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案例頻道 活動鏈接：2012年控制網技術專題---將無線技術引入傳感器2012
如何有效解決高爐水渣處理問題一直是冶金煉鐵界的一項難題，幾十年來，我國高爐其它系統(tǒng)雖然不斷得以改善，但是水渣處理系統(tǒng)卻沒得到徹底的改造。盧森堡保爾沃特公司提供的帶粒化塔的INBA法渣處理裝置，專為處理高爐爐渣而設計，目標是將液態(tài)高爐爐渣轉化為固態(tài)沙狀爐渣，充分考慮了液態(tài)爐渣的流量變化和開口次序，并對爐渣進行脫水。該固態(tài)沙狀爐渣為水泥工業(yè)的原材料，從而使爐渣得以明顯增值。同時具有技術先進、設備簡單、維修量少、連續(xù)作業(yè)、占地少、節(jié)能降耗等特點。
在INBA粒化渣系統(tǒng)中采用基于西門子PLC與數據采集監(jiān)控軟件WinCC設計的渣處理系統(tǒng), 可以根據實際需要液位的變化自動調節(jié)水泵的轉速，實現液位自動跟蹤。本套控制系統(tǒng)經過天津榮程鋼鐵公司煉鐵廠5#高爐水渣系統(tǒng)11月投產以來的運行結果表明，系統(tǒng)實用效果顯著、運行可靠、調整方便、液位跟蹤穩(wěn)定質量高、手自動之間實現無擾切換。可以最大限度的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、并使系統(tǒng)處于可靠運行的狀態(tài)，具有很好的應用前景。
1 主要設備及工藝
1.1 主要設備包括：①粒化塔；②渣漿泵；③脫水轉鼓；④熱水池；⑤回水上塔泵；⑥粒化泵；⑦冷水池。
1.2 工藝：液態(tài)爐渣從高爐流出并與生鐵分離，經渣溝進入粒化塔。粒化泵將水由冷水池打入粒化塔將爐渣進行帶壓水淬，水淬時，產生的蒸汽經粒化塔的煙囪排放到大氣中。粒化后的渣水混合物靠渣漿泵打到脫水轉鼓內實現渣、水分離。脫水后的爐渣用皮帶機運至渣場。水流進脫水轉鼓下方的熱水池，通過回水上塔泵注入冷水池冷卻，冷卻后可循環(huán)使用，消耗的水由補水系統(tǒng)補充。
2 控制方案
2.1系統(tǒng)硬件配置
控制系統(tǒng)硬件選用西門子SIMATIC S7 PLC。PLC系統(tǒng)的基本配置采用S7-400主機與ET200M系列I/O模板。在Step7編程開發(fā)環(huán)境下設計編制PLC 應用程序。
2.1.1系統(tǒng)操作方式
系統(tǒng)各設備控制采用：LOCAL（現場控制）、AUTO（自動）等操作形式。任何驅動設備都可通過將選擇開關"AUTO（自動）/LOCAL（現場控制）。置于"LOCAL（現場）"位進行就地操作。AUTO（自動）此種操作方式是當操作控制條件和工藝及設備聯鎖條件成立時，系統(tǒng)自動地完成一個工藝過程的控制（或動作）的控制操作方式。
2.1.2系統(tǒng)自動控制方法：
系統(tǒng)啟動可分為手動啟動和自動啟動。手動啟動時，有操作員控制各個單機設備進行啟動；自動啟動則是，確定系統(tǒng)各個設備正常后，系統(tǒng)自動啟動出渣皮帶，再啟動轉鼓，然后是沖渣泵，待粒化塔液位快達到正常液位啟動渣漿泵，最后是回水上塔泵。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，可以通知高爐出鐵廠出渣。系統(tǒng)正常運行時，粒化塔液位和熱水池液位分別由渣漿泵和回水上塔泵自動跟蹤設定液位調節(jié)，保持液位穩(wěn)定。脫水轉鼓速度根據轉鼓力矩和轉鼓內液位自動調節(jié)。
2.2 控制系統(tǒng)主要功能
2.2.1 液位調節(jié)
本系統(tǒng)中,液位自動調節(jié)子程序是取得粒化塔液位和熱水池液位穩(wěn)定的關鍵，從而達到整個系統(tǒng)水循環(huán)平衡。在實際使用中，可以實現液位自動跟蹤調節(jié)，控制精度達到2%，不僅完全滿足實際生產的需求，而且很大程度上提高了生產效率。
2.2.2 轉鼓力矩自動調節(jié)功能
轉鼓力矩是靠轉鼓空轉矩、轉鼓轉速以及轉鼓內液位相結合的三條特性曲線計算得出。三個特性曲線疊加后控制轉鼓電機，從而調節(jié)轉鼓轉速大小，實現連續(xù)作業(yè)，防止堆渣。
2.3 工控組態(tài)軟件
系統(tǒng)操作員站配置2臺以WinCC人機界面的工控計算機，作為操作員人機操作、監(jiān)視界面。基于工控組態(tài)軟件WinCC設計編制控制系統(tǒng)HMI應用程序。本系統(tǒng)中3臺操作員站與PLC之間通過工業(yè)以太網通訊。本系統(tǒng)HMI共分為3個主要畫面等。
2.3.1 INBA粒化設備的總貌畫面
這幅畫面應顯示整個裝置及最重要的操作參數，例如溫度、流量、液位、壓力等。（如圖一）
圖一
2.3.2 趨勢曲線畫面
用幾幅畫面及不同顏色來顯示所有模擬輸入和模擬輸出信號的歷史趨勢曲線，如粒化塔實際液位和設定液位等。（如圖二）
（圖二）
2.3.3 報警畫面
報警畫面顯示整個裝置所產生的全部報警及報警產生的時間和報警確認時間等。
此外，HMI系統(tǒng)具有計算機系統(tǒng)網絡診斷圖、PLC的硬件配置圖及相應的I/O狀態(tài)圖用以提高系統(tǒng)的可維護性。
3 本套控制系統(tǒng)的特點
3.1 全部設備由PLC控制，可靠性高。
3.2 通過轉鼓電機的轉矩可計算出瞬時渣流量和總的渣流量。
3.3 由于采用閉環(huán)水循環(huán)液位自動控制和轉鼓轉速自動調節(jié)，因此可以節(jié)省人員成本，提高生產效率，節(jié)約資源。
4. 結論
在INBA粒化渣系統(tǒng)中采用基于西門子PLC與數據采集監(jiān)控軟件WinCC設計的渣處理系統(tǒng), 可以根據實際需要液位的變化自動調節(jié)水泵的轉速，實現液位自動跟蹤。本套控制系統(tǒng)經過天津榮程鋼鐵公司煉鐵廠5#高爐水渣系統(tǒng)11月投產以來的運行結果表明，系統(tǒng)實用效果顯著、運行可靠、調整方便、液位跟蹤穩(wěn)定質量高、手自動之間實現無擾切換。可以最大限度的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、并使系統(tǒng)處于可靠運行的狀態(tài)，具有很好的應用前景。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號