某冶煉廠余熱鍋爐汽包與除氧器控制系統(tǒng)

1.前言
冶煉過程是冶金行業(yè)中重要的工藝部分，通常在冶煉過程中產(chǎn)生煙氣被直接排入大氣，大量的熱量被白白浪費(fèi)掉，同時(shí)煙氣中的固體顆粒又導(dǎo)致環(huán)境污染。目前，越來越多的冶煉廠開始采用余熱鍋爐實(shí)現(xiàn)能源回收。某冶煉廠利用冶煉銅精礦中產(chǎn)生煙氣對(duì)余熱鍋爐加熱，產(chǎn)生的蒸汽一部分用于廠內(nèi)其它車間熱量的供應(yīng)，另一部分用于發(fā)電。三博公司承擔(dān)了余熱鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝和調(diào)試，采用西門子公司的S7-400PLC,采用現(xiàn)場分布式I/O,即主站和從站之間利用Profibus總線結(jié)構(gòu)。投運(yùn)效果很好，有推廣應(yīng)用價(jià)值。

2.工藝要求
余熱鍋爐利用冶煉爐在冶煉中產(chǎn)生的煙氣給鍋爐加熱，煙氣的溫度范圍一般在1000℃～1300℃之間波動(dòng)，對(duì)汽包液位的控制較困難，控制系統(tǒng)可以分成以下部分：
1）汽包的水位以差壓變送氣器1HAD10CL101和1HAD10CL102兩個(gè)儀表來測量，測量的結(jié)果由汽包壓力變送氣1HAD10CP101來補(bǔ)償，如果壓力變送器出故障，液位控制器1HAD10DL101測量信號(hào)可以由操作人員手動(dòng)選擇，也可由控制系統(tǒng)自動(dòng)篩選。如果輸入信號(hào)低于3mA或高于25mA的時(shí)候，則有一個(gè)變送器出故障，測量信號(hào)可以是兩個(gè)變送器的平均值，但是變送器壞了，則此時(shí)的檢測值結(jié)果必須屏蔽掉。如果在有液位控制的情況下，控制器1HAD10DL101輸出信號(hào)直接傳送到給水控制閥1LAB10AA001。如果在串級(jí)三沖量控制情況下，液位控制器的輸出端作為給水流量控制器的遠(yuǎn)程設(shè)定點(diǎn)，根據(jù)給水流量1LAB10CF101控制給水閥1LAB10AA001,在流量控制器前，液位控制器輸出信號(hào)是由主蒸汽流量1LBA10CF101和兩臺(tái)渦輪泵（循環(huán)泵和給水泵）的蒸汽消耗情況進(jìn)行校正。有一個(gè)旁通電動(dòng)閥可以代替氣動(dòng)控制閥來控制汽包中的水位。電動(dòng)控制閥1LAB15AA001是由控制器1LAB10DF102以三沖量控制模式或水位控制器1HAD10DL101以液位控制模式或水位控制器來控制。閥門1LAB10AA001和1LAB15AA001在流量控制器1LAB10DF101和1LAB10DF102中有手/自動(dòng)交叉聯(lián)鎖，這兩個(gè)閥門不能同時(shí)處于自動(dòng)模式中?？刂破?HAD10DL101遠(yuǎn)程設(shè)定點(diǎn)來源于鍋爐汽化率相關(guān)的曲線。汽包中的水位設(shè)定點(diǎn)根據(jù)鍋爐汽化率在NWLL（正常低水位）和NWHL（正常高水位）之間變動(dòng)。
２）蒸汽包壓力控制是，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，鍋爐壓力控制器１HAD10DP101根據(jù)理想的設(shè)定點(diǎn)來控制汽包壓力。如果壓力變送器１HAD10CP101測量的壓力信號(hào)增大，控制器１HAD10DP101輸出信號(hào)增加，控制閥１LBA10AA001開啟。如果壓力下降，控制器會(huì)驅(qū)動(dòng)控制閥向關(guān)閉方向運(yùn)行，因此，如蒸汽流量增加，汽壓下降，控制器將通過關(guān)閉控制閥來保持汽包壓力。
３）給水箱水位控制，給水箱水壓是由控制閥１GHC10AA001控制補(bǔ)充水流量來實(shí)現(xiàn)控制的，控制閥的運(yùn)動(dòng)是根據(jù)變送器１LAA10CL101的測量信號(hào)進(jìn)行控制。給水箱低水位用來作給水泵的聯(lián)鎖信號(hào)，以保護(hù)水泵。水箱高水位開關(guān)控制開啟水箱排水閥。排水閥是氣動(dòng)非開既關(guān)的閥門，F(xiàn)W水箱水位測量儀表會(huì)給出高或低的報(bào)警信號(hào)。
４）給水箱壓力是由控制閥控制的低壓蒸汽來控制的，控制閥1LBS10AA001的運(yùn)動(dòng)是根據(jù)變送器1LAA10CP101的FW水箱壓力測量信號(hào)來進(jìn)行的。

3.控制系統(tǒng)的硬件組成
控制系統(tǒng)由上位機(jī)OS操作員站監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)組成。上位機(jī)和下位機(jī)通過西門子ProfibusFMS協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成兩級(jí)不同的層次，分別完成整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視和控制功能。

3.1下位機(jī)配置
從工藝要求、I/O點(diǎn)數(shù)、掃描速度、自診斷功能等方面考慮，下位機(jī)選用性能及可靠性都很高的SIEMENS公司的S7-400，并采I/O分布從站控制方式，這樣主站采用高性能的控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，從站可以采用S7-300系列的信號(hào)模塊，降低系統(tǒng)的整體造價(jià)，從而提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比，以減少用戶對(duì)工程的資金投入。

2上位機(jī)配置
按集中管理、集中顯示、分散控制的思想，系統(tǒng)設(shè)有1個(gè)操作員終端監(jiān)控站，選用DellPentium-Ⅳ2.4GHz/512M工控機(jī)，硬盤60G,加PHILIPS21"彩色顯示器，并配以打印機(jī)。工控機(jī)內(nèi)安裝西門子公司的CP5611ProfibusFMS通訊接口卡，通訊速率從9.6KB/s～12MKB/s,實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同時(shí)通過OS站修改各個(gè)PID參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)、比例、積分、微分和報(bào)警的設(shè)定值。