海為PLC在工業(yè)煤氣發(fā)生爐控制上的應(yīng)用
一、 煤氣發(fā)生爐的工作原理:
煤氣發(fā)生爐工作原理是以煤為原料生產(chǎn)煤氣,供燃?xì)庠O(shè)備使用的裝置。固體原料煤從爐頂部加入,隨煤氣爐的運(yùn)行向下移動(dòng),在與從爐底進(jìn)入的氣化劑(空氣、蒸汽)逆流相遇的同時(shí),受爐底燃料層高溫氣體加熱,發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生粗煤氣。此粗煤氣(即熱煤氣)經(jīng)凈化冷卻系統(tǒng)后可直接供燃燒設(shè)備使用。也即煤在一定條件下以空氣和水蒸氣為氣化劑,充分結(jié)合產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),生成了新的可燃性氣體,它是一種新型封閉、高效、節(jié)能、環(huán)保的燃燒系統(tǒng),熱效率高達(dá)80%以上。煤氣發(fā)生爐按爐型結(jié)構(gòu)可以分為單段爐和雙段爐,按煤氣的使用溫度可以分為熱煤氣和冷煤氣,現(xiàn)就雙段爐冷煤氣的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行介紹。
二、 煤氣發(fā)生爐的工藝流程圖:
三、 系統(tǒng)概述: 本電氣控制系統(tǒng)主要目的是根據(jù)雙段煤氣發(fā)生爐的工藝條件要求進(jìn)行操作上的控制與聯(lián)鎖。以海為PLC為主控制器,威綸通MT8000觸摸屏為監(jiān)控人機(jī)界面,利用海為PLC強(qiáng)大的通訊功能,以及智能儀表較強(qiáng)的過(guò)程控制功能和較高的可靠性,利用儀表的RS485通訊進(jìn)行組網(wǎng)控制,根據(jù)煤氣發(fā)生爐的安全可靠性要求,重要控制回路必須由現(xiàn)場(chǎng)智能儀表控制,因此,本系統(tǒng)主要分為飽和蒸汽溫度控制,煤氣低壓總管壓力控制,煤氣高壓總管壓力控制,加煤機(jī)控制、出灰蘆蓖控制、以及汽包水位控制,儀表控制等, 具備鼓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖加壓機(jī)啟動(dòng)、煤氣低壓總管壓力低聯(lián)鎖加壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)功能,汽包壓力高及其它報(bào)警功能。 四、 低壓煤氣總管壓力控制系統(tǒng): 低壓煤氣總管壓力的控制主要是通過(guò)控制鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量來(lái)控制,通過(guò)安裝在煤氣低壓總管上的壓力變送器,將壓力信號(hào)傳給智能儀表,再由智能儀表經(jīng)PID調(diào)節(jié)去控制鼓風(fēng)機(jī)的控制變頻器,鼓風(fēng)機(jī)采用變頻控制,采用一開(kāi)一備共一臺(tái)變頻機(jī)組運(yùn)行,可在中控柜的觸摸屏面板監(jiān)示變頻器的運(yùn)行頻率及電流。由于高壓總管壓力波動(dòng)后,加壓機(jī)會(huì)自動(dòng)跟蹤壓力調(diào)節(jié),使得低壓總管壓力也會(huì)隨其波動(dòng),然后鼓風(fēng)機(jī)再跟綜變化,此控制過(guò)程鼓風(fēng)機(jī)的反應(yīng)比較滯后,當(dāng)高壓總管壓力波動(dòng)后,須等加壓機(jī)調(diào)節(jié)后,鼓風(fēng)機(jī)才跟隨調(diào)節(jié),因此,在低壓總管壓力調(diào)節(jié)控制回路中應(yīng)加入前饋控制環(huán)節(jié),也就是將高壓總管壓力信號(hào)的波動(dòng)作為前饋信號(hào)引入到低壓總管壓力的調(diào)節(jié)回路之中,這樣就避免了系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)壓力波動(dòng)比較大的缺點(diǎn)。 五、 煤氣高壓總管壓力控制系統(tǒng): 高壓煤氣總管壓力的控制主要是通過(guò)控加壓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量來(lái)控制,通過(guò)安裝在煤氣高壓總管上的壓力變送器,將壓力信號(hào)傳給智能儀表,再由智能儀表經(jīng)PID調(diào)節(jié)去控制加壓風(fēng)機(jī)的控制變頻器,加壓機(jī)采用變頻控制,共兩臺(tái)變頻機(jī)組運(yùn)行。可在中控柜的觸摸屏面板監(jiān)示變頻器的運(yùn)行頻率及電流,加壓風(fēng)機(jī)變頻器的運(yùn)行頻率由煤氣高壓總管壓力數(shù)顯表進(jìn)行控制。開(kāi)機(jī)時(shí)需確保鼓風(fēng)機(jī)變頻器已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn),且煤氣低壓總管壓力大于100Pa后,方能開(kāi)始啟動(dòng)操作加壓機(jī),否則因聯(lián)鎖關(guān)系加壓機(jī)不能起動(dòng)。(注:加壓機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,若鼓風(fēng)機(jī)變頻器停止或低壓總管煤氣壓力低于100Pa,加壓機(jī)也會(huì)自動(dòng)停止)。 六、 加煤機(jī)控制: 加煤機(jī)下料系統(tǒng)采用雙通道液壓閥下料,分為左右上閥和左右下閥,加煤時(shí)可以采用手動(dòng)及自動(dòng)方式進(jìn)行。自動(dòng)方式時(shí)由海為PLC進(jìn)行程序控制,由煤氣出口溫控表進(jìn)行控制啟動(dòng)加煤,也可由加煤機(jī)操作箱面板上的手動(dòng)啟動(dòng)加煤旋鈕進(jìn)行啟動(dòng)加煤。并可在后臺(tái)觸摸屏監(jiān)示到各個(gè)閥門(mén)的動(dòng)作狀態(tài)及加煤次數(shù),加煤次數(shù)可在觸摸屏上進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。手動(dòng)方式時(shí):將控制方式切換到手動(dòng)控制,然后利用面板上的上(下)閥打開(kāi)或關(guān)閉按鈕對(duì)上下閥進(jìn)行打開(kāi)或關(guān)閉,手動(dòng)控制時(shí)上下閥不受程序及時(shí)間約束,由操作員根據(jù)需要進(jìn)行控制(注:手動(dòng)時(shí)各通道上下閥也同時(shí)互鎖,不能同時(shí)打開(kāi)上下閥)。自動(dòng)方式時(shí):將控制方式切換到自動(dòng)控制,當(dāng)PLC接收到由溫控表加煤指令(或面板上的手動(dòng)加煤指令)時(shí),溫控表的加煤指令是由上段出口溫度表進(jìn)行控制,加煤?jiǎn)?dòng)溫度為溫控表內(nèi)的第一段報(bào)警AL1值確定(具體設(shè)置參見(jiàn)溫控表說(shuō)明書(shū)),當(dāng)前溫度達(dá)到AL1的設(shè)置值時(shí),AL1指示燈亮,并給加煤PLC發(fā)出加煤指令。PLC按照下閥打開(kāi)→→下閥關(guān)閉→→上閥打開(kāi)→→上閥關(guān)閉的順序輪流進(jìn)行加煤,根據(jù)需要可以調(diào)整下閥打開(kāi)時(shí)間及上閥打開(kāi)時(shí)間,并通過(guò)調(diào)整加煤計(jì)數(shù)器的下煤次數(shù)來(lái)控制加煤量的大小。根據(jù)工藝條件要求,需要再次加煤時(shí),再按“加煤?jiǎn)?dòng)”按鈕或等待下次加煤指令的到來(lái),加煤機(jī)再次自動(dòng)循環(huán)工作。最終加煤完成時(shí)須確?;叶穬?nèi)儲(chǔ)存有煤粉,有利于閥門(mén)的密封。 七、 出灰機(jī)控制系統(tǒng): 本出灰控制系統(tǒng)工作原理是,由爐蓖對(duì)側(cè)的兩臺(tái)液壓缸合力來(lái)推動(dòng)整個(gè)爐蓖的運(yùn)轉(zhuǎn),控制也分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式,手動(dòng)方式時(shí),液壓油泵由油泵開(kāi)關(guān)控制,啟動(dòng)油泵后,可利用點(diǎn)動(dòng)前進(jìn)及點(diǎn)動(dòng)后退按鈕進(jìn)行控制油缸的進(jìn)退(注:手動(dòng)方式時(shí)油缸前進(jìn)和后退按鈕無(wú)效,而在自動(dòng)方式時(shí),點(diǎn)動(dòng)前進(jìn)與點(diǎn)動(dòng)后退按鈕無(wú)效,而油缸前進(jìn)與后退按鈕在自動(dòng)方式時(shí)有效)。自動(dòng)方式時(shí),由次計(jì)數(shù)器、次間隔時(shí)間繼電器,回間隔時(shí)間繼電器進(jìn)行控制。 八、 汽包液位控制系統(tǒng): 本汽包液位控制系統(tǒng)由總柜內(nèi)的海為PLC來(lái)完成加水的邏輯控制,分為上水套汽包,下水套汽包,旋風(fēng)汽包液位控制。供水系統(tǒng)統(tǒng)一由兩臺(tái)軟水泵進(jìn)行供水,再由各臺(tái)汽包的電磁閥控制是否加水或停水,只要其中有一臺(tái)汽包需要加水,軟水泵就不會(huì)停運(yùn)??刂颇J娇稍谥锌毓裆系淖詣?dòng)/手動(dòng)旋鈕進(jìn)行控制,軟水泵選擇可在中控柜上的1#/2#軟水泵選擇旋鈕進(jìn)行控制。汽包自動(dòng)加水模式:各臺(tái)汽包均具備水位自動(dòng)加水功能,由汽包液位數(shù)顯儀表根據(jù)設(shè)定的上下限水位(上限AL1,下限AL2)控制電磁閥和泵進(jìn)行加水。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的上限水位時(shí)停止電磁閥和泵加水,當(dāng)水位下降到下限水位時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)電磁閥和泵加水。當(dāng)電磁閥發(fā)生故障時(shí),由旁路手動(dòng)球閥進(jìn)行加水,水位可根據(jù)玻璃管液位計(jì)的高度進(jìn)行控制??刂萍铀畷r(shí),泵先啟動(dòng),延時(shí)1秒鐘后,電磁閥打開(kāi),確保汽包內(nèi)的壓力蒸汽不串到水管內(nèi),停止加水時(shí),順序剛好相反,電磁閥先關(guān)閉,延時(shí)2秒鐘后,泵停。此過(guò)程由中控PLC自動(dòng)完成。而汽包壓力通過(guò)汽包壓力電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行報(bào)警,當(dāng)汽包壓力高于設(shè)定的壓力時(shí),報(bào)警器報(bào)警。 九、 儀表控制系統(tǒng): 1、 爐底飽和蒸汽溫度為一個(gè)點(diǎn),用來(lái)控制爐底飽和蒸汽溫度,通過(guò)設(shè)定表上的溫度,由智能溫控表控制調(diào)節(jié)閥自動(dòng)對(duì)爐底的飽和蒸汽溫度進(jìn)行PID控制,達(dá)到自動(dòng)控制的要求。 2、 低壓煤氣總管壓力為一個(gè)點(diǎn),通過(guò)壓力變送器測(cè)量壓力送給低壓煤氣總管壓力表,通過(guò)設(shè)定表上的壓力,由智能表控制鼓風(fēng)機(jī)的頻率的大小來(lái)控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到控制爐氣出口壓力的大?。ㄔ斠?jiàn)鼓風(fēng)機(jī)操作部份)。 3、 高壓煤氣總管壓力為一個(gè)點(diǎn),通過(guò)壓力變送器測(cè)量壓力送給高壓煤氣總管壓力表,通過(guò)設(shè)定表上的壓力,由智能表控制加壓風(fēng)機(jī)的頻率的大小來(lái)控制加壓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到控制送用戶總管壓力的大?。ㄔ斠?jiàn)加壓風(fēng)機(jī)操作部份)。 4、 上段煤氣出口溫度為一個(gè)點(diǎn),為單顯表,通過(guò)設(shè)定報(bào)警值1(AL1)的值來(lái)控制加煤機(jī)的啟動(dòng)。 5、 各汽包液位顯示采用磁翻板液位變送器采集信號(hào),上傳到各個(gè)汽包液位表進(jìn)行液位顯示和控制,通過(guò)設(shè)定表的上下限報(bào)警值(AL1和AL2)來(lái)控制水泵的啟停,從而達(dá)到控制水位的目的。 6、 還有其它點(diǎn)為空氣總管壓力、上下段煤氣出口壓力、爐底飽和蒸汽壓力、下段出口溫度、送用戶煤氣總管溫度、間冷出口溫度為單顯指示作用,爐身四周測(cè)溫、電捕絕緣箱溫度為巡檢表,不參與系統(tǒng)的控制目的。 十、 觸摸屏后臺(tái)操作系統(tǒng): 觸摸屏后臺(tái)操作系統(tǒng)主要完成工藝參數(shù)的監(jiān)示和管理,分為系統(tǒng)監(jiān)示、發(fā)生爐體、加煤監(jiān)示、給水控制、報(bào)表數(shù)據(jù)、凈化系統(tǒng)、報(bào)警查詢(xún)、趨勢(shì)查詢(xún)、事件報(bào)警、工藝原理共十個(gè)畫(huà)面。分別說(shuō)明如下: 1、 初始畫(huà)面:進(jìn)入各畫(huà)面的導(dǎo)航面面圖,畫(huà)面如下: 此畫(huà)面的左上角有當(dāng)前日期與時(shí)間顯示,直接用手觸控時(shí)間欄,即可調(diào)出時(shí)間校準(zhǔn)畫(huà)面,可對(duì)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn); 2、 系統(tǒng)監(jiān)示:形象顯示了工藝系統(tǒng)的工藝各測(cè)量點(diǎn)的參數(shù)。畫(huà)面如下: 此畫(huà)面共分為1#爐系統(tǒng)和2#爐系統(tǒng),分別監(jiān)示1#爐和2#爐的全局系統(tǒng)。其中鼓風(fēng)機(jī)及加壓機(jī),空氣總管、低壓煤氣總管、高壓煤氣總管為公共部份。 3、發(fā)生爐體畫(huà)面:此畫(huà)面局部將整個(gè)爐座的工藝參數(shù)顯示出來(lái)。分為1#和2#爐體部份。畫(huà)面如下: 4、 加煤監(jiān)示:監(jiān)控加煤機(jī)的動(dòng)作狀態(tài),畫(huà)面如下: 此畫(huà)面也分為1#爐加煤和2#爐加煤系統(tǒng),分別監(jiān)示加煤系統(tǒng)的狀態(tài),并可以畫(huà)面上進(jìn)行加煤觸控,當(dāng)觸控加煤方型按鈕時(shí)便可給加煤機(jī)發(fā)出加煤指令,并在右側(cè)顯示加煤計(jì)數(shù)及出灰計(jì)數(shù),并具復(fù)位功能。 5、給水控制畫(huà)面:分為1#和2#給水控制畫(huà)面,監(jiān)示各汽包的給水狀態(tài),并可在觸摸屏上進(jìn)行手動(dòng)控制各給水電磁閥動(dòng)作。畫(huà)面如下: 6、報(bào)表數(shù)據(jù):以報(bào)表的形式將工藝各參數(shù)表列出來(lái)。畫(huà)面如下: 7、凈化系統(tǒng)畫(huà)面:此畫(huà)面對(duì)凈化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)示,并可監(jiān)示加壓機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)變頻器的運(yùn)行狀態(tài),畫(huà)面如下: 8、 報(bào)警查詢(xún)畫(huà)面:此畫(huà)面對(duì)當(dāng)前的故障報(bào)警進(jìn)行顯示,當(dāng)出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí),并在報(bào)警列表框內(nèi)顯示報(bào)警信息,可根據(jù)信息處理相應(yīng)的故障,可在畫(huà)面上進(jìn)行報(bào)警測(cè)試和復(fù)位,若要查詢(xún)歷史報(bào)警信息,點(diǎn)擊“歷史查詢(xún)”,調(diào)出歷史查詢(xún)畫(huà)面,便可查詢(xún)歷史信息,畫(huà)面如下: 9、 趨勢(shì)查詢(xún)畫(huà)面:此畫(huà)面可以查詢(xún)出爐氣上出口溫度及爐底飽和溫度的實(shí)時(shí)趨勢(shì),要查詢(xún)歷史時(shí)間趨勢(shì),點(diǎn)擊時(shí)間趨勢(shì)圖便可查詢(xún),畫(huà)面如下: 10、 事件查詢(xún)畫(huà)面:此畫(huà)面可查詢(xún)當(dāng)前實(shí)時(shí)事件信息的查詢(xún),要查詢(xún)歷史事件信息,點(diǎn)擊“歷史查詢(xún)”,調(diào)出歷史查詢(xún)畫(huà)面,便可查詢(xún)歷史信息,畫(huà)面如下: 11、 歷史事件畫(huà)面:此畫(huà)面對(duì)歷史事件及報(bào)警信息進(jìn)行保存,可保存500條信息容量,畫(huà)面如下: 12、 工藝原理:形象體象雙段煤氣發(fā)生爐工藝系原理。畫(huà)面如下:
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