抚顺新钢铁有限公司 - DCS系统工程自控仪表“交钥匙”项目

随着国家对能源问题的关注,能源合理利用得到重视,抚顺新钢铁有限责任公司原来高炉炼钢产生大量的高炉煤气都是采用放空燃烧的方式,既浪费了能源,又污染了环境;与此对应的却是高炉鼓风机由电动机直接带动鼓风机,鼓风机的功率较大约6000KW,每年每台电机的耗电量数字惊人,现阶段共计5台高炉每年的电费支出相当大。为了节约能源,降低生产成本,拟采用炼钢产生的高炉煤气为主,煤炭为辅作为锅炉的混合燃料,产生的蒸汽推动汽轮机做功,汽轮机拖动高炉鼓风机吸入空气,热风吹进高炉下部的风口。燃烧高炉煤气和煤炭的混合燃料锅炉成为这一过程的第一环显得尤为重要,如果负荷不稳定,直接影响到出钢的质量,甚至可能出现钢水脱包的严重事故。较之普通锅炉控制,由于其生产任务的特殊性,混合燃料中的高炉煤气流量的不确定性,其控制上要求可靠性、稳定性更高一些。

本工程的控制系统、一次仪表、二次仪表及安装工程由我公司作交钥匙工程。工程中,我们采用西门子的高可靠冗余控制器414-4H和常规仪表(含手操器和必要的二次仪表)进行锅炉房热工检测控制。对极其重要的水位点,不但采用电接点水位计进行监视,还设立了电视监视系统,同时显示两台汽炉的实时水位情况,以供司炉人员参考。这套系统具有维护方便、网络开放性好、可扩展性强等特点。其监控系统采用server/client结构,二台工控机互为冗余作为服务器,负责维护和集成实时过程数据库,四套研化工控机作为客户机,WinCC作为监控站软件,负责维护集成历史数据库和提供人机接口,访问服务器的数据。一台EPSON针式打印机打印生产报表和过程数据,一台HP激光打印机用于报警信息打印。过程控制层采用冗余ProfiBus总线,最大通讯速率可达12MB,监控层采用以太网,与厂级网络无缝连接,网络结构图如下所示:

在控制中,燃烧系统采用燃料以高炉煤气为主,煤炭为辅的原则进行合理配比,根据高炉煤气流量、主蒸汽压力、高炉煤气压力、炉膛温度和炉膛含氧量的变化作为辅助的手段,自动解决了合理的进煤和送风问题,当高炉煤气流量减少到一定量时,为了防止高炉煤气泄漏,切断高炉煤气总阀。保证了高炉煤气的安全及最大化利用,提高了生产效率,减少了空气污染。给水控制则采用传统的三冲量控制,原有PID基础上进行了改造,过冲现象得到显著改善。使水位控制更稳定、更准确、更快速,保证了蒸汽品质,一定程度上保护了工艺设备,避免了不必要的经济损失。

控制网络采用了光纤环网通讯技术,具速率高、质量优、可靠性强的优点,是其他任何通信方式所无法比拟的,尤其是不受电磁干扰的优点更适合于工业通讯系统。控制器之间、控制器与监控站之间、监控站之间、服务器与客户机之间都采用光纤以太环网通讯,任意一个节点损坏或网络中断开,不影响整个系统的数据通讯,满足了通讯网络高可靠的要求。

控制系统采用Server/Client结构,服务器采用二台互为冗余的工控机,对数据库、历史趋势、报警重要数据实时同步,实现了系统的高可靠性。

控制系统采用Server/Client结构,服务器采用二台互为冗余的工控机,对数据库、历史趋势、报警重要数据实时同步,实现了系统的高可靠性。

系统配置

  • 锅炉类型:煤和煤气混燃锅炉
  • 锅炉型号:3.84Mpa/450℃高温过热蒸汽
  • 锅炉生产:鞍山锅炉厂
  • 监控对象:
    2×50t/h混燃锅炉
    3×6MW汽轮机组
  • 控制系统:
    SIEMENS S7-414H
  • 控制网络:工业以太环网、PROFIBUS总线
  • 集中控制站:2套
  • 分布控制站:8套
  • 操作监控站:5台
  • 工程师站:1台

锅炉控制功能

  1. 汽包水位控制
  2. 过热蒸汽压力控制
  3. 过热蒸汽温度控制
  4. 炉膛负压控制
  5. 煤气母管压力控制
  6. 煤气干管压力控制
  7. 煤气配风控制
  8. 炉排给煤量控制
  9. 炉排给煤配风控制

锅炉热工保护功能

  1. 汽包水位低保护
  2. 蒸汽压力高保护

锅炉电气保护功能

  1. 给水泵跳闸报警
  2. 引风机跳闸联锁
  3. 鼓风机跳闸联锁
  4. 煤气母管压力低

汽机保护停机

  1. 汽机超速
  2. 汽机润滑油总管压力低
  3. 汽机轴瓦温度高
  4. 汽机轴向位移大
  5. 鼓风机故障
  6. 鼓风机轴瓦温度高
  7. 鼓风机前后轴瓦油压低