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壓力變送器

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寶鋼股份煤調(diào)濕干燥機(jī)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計分析

作時間:2019-07-25  來源:寶鋼股份煉鐵廠設(shè)備管理室  作者:劉爽
   
摘要:寶鋼股份煤調(diào)濕系統(tǒng)采用的是STD(蒸汽管式干燥機(jī))+I(xiàn)(I-Inertia,惰性)煤調(diào)濕技術(shù),主要是在STD系統(tǒng)中加入惰性化設(shè)計,利用寶鋼現(xiàn)有管網(wǎng)中的低壓蒸汽作為熱載體,對裝爐煤料進(jìn)行干燥處理。寶鋼的煤調(diào)濕從工藝流程上可以劃分為五個小系統(tǒng):煤輸送系統(tǒng)、干燥機(jī)系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、尾氣系統(tǒng)、除塵系統(tǒng),煤調(diào)濕控制系統(tǒng)的設(shè)計思路基本上按照工藝系統(tǒng)劃分來設(shè)計,包括煤料輸送控制、干燥機(jī)控制、除塵系統(tǒng)、電源系統(tǒng)監(jiān)視、機(jī)側(cè)非停和中央非停等功能。本文主要解決了干燥機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計的原理問題。
寶鋼的煤調(diào)濕從工藝流程上可以劃分為五個小系統(tǒng):煤輸送系統(tǒng)、干燥機(jī)系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、尾氣系統(tǒng)、除塵系統(tǒng),因此,我們在設(shè)計煤調(diào)濕工藝控制系統(tǒng)的時候,基本上也是按照工藝系統(tǒng)劃分情況來設(shè)計的。煤調(diào)濕控制系統(tǒng)的功能設(shè)計涵蓋了煤料輸送控制功能、干燥機(jī)控制功能(包含煙氣控制功能、尾氣控制功能)、除塵控制功能,此外煤調(diào)濕控制系統(tǒng)還包括電源系統(tǒng)監(jiān)視功能、機(jī)側(cè)非停和中央非停等功能。其中#關(guān)鍵、難度#高的是干燥機(jī)系統(tǒng)的控制,本文將對干燥機(jī)系統(tǒng)的控制原理進(jìn)行闡述。寶鋼煤調(diào)濕干燥機(jī)控制系統(tǒng)包括干燥機(jī)本體控制系統(tǒng)、閃蒸罐控制系統(tǒng)等。
1干燥機(jī)本體控制系統(tǒng)
1.1干燥機(jī)出口物料濕度的控制
干燥機(jī)出口物料濕度的控制可以采用以下兩種控制方式(根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的效果進(jìn)行選擇)。
(1)采用公式法。直接求出干燥機(jī)所需蒸汽量Fset,K1、K2、K3為計算系數(shù),初始值為1,當(dāng)干燥機(jī)出口粉煤濕度有誤差時,可修改此參數(shù)。Fset作為流量PID控制回路FIQ(蒸汽)的流量給定值,蒸汽流量PID控制回路由蒸汽流量測量變送器FT(蒸汽)、控制器FIC(蒸汽)和蒸汽管道上的調(diào)節(jié)閥FCV(蒸汽)組成,計算公式如下:
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其中,F(xiàn)set為干燥所需蒸汽量(kg/h);K1、K2、K3為計算系數(shù);F1為干燥機(jī)進(jìn)口煤粉量(Kg/h);A1為進(jìn)口煤粉水含量;T1為干燥機(jī)進(jìn)口煤粉溫度(℃)。
(2)采用前饋加反饋的方式進(jìn)行控制。如果干燥機(jī)出口粉煤濕度的控制采用前饋加反饋的方式進(jìn)行控制,那么前饋控制量為根據(jù)公式計算出的蒸汽前饋量Fff與PID控制回路AIC(蒸汽)的輸出蒸汽量相加后,作為蒸汽流量PID控制回路FIQ(蒸汽)的流量給定值,蒸汽流量PID控制回路由蒸汽流量測量變送器FT(蒸汽)、控制器FIC(蒸汽)和蒸汽管道上的調(diào)節(jié)閥FCV(蒸汽)組成。
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FIC(蒸汽)調(diào)節(jié)回路初始參數(shù)設(shè)置:設(shè)置FIC(蒸汽)調(diào)節(jié)回路給定值SP為18000kg/h、比例度設(shè)置為60%、積分時間為30s;斷開FIC(蒸汽)調(diào)節(jié)回路,將閥門FCV(蒸汽)設(shè)置到手動輸出狀態(tài),并設(shè)定閥門開度為0%。
兩種控制方式要求根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況可以方便切換,所以在程序中,必須添加兩種控制方式的切換程序,#終在HMI上只用一個按鈕就可以實(shí)現(xiàn)控制方式的切換。
1.2干燥機(jī)進(jìn)口煤粉量的計算
干燥機(jī)進(jìn)口煤粉量數(shù)據(jù)直接來自于現(xiàn)場定量切出裝置的輸出,F(xiàn)場測量裝置把通過傳感器測量送來的皮帶負(fù)荷率、皮帶速度等相關(guān)參數(shù)加以計算,得到皮帶的流量,并把它輸入到PLC中,F(xiàn)場總共有兩套定量切出單元,可以同時使用,也可以單好使用。如果只用其中一套,就以這一套輸入的流量作為干燥機(jī)進(jìn)口煤粉量的輸入數(shù)據(jù)。如果兩套單元同時使用,那么就以兩個測量單元的流量之和作為干燥機(jī)進(jìn)口煤粉量輸入。由于干燥機(jī)本身處理的限制,同時進(jìn)入干燥機(jī)的濕煤量不能大于400t/h,當(dāng)大于380t/h時,系統(tǒng)進(jìn)行高報警;大于400t/h時,系統(tǒng)進(jìn)行報警并立即停止CFW的切出。
1.3干燥機(jī)進(jìn)口煤粉溫度的測量
干燥機(jī)進(jìn)口煤粉溫度的值通過現(xiàn)場安裝的紅外式輻射溫度計直接測量得到。溫度正常(傳感器正常)時,參與蒸汽流量的連鎖控制;異常(傳感器故障)時,禁止蒸汽流量公式法的使用。
1.4干燥機(jī)進(jìn)口壓力的控制
干燥機(jī)進(jìn)口壓力的控制主要是為了保證干燥機(jī)在一定的負(fù)壓下工作,從而防止干燥機(jī)內(nèi)粉煤爆炸,設(shè)置壓力PIC(進(jìn)口)控制回路,由壓力變送器PT(進(jìn)口)、控制器PIC(進(jìn)口)、引風(fēng)機(jī)C(進(jìn)口)的變頻調(diào)速器組成,控制方式為PID控制。
引風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快,會加速干燥機(jī)內(nèi)氣體的排出,從而使干燥機(jī)內(nèi)部的負(fù)壓變大。引風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢,會減緩干燥機(jī)內(nèi)部氣體的排出,從而使干燥機(jī)內(nèi)部的負(fù)壓減小。因此,當(dāng)壓力變送器PT(進(jìn)口)測出的干燥機(jī)內(nèi)部壓力小于設(shè)定值時,PID調(diào)節(jié)模塊輸出給引風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速器的電流就會減小,從而減緩引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速;當(dāng)壓力變送器測出的干燥機(jī)內(nèi)部壓力大于設(shè)定值時,PID調(diào)節(jié)模塊輸出給引風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速器的電流就會增大,從而加速引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而到達(dá)控制的目的。PIC(進(jìn)口)調(diào)節(jié)回路初始參數(shù)設(shè)置:設(shè)置PIC(進(jìn)口)調(diào)節(jié)回路給定值SP設(shè)置為-100Pa,比例度設(shè)置為40%;積分時間設(shè)置為60s;斷開PIC(進(jìn)口)調(diào)節(jié)回路,將閥門PIC(進(jìn)口)設(shè)置到手動輸出狀態(tài),并設(shè)定閥門開度為50%,即C(進(jìn)口)風(fēng)機(jī)電機(jī)控制變頻調(diào)速器輸入為25Hz。
1.5干燥機(jī)出口物料溫度的控制
干燥機(jī)出口物料溫度的控制,為防止干燥機(jī)出口物料溫度TE(出口)過高,引起下游皮帶的損壞,設(shè)置了控制回路TIC(出口)。此回路由干燥機(jī)出口設(shè)置的熱電阻TE(出口)、控制器TIC(出口)、控制閥TCV(出口)組成。當(dāng)測量溫度高報警時,控制回路由手動切換到自動,按照操作人員設(shè)置的溫度給定值進(jìn)行自動控制,控制閥TCV(出口)打開,給干燥機(jī)出口物料端噴水,降低物料溫度。當(dāng)高報警結(jié)束并延時判斷后,調(diào)節(jié)回路由自動切換到手動,輸出設(shè)置為0。當(dāng)測量溫度高高報警時,干燥機(jī)停止加熱。
1.6干燥機(jī)內(nèi)氧含量的控制
為了防止干燥機(jī)內(nèi)氧氣含量過高,引起粉煤爆炸,在干燥機(jī)載氣出口管道上設(shè)置含氧量分析儀AI(氧氣),當(dāng)含氧量大于高報警設(shè)定值時,打開控制閥給干燥機(jī)補(bǔ)充氮?dú)猓?dāng)含氧量大于高高報警設(shè)定值時,同時打開切斷閥和氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥給干燥機(jī)內(nèi)部以及布袋除塵器補(bǔ)充氮?dú)狻A硗猱?dāng)系統(tǒng)開車和停車時,為防止粉煤爆炸,也應(yīng)對干燥機(jī)填充氮?dú)狻?/div>
2閃蒸罐的控制
閃蒸罐在煤調(diào)濕系統(tǒng)中的作用主要是把來自于冷凝罐的高溫高壓水瞬間變成蒸汽,形成的蒸汽一部分通入到空氣換熱器中與氮?dú)膺M(jìn)行換熱,另一部分通入到主排風(fēng)機(jī)后以便進(jìn)行罐內(nèi)壓力調(diào)節(jié)。閃蒸罐的控制主要有閃蒸罐液位的控制和閃蒸罐壓力的控制兩部分。
2.1閃蒸罐的液位控制
閃蒸罐的液位控制,為了保證閃蒸罐的液位保持在設(shè)定值下工作。設(shè)置液位LIC(閃蒸罐)控制回路,由液位變送器LT(閃蒸罐)、控制器LIC(閃蒸罐)、控制閥LCV(閃蒸罐)組成,控制方式為PID方式。
閃蒸罐的液位控制原理是:液位變送器LT(閃蒸罐)把實(shí)時的閃蒸罐的液位測量值輸入到PLC中,PLC把閃蒸罐的液位輸入值與閃蒸罐液位的設(shè)定值進(jìn)行比較,通過PID模塊處理后輸出一個調(diào)節(jié)量,由這個量來控制控制閥LCV(閃蒸罐)的開大或者關(guān)小,控制閥的開大或者關(guān)小決定了閃蒸罐液位的升高還是降低。
LIC(閃蒸罐)調(diào)節(jié)回路初始參數(shù)設(shè)置:設(shè)置LIC(閃蒸罐)調(diào)節(jié)回路給定值SP設(shè)置為600mm,比例度設(shè)置為40%;將回路設(shè)定到自動調(diào)節(jié)狀態(tài);此外,為了防止閃蒸罐中的水不能及時排出,在閃蒸罐前面的管道上設(shè)置了一連接蓄水槽的旁路管道,管道上設(shè)置了切斷閥。當(dāng)閃蒸罐液位高高報警時,直接打開此切斷閥,把本應(yīng)該進(jìn)入閃蒸罐的水直接排入到蓄水槽中,等到閃蒸罐液位恢復(fù)正常后關(guān)閉切斷閥。
2.2閃蒸罐的蒸汽壓力控制
閃蒸罐的蒸汽壓力控制,為了保證閃蒸罐的壓力保持在設(shè)定值下工作。設(shè)置壓力PIC(閃蒸罐)控制回路,由壓力變送器PT(閃蒸罐)、控制器PIC(閃蒸罐)、控制閥PCV(閃蒸罐)組成,控制方式為PID控制。
閃蒸罐的蒸汽壓力的控制原理是:把壓力變送器PT(閃蒸罐)測量的實(shí)時壓力值輸入到PLC中,PLC再把閃蒸罐的壓力輸入值與閃蒸罐壓力的設(shè)定值進(jìn)行比較,然后再通過PID模塊后處理后輸出一個調(diào)節(jié)量,由這個量來控制控制閥PCV(閃蒸罐)的開大或者關(guān)小,控制閥的開大或者關(guān)小決定了閃蒸罐壓力的升高還是降低。
PIC(閃蒸罐)調(diào)節(jié)回路初始參數(shù)設(shè)置:設(shè)置PIC(閃蒸罐)調(diào)節(jié)回路給定值SP設(shè)置為200kPa,比例度設(shè)置為40%;積分時間設(shè)置為60s;將回路設(shè)定到自動調(diào)節(jié)狀態(tài)。
3結(jié)束語
寶鋼股份的煤調(diào)濕控制系統(tǒng)是由負(fù)責(zé)電氣、儀表設(shè)備的人員自主集成的?刂葡到y(tǒng)的各個設(shè)計要點(diǎn)都是經(jīng)過自主討論、摸索、設(shè)計而成,在投產(chǎn)后續(xù)的維護(hù)過程中不斷進(jìn)行了完善,使整個煤調(diào)濕控制系統(tǒng)穩(wěn)定順行。
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