本文作者陈健生先生,武汉钢铁集团公司计控公司设备经理、高级工程师;张永清先生,工程师;袁庆平先生,高级工程师;肖汉发先生,工程师。
关键词:冶金 控制系统 基金会现场总线
一 概要
武钢燃气厂煤气第二混合站把炼铁厂生产的高炉煤气(以下简称高煤)和焦化厂生产的焦炉煤气(以下简称焦煤)按用户对热值的要求进行配比混和,然后向大型、轧板、高线等十几个用户提供压力、热值稳定的混合煤气。由于以前生产控制工艺本身存在缺陷,自混合站投运以来的十几年间均无法实现系统的全自动跟踪调节。在武钢“二吹二”的系统工程中,由武钢计控公司自主设计、设备选型、编程调试以及施工的“二混”项目,选用了冶金自动化研究院提供的美国Smar公司生产的基金会现场总线控制系统System302,同时采用目前国内所独有的两阀控制方案实现了系统的自动调节与控制。自投运以来系统运行稳定、调节品质较好。
二 系统控制方案的由来
图1是改造前,二混的生产工艺流程以及控制原理示意图。控制的目标是实现混压稳定,并能按用户对热值的要求通过焦煤和高煤的流量配比,实现热值自动控制。
以前的控制系统采用四阀控制方案。前两道阀门采用单回路压力调节来调整混合前的压力稳定。后道高煤阀也采用单回路压力调节以保证混合压力稳定,后道焦煤阀对焦煤和高煤的流量进行配比调节,实现对混合煤气热值的控制。生产实践中,焦煤的混合前压力为20~24kPa,高煤为21~25kPa,而用户要求的混合压力则为20±1kPa。但是由于管道中节流件、取压部件、大小头、管道以及阀门翻板的压力损失,使得管道中的这些沿程阻力和局部阻力之和较大,后两道阀门的阀前后可调压差不足1kPa。而目前国内最好的蝶阀能满足的可调比约为10:1,即使国外最好的蝶阀可调比可达到30:1,但采用四阀方案很难满足阀门对可调比的要求,在实际生产过程中,四阀控制方案也根本无法实现。有鉴于此,为降低管道压力损失,从而实现自动控制,本计控公司大胆采用国内尚无任何成功经验的两阀控制方案,取消前两道压力调节阀,并选用环型节流孔板来降低节流件上的压力损失,以提高阀门前后的压差来实现系统的自动控制方案。考虑到整个系统的安全以及FF现场总线在过程控制领域的优势,我们选用美国Smar公司的现场总线控制系统——System302。