撫順新鋼鐵有限公司 - DCS系統工程自控儀表“交鑰匙”項目

隨著國家對能源問題的關注,能源合理利用得到重視,撫順新鋼鐵有限責任公司原來高爐煉鋼產生大量的高爐煤氣都是采用放空燃燒的方式,既浪費了能源,又污染了環境;與此對應的卻是高爐鼓風機由電動機直接帶動鼓風機,鼓風機的功率較大約6000KW,每年每臺電機的耗電量數字驚人,現階段共計5臺高爐每年的電費支出相當大。為了節約能源,降低生產成本,擬采用煉鋼產生的高爐煤氣為主,煤炭為輔作為鍋爐的混合燃料,產生的蒸汽推動汽輪機做功,汽輪機拖動高爐鼓風機吸入空氣,熱風吹進高爐下部的風口。燃燒高爐煤氣和煤炭的混合燃料鍋爐成為這一過程的第一環顯得尤為重要,如果負荷不穩定,直接影響到出鋼的質量,甚至可能出現鋼水脫包的嚴重事故。較之普通鍋爐控制,由于其生產任務的特殊性,混合燃料中的高爐煤氣流量的不確定性,其控制上要求可靠性、穩定性更高一些。

本工程的控制系統、一次儀表、二次儀表及安裝工程由我公司作交鑰匙工程。工程中,我們采用西門子的高可靠冗余控制器414-4H和常規儀表(含手操器和必要的二次儀表)進行鍋爐房熱工檢測控制。對極其重要的水位點,不但采用電接點水位計進行監視,還設立了電視監視系統,同時顯示兩臺汽爐的實時水位情況,以供司爐人員參考。這套系統具有維護方便、網絡開放性好、可擴展性強等特點。其監控系統采用server/client結構,二臺工控機互為冗余作為服務器,負責維護和集成實時過程數據庫,四套研化工控機作為客戶機,WinCC作為監控站軟件,負責維護集成歷史數據庫和提供人機接口,訪問服務器的數據。一臺EPSON針式打印機打印生產報表和過程數據,一臺HP激光打印機用于報警信息打印。過程控制層采用冗余ProfiBus總線,最大通訊速率可達12MB,監控層采用以太網,與廠級網絡無縫連接,網絡結構圖如下所示:

在控制中,燃燒系統采用燃料以高爐煤氣為主,煤炭為輔的原則進行合理配比,根據高爐煤氣流量、主蒸汽壓力、高爐煤氣壓力、爐膛溫度和爐膛含氧量的變化作為輔助的手段,自動解決了合理的進煤和送風問題,當高爐煤氣流量減少到一定量時,為了防止高爐煤氣泄漏,切斷高爐煤氣總閥。保證了高爐煤氣的安全及最大化利用,提高了生產效率,減少了空氣污染。給水控制則采用傳統的三沖量控制,原有PID基礎上進行了改造,過沖現象得到顯著改善。使水位控制更穩定、更準確、更快速,保證了蒸汽品質,一定程度上保護了工藝設備,避免了不必要的經濟損失。

控制網絡采用了光纖環網通訊技術,具速率高、質量優、可靠性強的優點,是其他任何通信方式所無法比擬的,尤其是不受電磁干擾的優點更適合于工業通訊系統。控制器之間、控制器與監控站之間、監控站之間、服務器與客戶機之間都采用光纖以太環網通訊,任意一個節點損壞或網絡中斷開,不影響整個系統的數據通訊,滿足了通訊網絡高可靠的要求。

控制系統采用Server/Client結構,服務器采用二臺互為冗余的工控機,對數據庫、歷史趨勢、報警重要數據實時同步,實現了系統的高可靠性。

控制系統采用Server/Client結構,服務器采用二臺互為冗余的工控機,對數據庫、歷史趨勢、報警重要數據實時同步,實現了系統的高可靠性。

系統配置

  • 鍋爐類型:煤和煤氣混燃鍋爐
  • 鍋爐型號:3.84Mpa/450℃高溫過熱蒸汽
  • 鍋爐生產:鞍山鍋爐廠
  • 監控對象:
    2×50t/h混燃鍋爐
    3×6MW汽輪機組
  • 控制系統:
    SIEMENS S7-414H
  • 控制網絡:工業以太環網、PROFIBUS總線
  • 集中控制站:2套
  • 分布控制站:8套
  • 操作監控站:5臺
  • 工程師站:1臺

鍋爐控制功能

  1. 汽包水位控制
  2. 過熱蒸汽壓力控制
  3. 過熱蒸汽溫度控制
  4. 爐膛負壓控制
  5. 煤氣母管壓力控制
  6. 煤氣干管壓力控制
  7. 煤氣配風控制
  8. 爐排給煤量控制
  9. 爐排給煤配風控制

鍋爐熱工保護功能

  1. 汽包水位低保護
  2. 蒸汽壓力高保護

鍋爐電氣保護功能

  1. 給水泵跳閘報警
  2. 引風機跳閘聯鎖
  3. 鼓風機跳閘聯鎖
  4. 煤氣母管壓力低

汽機保護停機

  1. 汽機超速
  2. 汽機潤滑油總管壓力低
  3. 汽機軸瓦溫度高
  4. 汽機軸向位移大
  5. 鼓風機故障
  6. 鼓風機軸瓦溫度高
  7. 鼓風機前后軸瓦油壓低
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