高线加热炉自控方案Word格式.docx
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⏹各介质及空间的温度检测;
⏹各介质的压力检测;
⏹炉膛压力测量;
⏹煤气流量的检测及调节控制;
⏹助燃空气流量的检测及调节控制;
⏹空燃比的控制;
⏹炉膛压力控制;
⏹炉内各段的温度控制;
⏹煤气切断阀的控制及安全联锁;
⏹烟气氧量采集;
⏹水冷却系统相关信号的检测、控制;
⏹换向阀状态采集;
⏹换向阀的控制;
⏹故障信号的报警、联锁。
2.人机接口HMI的主要功能:
⏹炉内各段工作状况的显示(炉内各参数);
⏹燃烧系统的操作方式选择;
⏹空燃比的显示;
⏹手动方式下各调节阀阀位的设定;
⏹半自动方式下各段空煤气流量的设定;
⏹全自动方式下各段温度的设定;
⏹故障报警显示、打印及储存;
⏹各换向阀的状态显示;
⏹各段换向时间的确定;
⏹各段换向方式的选择;
⏹手动方式下对各换向阀的操作;
⏹报警信息的显示、记录。
3.主要报警
在工艺测量参数超限或重要检测设备发生故障时,控制系统将以声光形式发出报警,并在操作站上显示出报警的内容,提醒操作人员注意,及时采取适当的措施排除故障,主要的报警项目如下:
⏹煤气压力低限报警;
⏹空气压力低限报警;
⏹仪表压缩空气压力低限报警;
⏹烟气温度高限报警;
⏹换向阀故障报警;
⏹各电气故障报警。
4.网络通信
自动化系统通讯网络分为两层:
第一层:
控制站PLC和人机接口工作站HMI之间采用MPI通讯方式。
第二层:
控制站PLC和远程站ET200之间采用PROFIBUS通讯。
图1通信网络
PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通讯与控制的现场总线技术。
可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通讯控制从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
PROFIBUS-DP网,是一种高速低成本,用于设备级控制系统与分散式I/O的通讯。
PROFIBUS现场总线技术是一种开放的,标准的,不依赖于生产厂家的总线。
在国际上绝大多数公司,如:
SIEMENS,GE等200多家企业都提供基于该总线的产品,而且可以将这些不同厂家的产品连在一根总线上。
传输距离:
最大23.8km
传输速率:
9.6Kbps~12Mbps
传输介质:
屏蔽双绞电缆
网络拓扑:
线性总线,两端带有源的总线终端电阻
站点数:
每分段32站(不带中继器),最多127站(带中继器)
插头连接:
9针D型插头
◎工程师站、操作员站配置
主机研华工控
CPUP42.8G
内存512MB
硬盘80G
光驱40倍速CD-ROM
操作系统Windows2000
图形软件WINCC
网络接口CP5611
显示器17英寸液晶
UPS不间断电源山特3KVA
3.炉体主要检测及控制项目
表1.检测、控制项目一栏表
序
号
项目
名称
检测/控制元件
量程
点数
1
温
度
检
测
预热段炉顶温度检测
热电偶S
0~1600℃
2
预热段下部温度检测
3
加热段炉顶温度检测
4
加热段下部温度检测
5
均热段炉顶温度检测
6
均热段下部温度检测
7
预热段煤气排烟温度检测
热电阻Pt100
0~300℃
8
预热段空气排烟温度检测
9
加热段煤气排烟温度检测
10
加热段空气排烟温度检测
11
均热段煤气排烟温度检测
12
均热段空气排烟温度检测
13
出炉钢坯温度检测
红外温度仪
0~1200℃
14
风机轴承温度检测
电接点温度表
0~100℃
15
流
量
预热段煤气流量检测
孔板流量系统
0~1KPa
16
预热段空气流量检测
17
加热段煤气流量检测
18
加热段空气流量检测
19
均热段煤气流量检测
20
均热段空气流量检测
21
压
力
炉压测量
差压变送器
-80~+80Pa
煤气总管压力检测
压力变送器
0~1.2MPa
空气总管压力检测
22
仪表气源压力检测
23
位置检测
煤气总管快切阀阀位检测
限位开关
ON/OFF
24
预热段换向阀阀位检测
接近开关
25
加热段换向阀阀位检测
26
均热段换向阀阀位检测
27
CO浓度检测
氧化锆氧分析仪
4-20mA.DC
28
控
制
项
目
煤气总管切断控制
电磁阀
29
煤气总管压力调节
电动蝶阀
30
空气总管压力调节
31
预热段煤气流量调节
32
预热段空气流量调节
33
加热段煤气流量调节
34
加热段空气流量调节
35
均热段煤气流量调节
36
均热段空气流量调节
37
预热段煤气排烟阀调节
38
预热段空气排烟阀调节
39
加热段煤气排烟阀调节
40
加热段空气排烟阀调节
41
均热段煤气排烟阀调节
42
均热段空气排烟阀调节
43
煤气排烟总管调节
44
空气排烟总管调节
45
排烟总管连通调节
46
换向阀阀位控制
三、燃烧控制系统
3.1燃烧控制段温度控制功能
加热炉划分为三个燃烧控制段。
各加热控制段设置4只S分度热电偶测炉温(炉顶2只,两侧各1只),选择其平均值作为本段炉温控制的PV值进行燃烧控制。
当出现超温、断偶、温差超限时,发出报警信号,提醒操作人员检查故障点。
每个供热段的煤气分别与各自的煤气分管连接。
各段煤气分管设流量孔板和调节阀。
空气流量通过每段空气分管上的调节阀进行调节。
为了提高燃烧控制精度,每各燃烧段设置两套氧化锆氧分析仪
3.2排烟温度的控制
排烟管道设置有温度检测点。
操作人员以此为参考,调节排烟调节阀调节各段的排烟量,或者调整换向时间,从而控制排烟温度在100~200℃之间。
3.4炉膛压力控制
炉膛压力的控制也是通过排烟量控制的,在加热段和均热段各设一个炉压检测点。
通过排烟调节阀将炉膛压力控制在微正压状态,防止火焰外延及吸入冷风。
炉膛压力调节与烟温控制都要调节排烟通道的排烟量,两者是存在耦合,应根据工况的不同,在不同的条件下划分主次。
3.5加热炉安全连锁保护功能
各种介质的压力用变送器检测,当检测压力异常时进行报警,必要时进行燃烧切断。
各种故障分为重故障和轻故障。
轻故障时进行报警。
重故障发生时,进行报警和燃烧切断(停炉)。
表2.加热炉安全联锁项目表
序号
报警名称
报警级别
联锁
重故障
轻故障
煤气压力低
★
启动停炉联锁
空气压力低
仪表气源压力低
风机严重故障
排烟温度高
强制换向,声音报警
热电偶断
声音报警
炉温超温
当启动停炉程序时,系统将按照一定的时间和顺序执行,开启或关闭总管煤气切断阀、支管煤气切断阀、及其它一些安全操作。
3.6仪表的选型
现场仪表的选型考虑其先进性、稳定性、可靠性、对环境的适应性,以及操作、维护、检修方便等因素,选用国内外先进的、成熟可靠的、性价比高的产品。
选型原则:
⏹空气、煤气和烟气调节阀为电动蝶阀;
⏹煤气切断阀为气动切断阀;
⏹温度检测用热电偶,配温度变送器;
⏹煤气、空气流量检测用流量孔板+差压变送器;
⏹压力检测用压力变送器;
压力表用于现场压力指示。
四、汽化冷却系统
根据工艺方面要求,结合以往工程应用实践,汽化冷却系统的测控项目如下:
表3.汽化冷却系统测控项目一览表
检测元件
汽包(锅筒)压力检测
0~1.6MPa
压力表
0~2MPa
汽包(锅筒)水位检测
双色玻璃板液位计
500mm
汽包给水压力检测
0~1MPa
软水箱液位检测
液位变送器
0~2m
两台软水泵采用一用一备方式,现场设配电控制箱一个,可根据现场实际情况选择两地切换控制,动力电源为AC380V,三相四线制。
为了减轻操作人员的劳动强度,系统采取恒水位控制策略,当汽包水位低于设定的水位下限值时,系统自动启动软水泵,向汽包内补水,当汽包水位达到设定的水位上限值时,软水泵停止。
五、换向控制系统
1.1.换向方式
1.1.1.换向阀
本方案采用分段分侧二位三通阀换向方式,全炉共布置6个空气换向阀、6个煤气换向阀。
1.1.2.换向方式
本设计采用不同供热点单独控制,同时,为了减少换向时炉压的波动,要求各点之间设置一个半秒左右的间隔。
所有的换向阀都是双作用的,当换向时,换向阀的两的作用机构总是采用先关、后开的策略,以保证换向阀的气体入口和烟气出口没有短路的可能。
这样,煤气在换向过程中消除了耗损,并保证煤气换向时的安全。
1.1.3.换向控制
换向系统的动作由加热炉燃烧控制系统的SIEMENSS7-300控制。
换向控制系统主要功能有:
⏹定时换向:
当换向系统处于自动运行状态时,换向阀以一定的时间间隔完成换向动作。
⏹定温换向:
当排烟温度过高时,系统将强制换向阀换向,直至排烟温度下降到设定的温度范围内。
⏹手动换向:
当系统处于手动状态时,可在上位机或操作台上对各换向阀进行手动换向,便于调试和故障处理。
⏹保护换向:
当换向阀长时间动作不到位时,上位机上会出现报警信息,指示故障点所在,蜂鸣器报警,系统作出相应的应急反应或人工干预。
⏹故障联锁:
空气压力低、煤气压力低、动力气源压力低时,关掉所有换向阀,报警。
附件1基础自动化系统(PLC)配置清单
名称
型号
数量
厂家
(一)PLC主机柜
PS307电源
6ES7307-1KA00-0AA0
西门子
CPU315-2DP
6ES7315-2AF03-0AB0
西门子
32点DI模块
6ES7321-1BL00-0AA0
32点D0模块
6ES7322-1BL00-0AA0
AI模块
6ES7331-7KF02-0AB0
前连接器
6ES7392-1AM00-0AA0
6ES7392-1AJ00-0AA0
972总线连接器
6ES7972-0BA40-0XA0
电池
6ES7971-1AA00-0AA0
存储卡
6ES7951-0KF00-0AA0
DIN导轨
6ES7390-1AE80-0AA0
空气开关
C45AD
施奈德
24V电源
S-240-24
台湾明纬
熔断器
RT18-32X
上海人民
中间继电器
HH54P-L
(二)仪表控制柜
施奈德
HH53P-L
手操器
WPD735-810-1212H
香港上润
带灯按钮
ZB2-BW33C+ZB2-BWB31C
按钮
ZB2-BA2C+ZB2-BZ101C
(三)换向操作台
6ES7307-1EA00-0AA0
IM153
6ES7153-1AA03-0XB0
DI模块
D0模块
C45AD
蘑菇头按钮
ZB2-BS834C+ZB2-BZ101C
旋钮
ZB2-BD3C+ZB2-BZ101C
指示灯
AD11-22
上海人民
蜂鸣器
数显仪
WP-C403-02-12-HL
(四)上位机操作站
工控机
P4/2.0G/512M/80G
研华
彩色显示器
17英寸液晶
CP5611通讯卡
6GK1561-1AM00
附件2现场测量控制元件清单
E2E-X5MF1
48
欧姆龙
Q24DH-15
热电偶
S
热电阻
Pt100
温度变送器
1511
弹簧管压力表
流量孔板
红外测温仪
0~2m
双色液位计
软水泵控制箱
附件2施工辅材清单
取压管
4″无缝管
米
不锈钢球阀
4″
70
三通
弯头
活接
内接
外接
直接
沉降器
¢150mm
8
平衡容器
净高度500mm
变送器保护箱
温变箱
镀锌管
6″
补偿导线
配用S热电偶
200米
屏蔽电缆
2×
1.5mm2
3×
4×
电缆桥架
300×
150
150×
100
THANKS!
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