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寶鋼股份煤調濕干燥機裝置控制系統設計分析

作時間:2019-07-25  來源:寶鋼股份煉鐵廠設備管理室  作者:劉爽
   
摘要:寶鋼股份煤調濕系統采用的是STD(蒸汽管式干燥機)+I(I-Inertia,惰性)煤調濕技術,主要是在STD系統中加入惰性化設計,利用寶鋼現有管網中的低壓蒸汽作為熱載體,對裝爐煤料進行干燥處理。寶鋼的煤調濕從工藝流程上可以劃分為五個小系統:煤輸送系統、干燥機系統、煙氣系統、尾氣系統、除塵系統,煤調濕控制系統的設計思路基本上按照工藝系統劃分來設計,包括煤料輸送控制、干燥機控制、除塵系統、電源系統監視、機側非停和中央非停等功能。本文主要解決了干燥機系統控制系統設計的原理問題。
寶鋼的煤調濕從工藝流程上可以劃分為五個小系統:煤輸送系統、干燥機系統、煙氣系統、尾氣系統、除塵系統,因此,我們在設計煤調濕工藝控制系統的時候,基本上也是按照工藝系統劃分情況來設計的。煤調濕控制系統的功能設計涵蓋了煤料輸送控制功能、干燥機控制功能(包含煙氣控制功能、尾氣控制功能)、除塵控制功能,此外煤調濕控制系統還包括電源系統監視功能、機側非停和中央非停等功能。其中非常關鍵、難度非常高的是干燥機系統的控制,本文將對干燥機系統的控制原理進行闡述。寶鋼煤調濕干燥機控制系統包括干燥機本體控制系統、閃蒸罐控制系統等。
1干燥機本體控制系統
1.1干燥機出口物料濕度的控制
干燥機出口物料濕度的控制可以采用以下兩種控制方式(根據系統實際運行的效果進行選擇)。
(1)采用公式法。直接求出干燥機所需蒸汽量Fset,K1、K2、K3為計算系數,初始值為1,當干燥機出口粉煤濕度有誤差時,可修改此參數。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)和蒸汽管道上的調節閥FCV(蒸汽)組成,計算公式如下:
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其中,Fset為干燥所需蒸汽量(kg/h);K1、K2、K3為計算系數;F1為干燥機進口煤粉量(Kg/h);A1為進口煤粉水含量;T1為干燥機進口煤粉溫度(℃)。
(2)采用前饋加反饋的方式進行控制。如果干燥機出口粉煤濕度的控制采用前饋加反饋的方式進行控制,那么前饋控制量為根據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)和蒸汽管道上的調節閥FCV(蒸汽)組成。
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FIC(蒸汽)調節回路初始參數設置:設置FIC(蒸汽)調節回路給定值SP為18000kg/h、比例度設置為60%、積分時間為30s;斷開FIC(蒸汽)調節回路,將閥門FCV(蒸汽)設置到手動輸出狀態,并設定閥門開度為0%。
兩種控制方式要求根據實際運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,非常終在HMI上只用一個按鈕就可以實現控制方式的切換。
1.2干燥機進口煤粉量的計算
干燥機進口煤粉量數據直接來自于現場定量切出裝置的輸出,F場測量裝置把通過傳感器測量送來的皮帶負荷率、皮帶速度等相關參數加以計算,得到皮帶的流量,并把它輸入到PLC中,F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進口煤粉量的輸入數據。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進口煤粉量輸入。由于干燥機本身處理的限制,同時進入干燥機的濕煤量不能大于400t/h,當大于380t/h時,系統進行高報警;大于400t/h時,系統進行報警并立即停止CFW的切出。
1.3干燥機進口煤粉溫度的測量
干燥機進口煤粉溫度的值通過現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干燥機進口壓力的控制
干燥機進口壓力的控制主要是為了保證干燥機在一定的負壓下工作,從而防止干燥機內粉煤爆炸,設置壓力PIC(進口)控制回路,由壓力變送器PT(進口)、控制器PIC(進口)、引風機C(進口)的變頻調速器組成,控制方式為PID控制。
引風機電機轉速加快,會加速干燥機內氣體的排出,從而使干燥機內部的負壓變大。引風機電機轉速減慢,會減緩干燥機內部氣體的排出,從而使干燥機內部的負壓減小。因此,當壓力變送器PT(進口)測出的干燥機內部壓力小于設定值時,PID調節模塊輸出給引風機的變頻調速器的電流就會減小,從而減緩引風機電機的轉速;當壓力變送器測出的干燥機內部壓力大于設定值時,PID調節模塊輸出給引風機的變頻調速器的電流就會增大,從而加速引風機電機的轉速,從而到達控制的目的。PIC(進口)調節回路初始參數設置:設置PIC(進口)調節回路給定值SP設置為-100Pa,比例度設置為40%;積分時間設置為60s;斷開PIC(進口)調節回路,將閥門PIC(進口)設置到手動輸出狀態,并設定閥門開度為50%,即C(進口)風機電機控制變頻調速器輸入為25Hz。
1.5干燥機出口物料溫度的控制
干燥機出口物料溫度的控制,為防止干燥機出口物料溫度TE(出口)過高,引起下游皮帶的損壞,設置了控制回路TIC(出口)。此回路由干燥機出口設置的熱電阻TE(出口)、控制器TIC(出口)、控制閥TCV(出口)組成。當測量溫度高報警時,控制回路由手動切換到自動,按照操作人員設置的溫度給定值進行自動控制,控制閥TCV(出口)打開,給干燥機出口物料端噴水,降低物料溫度。當高報警結束并延時判斷后,調節回路由自動切換到手動,輸出設置為0。當測量溫度高高報警時,干燥機停止加熱。
1.6干燥機內氧含量的控制
為了防止干燥機內氧氣含量過高,引起粉煤爆炸,在干燥機載氣出口管道上設置含氧量分析儀AI(氧氣),當含氧量大于高報警設定值時,打開控制閥給干燥機補充氮氣,當含氧量大于高高報警設定值時,同時打開切斷閥和氮氣調節閥給干燥機內部以及布袋除塵器補充氮氣。另外當系統開車和停車時,為防止粉煤爆炸,也應對干燥機填充氮氣。
2閃蒸罐的控制
閃蒸罐在煤調濕系統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氣進行換熱,另一部分通入到主排風機后以便進行罐內壓力調節。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定值下工作。設置液位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定值進行比較,通過PID模塊處理后輸出一個調節量,由這個量來控制控制閥LCV(閃蒸罐)的開大或者關小,控制閥的開大或者關小決定了閃蒸罐液位的升高還是降低。
LIC(閃蒸罐)調節回路初始參數設置:設置LIC(閃蒸罐)調節回路給定值SP設置為600mm,比例度設置為40%;將回路設定到自動調節狀態;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置了一連接蓄水槽的旁路管道,管道上設置了切斷閥。當閃蒸罐液位高高報警時,直接打開此切斷閥,把本應該進入閃蒸罐的水直接排入到蓄水槽中,等到閃蒸罐液位恢復正常后關閉切斷閥。
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定值下工作。設置壓力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定值進行比較,然后再通過PID模塊后處理后輸出一個調節量,由這個量來控制控制閥PCV(閃蒸罐)的開大或者關小,控制閥的開大或者關小決定了閃蒸罐壓力的升高還是降低。
PIC(閃蒸罐)調節回路初始參數設置:設置PIC(閃蒸罐)調節回路給定值SP設置為200kPa,比例度設置為40%;積分時間設置為60s;將回路設定到自動調節狀態。
3結束語
寶鋼股份的煤調濕控制系統是由負責電氣、儀表設備的人員自主集成的?刂葡到y的各個設計要點都是經過自主討論、摸索、設計而成,在投產后續的維護過程中不斷進行了完善,使整個煤調濕控制系統穩定順行。
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