论文部分内容阅读
【摘 要】 本文对某钢铁企业的转炉煤气回收柜系统原有计量系统进行改造，选用性能稳定、功能完善的横河CS3000 DCS设计了转炉煤气回收计量控制系统。使系统可以保证转炉煤气回收、煤气氧含量测试、电除尘净化处理、加压机加压、输出给用户等每一道工序顺利进行，实时采集和计量现场仪表数据，根据联锁设定值控制设备启停和阀门开度，并生成重要参数的报警记录。基于CS3000 DCS的转炉煤气回收计量控制系统与原有的系统相比，具有操作简单方便、运行状态良好、设备安全可靠、抗干扰能力强、计量控制精度很高的特点，在实际的运用中，达到了预期的效果。
【关键词】 煤气回收 横河 CS3000 DCS 计量控制系统
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.08.010
在转炉炼钢的过程中，产生大量的转炉煤气，这些转炉煤气可以作为二次能源利用，即节约了能源，又起到环保的作用。随着世界经济的发展和对环境保护的重视，现今，煤气回收系统成为了钢铁企业的重要组成部分。过去，煤气回收系统大多采用了现场计量监测和手动记录控制的方式，导致煤气回收系统丢炉现象频发，数据记录处理不完善，设备故障率居高不下，而且混合煤气的生产质量远远达不到后续用户对能源的要求，这就迫切需要采取一种切实有效的计量控制方法，建立一套功能完善的计量控制系统，来提高煤气回收利用率，及时合理记录处理相关数据，降低设备故障率，同时使混合煤气的质量达到用户满意的标准。
某钢铁企业的转炉煤气回收柜系统拥有两个煤气回收柜、三台电除尘及六台加压机，现有的控制系统采用现场检测和手动控制形式，很多仍采用就地仪表开关，很难实现实时计量和精准控制。回收的转炉煤气量需要每四小时进行一次汇总计量，手动的抄表计量会带来很大的误差。而且就地计量和控制为操作人员的生命安全带来很大的隐患。此次将利用横河CS3000集散控制系统对转炉煤气回收系统进行设计完善，实现对转炉煤气回收系统的自动化计量和控制。
1 系统功能
转炉煤气柜系统处理来自转炉炼钢生成的煤气，首先回收进入到两个转炉煤气柜内存储，其次经过氧气分析仪进行氧含量检测分析，合格后经电除尘器除尘，然后与高炉煤气、焦炉煤气混合后，最后经过煤气加压机加压，达到设定的压力后输出给用户使用。转炉煤气柜回收和除尘系统的主要工艺流程如图1所示。
1.1 回收储存
为了保证煤气柜设备及现场维护作业人员的安全，同时也要保证用户煤气能源的用量，在煤气回收柜部分引入两个煤气柜的柜位测点，以雷达测位仪和浮球式测位仪这两种计量方式、四个测点同时采集比对的形式，保证数据计量的准确可靠性，同时设定柜位报警和联锁的控制程序保证生产。辅助测量柜内煤气的温度与压力，将这些参数计量后输出给DCS系统记录处理。
1.2 除尘处理
电除尘系统是利用高压电作用的，所以该部分对入口煤气的氧含量有严格限制，对两个煤气柜输出的转炉煤气氧含量测点同时监测计量，当入口转炉煤气氧含量大于等于1.5%时，系统采用醒目的声光报警，提示操作人员应及时与炉前联系，停止回收转炉煤气并通知用户停止使用，同时利用柜体内煤气放散的方式，将柜内煤气放散至6M以下，再进行回收。当入口煤气氧含量大于等于2.0%时，电除尘联锁停机，需要对柜内气体进行检验处理，气体检验正常后系统方可继续工作。运行时对三套电除尘的高压二次电压值和高压二次电流值进行检测计量，当电压小于等于40kV或电流小于等于400mA时，系统设置报警提示故障，需要停机检修。氧含量、电除尘电压与电流等重要测点计量后输出给DCS系统记录处理。
1.3 混合配比
混合系统是将经过电除尘系统除尘净化后的转炉煤气，与管网内的高炉煤气和焦炉煤气根据预先设定的热值要求进行混合配比。其中高炉煤气和焦炉煤气需要调压和PI调节，最后将符合后序用户要求的混合煤气输送到下道工序当中去。
混合系统是由五个调节阀组成的计量控制系统，高炉煤气由两个调节阀控制，焦炉煤气由两个调节阀控制，转炉煤气由一个调节阀控制，每个阀门前后都要监测记录该煤气的温度与压力。由于来自高炉管网内的高炉煤气压力不平稳，所以高炉一道调节阀的主要作用是控制高炉压力，缓解压力波动，将压力控制在8kPa左右，使高炉二道调节效果更加稳定，高炉二道调节阀控制混合煤气压力，常压在6kPa左右。由于来自焦炉管网内的焦炉煤气压力不平稳，所以焦炉一道调节阀的主要作用是控制焦炉压力，缓解压力波动，将压力控制在9kPa左右，焦炉二道调节阀控制焦炉煤气量。转炉调节阀是根据混合热值要求计算得出的转炉煤气流量单一控制转炉煤气量，并加以控制。将高焦转三种煤气压力、温度、热值测点监测计量并输出给DCS系统记录处理。
1.4 加压输出
本回路为一定值单回路调节系统，采用变频器来改变加压机的频率，从而控制加压机压力。例如压力值设定为13Kpa，同时实时检测计量加压后出口压力，当该压力升高或降低时，通过调节加压机的转速来增大或减小变频器的输出频率，使其最接近压力的设定值。在DCS上限定最高、最低运行频率，从而保证出口压力不至于太高或太低。这两个频率运行限制是保证加压机设备安全、用户正常生产的必备条件。该工序中需要重点监测计量加压机润滑油压力、润滑油温度、电机定子温度、电机轴承温度、油箱液位等测点，输出给DCS系统记录处理。
2 系统特点
2.1 计量快速准确
利用横河CS3000 DCS设计的煤气回收计量控制系统，全过程中数据计量传输实时准确，趋势曲线正确生成，顺控条件有序进行，报警显示符合设定，报表自动生成打印，实现了对转炉煤气回收、氧含量分析、电除尘净化、高焦转煤气混合、加压机加压、输送给用户全过程的自动计量控制，完全避免了由于误操作导致的丢炉事故，同时保障了现场操作人员的人身安全。
2.2 数据统一无误
由于所有的数据都存放在数据库中，规范完善的数据库保证了数据的完整统一，并在一定时间内进行保留存档。
2.3 科学性与先进性
自动化计量与控制是现今冶金行业的发展趋势，该系统设备先进、性能稳定，已达到了国内外的先进水平。系统实现了自动化检测和控制、不丢炉、不发生安全事故的目标，保证了生产顺利有序的进行。
作者简介
王蕾，研究生，毕业于大连理工大学电气工程专业，鞍山市计量监督检定所工程师，从事计量工作9年，现主要从事热能表、水表、燃气表的检定校准工作。
（责任编辑：张晓明）
【关键词】 煤气回收 横河 CS3000 DCS 计量控制系统
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.08.010
在转炉炼钢的过程中，产生大量的转炉煤气，这些转炉煤气可以作为二次能源利用，即节约了能源，又起到环保的作用。随着世界经济的发展和对环境保护的重视，现今，煤气回收系统成为了钢铁企业的重要组成部分。过去，煤气回收系统大多采用了现场计量监测和手动记录控制的方式，导致煤气回收系统丢炉现象频发，数据记录处理不完善，设备故障率居高不下，而且混合煤气的生产质量远远达不到后续用户对能源的要求，这就迫切需要采取一种切实有效的计量控制方法，建立一套功能完善的计量控制系统，来提高煤气回收利用率，及时合理记录处理相关数据，降低设备故障率，同时使混合煤气的质量达到用户满意的标准。
某钢铁企业的转炉煤气回收柜系统拥有两个煤气回收柜、三台电除尘及六台加压机，现有的控制系统采用现场检测和手动控制形式，很多仍采用就地仪表开关，很难实现实时计量和精准控制。回收的转炉煤气量需要每四小时进行一次汇总计量，手动的抄表计量会带来很大的误差。而且就地计量和控制为操作人员的生命安全带来很大的隐患。此次将利用横河CS3000集散控制系统对转炉煤气回收系统进行设计完善，实现对转炉煤气回收系统的自动化计量和控制。
1 系统功能
转炉煤气柜系统处理来自转炉炼钢生成的煤气，首先回收进入到两个转炉煤气柜内存储，其次经过氧气分析仪进行氧含量检测分析，合格后经电除尘器除尘，然后与高炉煤气、焦炉煤气混合后，最后经过煤气加压机加压，达到设定的压力后输出给用户使用。转炉煤气柜回收和除尘系统的主要工艺流程如图1所示。
1.1 回收储存
为了保证煤气柜设备及现场维护作业人员的安全，同时也要保证用户煤气能源的用量，在煤气回收柜部分引入两个煤气柜的柜位测点，以雷达测位仪和浮球式测位仪这两种计量方式、四个测点同时采集比对的形式，保证数据计量的准确可靠性，同时设定柜位报警和联锁的控制程序保证生产。辅助测量柜内煤气的温度与压力，将这些参数计量后输出给DCS系统记录处理。
1.2 除尘处理
电除尘系统是利用高压电作用的，所以该部分对入口煤气的氧含量有严格限制，对两个煤气柜输出的转炉煤气氧含量测点同时监测计量，当入口转炉煤气氧含量大于等于1.5%时，系统采用醒目的声光报警，提示操作人员应及时与炉前联系，停止回收转炉煤气并通知用户停止使用，同时利用柜体内煤气放散的方式，将柜内煤气放散至6M以下，再进行回收。当入口煤气氧含量大于等于2.0%时，电除尘联锁停机，需要对柜内气体进行检验处理，气体检验正常后系统方可继续工作。运行时对三套电除尘的高压二次电压值和高压二次电流值进行检测计量，当电压小于等于40kV或电流小于等于400mA时，系统设置报警提示故障，需要停机检修。氧含量、电除尘电压与电流等重要测点计量后输出给DCS系统记录处理。
1.3 混合配比
混合系统是将经过电除尘系统除尘净化后的转炉煤气，与管网内的高炉煤气和焦炉煤气根据预先设定的热值要求进行混合配比。其中高炉煤气和焦炉煤气需要调压和PI调节，最后将符合后序用户要求的混合煤气输送到下道工序当中去。
混合系统是由五个调节阀组成的计量控制系统，高炉煤气由两个调节阀控制，焦炉煤气由两个调节阀控制，转炉煤气由一个调节阀控制，每个阀门前后都要监测记录该煤气的温度与压力。由于来自高炉管网内的高炉煤气压力不平稳，所以高炉一道调节阀的主要作用是控制高炉压力，缓解压力波动，将压力控制在8kPa左右，使高炉二道调节效果更加稳定，高炉二道调节阀控制混合煤气压力，常压在6kPa左右。由于来自焦炉管网内的焦炉煤气压力不平稳，所以焦炉一道调节阀的主要作用是控制焦炉压力，缓解压力波动，将压力控制在9kPa左右，焦炉二道调节阀控制焦炉煤气量。转炉调节阀是根据混合热值要求计算得出的转炉煤气流量单一控制转炉煤气量，并加以控制。将高焦转三种煤气压力、温度、热值测点监测计量并输出给DCS系统记录处理。
1.4 加压输出
本回路为一定值单回路调节系统，采用变频器来改变加压机的频率，从而控制加压机压力。例如压力值设定为13Kpa，同时实时检测计量加压后出口压力，当该压力升高或降低时，通过调节加压机的转速来增大或减小变频器的输出频率，使其最接近压力的设定值。在DCS上限定最高、最低运行频率，从而保证出口压力不至于太高或太低。这两个频率运行限制是保证加压机设备安全、用户正常生产的必备条件。该工序中需要重点监测计量加压机润滑油压力、润滑油温度、电机定子温度、电机轴承温度、油箱液位等测点，输出给DCS系统记录处理。
2 系统特点
2.1 计量快速准确
利用横河CS3000 DCS设计的煤气回收计量控制系统，全过程中数据计量传输实时准确，趋势曲线正确生成，顺控条件有序进行，报警显示符合设定，报表自动生成打印，实现了对转炉煤气回收、氧含量分析、电除尘净化、高焦转煤气混合、加压机加压、输送给用户全过程的自动计量控制，完全避免了由于误操作导致的丢炉事故，同时保障了现场操作人员的人身安全。
2.2 数据统一无误
由于所有的数据都存放在数据库中，规范完善的数据库保证了数据的完整统一，并在一定时间内进行保留存档。
2.3 科学性与先进性
自动化计量与控制是现今冶金行业的发展趋势，该系统设备先进、性能稳定，已达到了国内外的先进水平。系统实现了自动化检测和控制、不丢炉、不发生安全事故的目标，保证了生产顺利有序的进行。
作者简介
王蕾，研究生，毕业于大连理工大学电气工程专业，鞍山市计量监督检定所工程师，从事计量工作9年，现主要从事热能表、水表、燃气表的检定校准工作。
（责任编辑：张晓明）