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智能控制程序在汽化冷卻鍋爐的應用

 論文欄目:智能控制論文     更新時間:2020/4/6 8:59:13   

摘要:汽化冷卻鍋爐是煉鋼重要的工藝設施,是實現轉爐負能煉鋼的關鍵設備,汽化冷卻鍋爐水位控制和上水調節對汽化冷卻系統起決定性作用。本文主要通過對三沖量汽化水位冷卻鍋爐中三沖量上水和水位控制的改進,設計編制水位控制操作程序和軟件進行HMI軟件更新,投入生產后成功實現了三沖量汽包水位在轉爐和冶煉各個操作階段的全自動精準水位控制。

關鍵詞:汽化冷卻鍋爐;編制控制程序;HMI;蒸汽流量

汽化冷卻系統用于將高溫煙氣通過水冷煙道降溫冷卻,同時對高溫煙氣的余熱進行回收。轉爐在進行吹煉的過程中,由于煙道溫度的升高,汽化煙氣冷卻系統主要的功能是用于控制冷卻的煙道和清洗爐罩。宣鋼二鋼軋廠1#,2#轉爐的汽包三沖量上水值自動調節通過計算機采集汽包轉爐的水位、蒸汽流量、給水流量以及汽包三沖量上水值作為自動調節控制參數,設計編制轉爐控制管理程序和軟件進行HMI自控更新,投入生產后基本實現了轉爐汽包三沖量上水位在各個操作階段的全自動精準調節和控制。

1控制系統改進

汽包的水位自動控制是保證汽包正常運行的主要條件和指標,,汽包水位的自動控制系統是保證了汽包安全正常運行的最重要控制條件之一。開始進行汽包水位動態特性分析:當出口蒸汽給水流量突然地增加時,由于假上升水位的現象,在汽包開始給水階段汽包的水位不僅不會突然下降,反而先迅速地上升,然后繼續下降。當突然地加大汽包的給水量后,汽包內的水位一開始不立即突然增加,而要使水位呈現出一段起始的慣性段。汽包整體水位的主要水流控制和雙沖給壓供水管理手段之一就是采用汽包的水流控制和雙沖給壓供水,傳統的單向雙沖量的汽包控制給水系統和采用雙沖量的給水控制系統給水管理系統其本身都仍然存在有著許多目前不可彌補的缺陷。就單沖量的控制給水系統而言,當系統蒸汽負荷突然的增大,由于假水位的現象,控制器不但不能及時開啟或加大給水閥從而增加給水量,而是關小了控制閥,減少了送水量,等到假蒸汽水位的消失后,由于系統蒸汽包給水量的增加,送水量反而大大的減少,將使系統水位嚴重的下降,波動很厲害,甚至可能會直接使系統的蒸汽包水位下降到達危險的程度,以至于發生系統漏水事故。雙沖量給水控制信號引入系統就是在單沖量給水控制系統的設計基礎上將控制蒸汽流量的信號進行引入。將蒸汽的流量控制信號進行引入就是可根據系統的蒸汽溫度和流量的變化來起到自動校正的作用,糾正了由于假蒸汽水位引起的誤動作,使得控制閥的校正動作十分及時,從而大大減少了假水位的波動。但雙沖量的控制給水系統的設計還有兩個明顯的缺點:由于控制閥的工作原理和特性不一定能夠成為系統的線性,要有效的做到這種靜態的補償比較困難;對于復雜的給水控制系統的干擾仍不能有效的克服。三沖量汽包調節系統是針對給水進行汽包流量自動調節的,其三個主要沖量分別是汽包液位,給水流量和系統中的蒸汽進水流量。據汽包系統中的水位,給水流量,蒸汽進水流量三個主要沖量經過PDI計算來自動調節汽包給水系統中的閥門開度,從而達到可以自動控制汽包給水流量的汽包調節目的。從系統的結構上來說,三汽包液位沖量的調節實際上也就是一個簡單的帶前饋干擾信號的串級給水流動控制系統。其中汽包給水液位的流量是主要正變量,給水流量是一個副變量。副變量的控制和引入可以使系統對汽包給水液位壓力(流量)的變化和波動信號具有較強的控制和克服干擾能力。所以蒸汽給水流量的波動信號可以作為一個前饋干擾信號進行引入。

2系統改良取得的實效

汽化上水設定方式均為一級設定方式。汽化上水控制方式分為自動方式、手動,在汽化上水控制中,手動方式操作優先權高于自動方式。(1)自動方式:結合三沖量PLC自動計算控制輸出。采用單沖量和三沖量相結合分段連續調節控制上水模式。(2)手動控制方式:操作人員HMI操作PLC的手動控制輸出。(3)在正常的完成汽包余熱回收吹煉期時,當完成汽包內余熱回收壓力的設定值超過了蒸汽余熱回收壓力的設定值1.65MPa時,控制系統將蒸汽的回收壓力調節閥門的開啟,進行汽包內余熱的回收,同時可以檢測出完成蒸汽的余熱回收流量(溫壓補正后),通過對計算公式的計算得出完成汽包內向外供的蒸汽消耗量,換算出完成汽包給水的質量,通過對質量的變化趨勢的計算和檢測可以控制完成補水流量調節閥給水在汽包內部進行了補水,通過對補水流量的計算將測得的流量進行比較,快速給水在汽包內部進行了補水從而可以保證一定的開度和水位。在對完成蒸汽余熱回收質量的準確性和計算上對汽包進行了經驗值的修整,從而可以保證質量計算的準確性。同時可以采用質量計算時間段對完成蒸汽的質量計算不停的進行計算,得到其與快速給汽包進水量的偏差,適當的調整快速給汽包進水閥的開度、流量(經驗值待定),保證汽包進水質量與蒸汽回收質量的平衡。(4)吹煉結束初期,汽包水位調節回路退出自動連續調節;液位SP設定為250mm~300mm。(5)吹煉停止吹煉后期,汽包水位SP設定為-100mm~0mm。(6)當汽包上水出現控制或設備故障時,上水設備保持原有的控制方式不變,當有人工干預時,再確認調整設備控制方式。(7)汽包放汽閥,每個汽包配備一臺汽包放散閥。當汽包壓力高于(2.5mpa)時,該汽包氣閥自動關閉或打開,壓力低于2.3mpa。上水調節自動轉為手動(需要崗位手動干預、確認)。(8)HMI功能:增加“三沖量自動調節”和“液位控制上水”兩個按鈕,保持原有上水控制和改造后上水控制兩種方式。增加“退出自動調節報警”指示。

3結語

汽包鍋爐液位自動三沖量上水控制改造程序汽包投入使用后,汽包水位平穩,自動上水快速穩定。通過對現有的汽化冷卻塔和鍋爐中液位三沖量上水和水位的控制進行改造,結合各轉爐實際工況和操作制度,設計人員通過編制汽包水位控制程序和軟件進行hmi更新,投入批量生產后成功實現了對汽包水位在轉爐冶煉各個操作階段的全自動精準水位控制。自設備投入以來,未曾一次發生由于汽包水位不準確或錯誤而造成的任何嚴重影響生產設備操作安全事故。

作者:王博 單位:河鋼宣鋼二鋼軋廠

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