪费的现象,更甚者可能造成细粒级煤粉燃烧导致爆炸等恶性事故的发生。
2 控制系统的组成 控制系统采用上位机-PLC-现场仪表与执行机构3层结构。 2.1 上位机软件的组成及功能 上位机采用西门子工控机,软件的设计和开发均在Windows 2003 SP2平台上进行。 ②通过监控画面上按钮实现对现场设备的启动、停止和频率的调节,实现远程控制。 2.2 PLC的组成和功能 PLC系统采用西门子S7-300系列 CPU 315-2DP,这是基于西门子PLC强大的功能和良好的稳定性。 三个扩展机架通过西门子接口模板IM360/361进行扩展连接,在其上挂接数字量、模拟量信号模块,通过PLC的I/O模板与现场的设备状态、温度、压力、料位、电流、频率等数据进行连接。
为保证现场的本安特征,系统采用直流24V进行供电和DI点信号的采集。
③以磨煤机出磨温度为基数,建立刮板机下料频率和磨煤机电流之间的PID自动调节,由磨煤机电流自动控制给煤频率,实现磨煤自动化。 3 通信连接的实现 3.1 上位机与PLC的连接 上位机与下位机的通信连接是建立在物理连接基础上的。 上位机采用普通全双工工业以太网卡,通过超五类双绞线连接到交换机上,下位机的通讯模板CP343-1也通过超五类双绞线连接到交换机上。
3.2 WinCC与step7的连接 由于WinCC是运行在上位机上的监控软件,而step7是运行在下位机里的程序软件,要实现监控画面上显示step7程序里从现场读回的数据,必须建立WinCC与通信连接。 这个过程通过WinCC项目中的通信驱动程序来完成。 通信驱动程序利用其通道单元构成与过程处理之间的接口。
即在WinCC相应的驱动单元中建立与step7中相对应的变量,WinCC通过CP343-1的MAC地址实现对PLC内数据的访问。 4 改造后的效果分析 ①由原来现场手动磨煤改为现在自动磨煤,大大减轻了操作工的劳动强度,操作工也由原来的三人减至一人。 ②提高了生产效率:作业时间由原来的每班7小时提升至每班5小时,降低了设备磨损,实现了节能降耗。 ③可在画面上实现磨煤系统设备的启停,并在系统中加入程序自动连锁,消除了误操作造成的设备事故,同时上级设备因故障停机后下级自动停机,避免一直上料引起压料事故。 ④由于磨煤所需的数据已全部引入画面显示,因此操作工可以实时掌握全部数据的变化,及时调整设备的运行状态,保证了磨煤系统的稳定,避免因参数调整不及时引发的重大事故。
5 结语 改造后实践表明,不仅大大降低了岗位工劳动强度,使操作工远离噪音和粉尘的恶劣环境,而且提高了作业效率,降低了设备磨损,实现了节能降耗。
同时系统的快速稳定性和准确实时性也得以实现。 这对煤粉生产制备的价值是不可估量的,是值得推广的。 针对某钢铁公司炼铁喷煤现状,遵循先进性与实用性相结合的原则,设计了一套高炉喷煤系统。 介绍了该系统如何利用西门子PLCS7-300 实现喷煤的过程控制、数据采集、喷吹量调节等自动控制。
高炉喷吹煤粉是世界炼铁正在迅速发展的一项重大技术,其目的是在高炉冶炼过程中,扩大高炉燃料来源,从风口向高炉喷吹煤粉,以价格低的煤粉替代价格昂贵的冶金焦,改善高炉的操作条件;增加高炉的调剂手段;最终达到节焦增产的目的。 在当前能源紧张的形势下,必须采取措施大力节约和替代焦炭。 炼铁生产降低焦炭的途径很多:如改进原料质量、提高风温、改善操作、降低铁水含硅量、加强管理等。
但从效果上看扩大高炉喷吹煤粉,以煤代焦乃是降低焦炭消耗的最有效措施。 因此,扩大高炉喷煤是当务之急,符合钢铁工业长远规划。 1 山东九羊钢铁公司炼铁喷煤现状 山东九羊钢铁公司铁厂现有128 m3、350 m3、420 m3三座高炉,按年生产日为355 天,则年产铁为110 万吨。 九羊高炉喷煤设计按混合喷吹无烟煤、并罐喷吹系统设计,并联罐的优点:①罐系统出现故障,可三个罐轮流喷煤;②倒罐较易实现自动控制;③厂房低,投资小;并联罐的缺点:①倒罐瞬间中断喷吹;②输粉切断阀开关频繁,寿命短。
高炉喷煤系统主要由制粉系统和喷煤系统两部分组成。