高炉鼓风机自动控制系统技术标准及要求.docx

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高炉鼓风机自动控制系统技术标准及要求

高炉鼓风机自动控制系统技术协议及标准

一、自动控制系统对压缩机监测系统主要包括

1．压缩机定风量/定风压—静叶串级调节系统

根据高炉工艺系统对风量的要求，风机在稳定工作区域内，静叶实时进行自动定位调节适应管网阻力的变化，满足高炉的变工况要求。

2.压缩机防喘振控制系统

喘振是轴流压缩机的固有特性，其对压缩机的危害性也是不言而喻的。

为了防止压缩机进入喘振工况运行，从而设置了此防喘振保护调节系统。

3．压缩机防逆流、安全运行控制系统

逆流保护是压缩机喘振的第二道保护措施，当轴流压缩机喉部差压低于设定值时，即视为喘振脉冲信号，如果此信号在规定时间内消失并在某一段时间内不再重复出现时，则只需依靠防喘振系统调节以达到稳定，相反若上述两条件不满足时，即视为逆流发生，机组将投入自保—安全运行程序。

如果逆流持续存在则进行紧急停车。

4.压缩机组流量、压力、温度常规参数监测系统

5.压缩机组轴振动、轴位移监测保护系统

6.机组轴承温度监测保护系统

7.机组润滑、动力油保护调节系统

8.机组故障报警系统

9.逻辑控制系统

10.机组启动条件联锁

11.机组系统的自动操作

12.机组防逆流及安全运行

13.润滑油泵联锁控制

14.动力油泵联锁控制

15.润滑油站和动力油站电加热器自动控制

16.机组紧急停机联锁保护

二、自动控制系统对TRT监测系统主要包括

系统设计原则：

在确保高炉顶压稳定，高炉正常生产的前提下，最大程度地回收高炉煤气压力潜在能量。

在满足以上原则的基础上，TRT控制系统能实现机组的启动、升速、输出功率、升功率、炉顶压力控制和停机的自动化。

并在TRT机组启动、升速、升功率、正常停机、紧急停机过程中，与高炉控制系统密切合作，保证高炉炉顶压力的波动在一定范围内。

在TRT机组调节炉顶压力时，在正常炉况时保证顶压波动范围在±3kPa以内。

主要控制功能描述

转速控制系统

TRT安装三套转速测量系统，高位选择器通过三取二表决选出高信号，作为实际的转速测量值。

超速保护由三套转速测量装置的信号直接进PLC连锁。

升功率系统

当TRT的转速与风机的转速同步后，TRT工作在低负荷控制状态。

人工确认后，TRT系统进入升功率阶段，此时人工确认手动打开入口电动蝶阀，入口电动蝶阀全开后，系统自动关闭启动调速阀，功率调节系统和炉顶压力调节系统（其设定值比高炉侧设定值小2～5kPa）的调节器输出经低选器后用于控制可调静叶的开度。

功率调节器的设定值以一定的上升速率增大。

随着可调静叶的开度不断增大，TRT向压缩机输出的功率不断增加，调压阀组的开度不断减小直至全部关闭。

高炉顶压复合调节系统

TRT投入前炉顶压力由原减压阀组控制，TRT投入后由TRT一级静叶和旁通阀快开组一同控制。

本系统不改动原调压阀控制回路，只在原系统上并联一组旁通阀，和TRT系统中的可调静叶共同实现对炉顶压力自动控制，在不改变高炉操作的情况下，实现由TRT控制炉顶压力。

氮封差压调节系统

气源氮气经自力式减压阀调节为0.15～0.2MPa，再经电动调压阀使密封处的氮气压力高于排气端煤气压力的0.02～0.04MPa，这样既保证煤气无外泄，又可减少氮气耗量。

差压信号进入自控系统做启机和连锁监视。

机组启动联锁控制系统

启动条件：

（1）高炉同意TRT启动

（2）风机系统正常

（3）电气系统正常

（4）润滑油最远点压力大于设定值

（5）液压系统压力大于设定值

（6）氮气总管压力大于设定值

（7）工业净环水总管压力大于设定值

（8）入口切断阀前后压差小于设定值

（9）各阀门的手动/自动开关处在自动控制状态

（10）各设定值处在启动初始设定值

三、大型阀门控制系统

大型阀门启动步骤按照一定工艺顺序进行。

开可调静叶至某一初始开度，该开度能满足启动调速阀全开时额定转速可以达到与压缩机同步，缓慢打开启动调速阀，透平开始升速。

在各阀门的开关过程中,要确认上一过程的阀门动作是否到位,否则给出报警信号并等待处理。

四、低压电气联锁控制系统

根据机组运行工艺需要设计了一套电气连锁系统。

五、重大故障紧急停机联锁控制系统

当下列的停机条件发生时，控制系统发出指令使系统停机：

（1）透平轴振动大于设定值

（2）透平主轴轴向位移大于设定值

（3）透平转速大于设定值

（4）润滑油最远点压力小于设定值

（5）液压系统压力小于设定值

（6）透平和离合器轴承温度大于设定值

（7）电气系统重故障

（8）离合器发生重故障

（9）压缩机停机停车

当TRT运行中出现以上停机联锁条件时，TRT必须停机，发出信号快速关闭紧急切断阀，同时与压缩机脱开（靠超越离合器实现）。

高炉侧的调压阀组按照设定开度迅速打开使炉顶压力稳定。

停机后按照一定的顺序关闭各相关大型阀门。

正常停机时，顶压波动在±5KPa。

过程监视

自控系统对机组运行所需监视的全部参数进行数据采集，并通过各种显示画面进行直观的显示、操作。

主要画面有流程图、控制分组画面、历史趋势画面（主要参数历史趋势图）、综合报警、配电系统一次图、阀位开关动作记录等。

实现对下列控制内容的检测：

炉顶压力监控

大型阀门控制

各点振动及温度

透平机轴位移

透平机转速

透平机负荷

联锁保护和报警

氮气密封的监控

六、其他辅助设备（冷却水系统、润滑油站、液压油站）监视控制

TRT机组与高炉中控室往来信号（发出侧采取隔离措施，点对点联络）

1）、高炉控制室送往机组控制室信号

顶压设定值（4-20mA）1AI

高炉状态信号5DI

顶压测量值（4-20mA）2AI

减压阀组开度（4-20mA）4AI

允许透平膨胀机启动1DI

2）、机组控制室送往高炉控制室

透平膨胀机申请启动、投运2DO

透平膨胀机静叶开度（4-20mA）1AO

旁通阀组开度（4-20mA）2AO

透平膨胀机重故障1DO

风机机组与高炉中控室往来信号（发出侧采取隔离措施，点对点联络）

高炉侧送往风机侧

风机侧送往高炉侧

高炉状态信号

10DI

风机状态信号

6DO

送风流量设定

1AI

风机送风流量

1AO

送风压力设定

1AI

风机送风压力

1AO

风机静叶角度

1AO

具体信号在设计审查会上确定，交接信号以TRT控制柜端子排分界，柜外电缆及施工属业主方负责。

七、控制系统配置及说明

采用西门子公司生产的SIEMENSS7-400自控系统实现机组控制、调节、联锁保护功能。

西门子自动化软件均采用最新版本。

操作系统为WINDOWSXP。

PLC系统采用电源、通讯、CPU为冗余配置。

自控系统I/O点数预留15%的裕量，内存裕量大于20%，插槽裕量大于10%。

系统设置2面控制柜（暂定），一个工程师站两个操作员站，工程师站和操作员站配置为：

工控机采用DELL商用机。

PLC系统配置：

✧设置两台操作员站和一台打印机，用于报表打印和数据备份。

✧CPU主站采用热备冗余系统，电源模块、CPU、通讯模块冗余；

✧两个相互冗余的CPU间为光缆连接、CPU与上位机间通过双绞线方式通讯；

✧温度信号采用4~20mA模块，DI/DO信号采用继电器隔离、重要报警联锁点及关键信号均加有源隔离栅隔离；

✧自动控制系统的AI、AO、DI、DO模块及端子分别预留15%余量

设置2面TRT仪表盘柜。

仪表柜1：

内含现场仪表变送器送来的信号隔离器及其配电、直流稳压电源。

仪表柜2：

内含机组轴振动、位移、转速检测二次仪表及其附件、伺服控制器。

操作站、工程师站与控制站间采用工业以太网的通讯方式。

八、操作站上显示以下画面

总貌画面

流程图画面

——压缩机流程

——TRT系统流程

——润滑油系统流程

——动力油系统流程

——轴系监测系统流程

——冷却水系统流程

——管道、阀门系统流程

——氮气密封系统

机组运行操作参数监视

机组运行报警画面

机组运行参数趋势画面

机组运行工况画面

机组启动过程监视

历史参数存储及显示

压缩机静叶调整画面

九、主要仪表选型：

自动化及仪表系统选型的原则是经济适用，在同行业有良好的运行业绩，国际优质产品，同时优先考虑国内知名品牌。

1）PLC控制系统采用德国SIEMENS的S7-4OOH系统，CPU414H；

2）上位机监视软件HMI采用WINCC最新版；

3）工控机采用DELL商用台式机，i53.0以上/RAM4G/500G硬盘/DVD刻录光驱/惠普A3打印机；

4）压力、差压变送器选用EJA或西门子智能型变送器，带液晶表头；

5）转速表选用Airpax转速处理器（要求带专用数据线），实现三取二保护；

6）测温元件选用Pt100铂热电阻及双金属温度计

7）风机伺服阀选用PARKER产品，TRT伺服阀、伺服控制器选用国产优质产品；

8）防喘阀采用FISHER。

9）隔离器、配电器、温度变送器、安全栅选用上海辰竹产品（带液晶显示）；

10）轴振动、轴位移监视仪表选用本特利3500系列产品；

11）CO报警仪选用北京索福特；

12）煤气粉尘在线监测系统选用青岛科联产品；

13）24V直流电源箱选用西门子公司SITOP电源/菲尼克斯产品；

14）仪表盘上不设手操器和光报警，只设综合声报警，控制柜前后开门；

15）压力开关采用美国UE产品。

16）流量计采用进口威力巴（美国VERIS公司产品）。

17）选用梅兰日兰或山特UPS电源，在线式，6KVA,不间断延时30分钟。

18）继电器选用施耐德24VDC,带指示灯。

19）防爆区一次仪表（温度、压力、流量等）采用本安防爆。

除空气、煤气外，工艺介质计量信号由甲方设计供货，并在设计审查会中提出具体IO点数，乙方预留IO点进入PLC，作后台监控使用；

所有开关量输入信号经中间继电器转换后进入PLC模块，模块量输入信号（压力、流量、温度）必须经隔离器、配电器、温度变送器或安全栅隔离后进入PLC模块，PLC输出的开关量信号必须经过中间继电器转后输出，模拟量输出信号必须经隔离器（安全栅）隔离后输出。

十、资料：

提供详细的竣工资料。

带中文注释的源程序、详细的I/O清单、内部变量表等。

自动化、仪表控制系统的操作说明。

自动化、仪表控制系统的详细原理图。

自动化、仪表控制系统的详细端子图。

相关自动化、仪表控制设备接线图。

相关自动控制、仪表设备说明书。

相关自动化、仪表联锁控制实验报告。

计量仪表设备具有CMA认证。

十一、技术服务与培训

技术服务内容包括：

①自动化、仪表设备安装、系统调试；②参与试运行；③对技术人员及操作工人的培训（理论和实践）等服务；④质保期的技术服务。

技术服务内容不包含甲方现场收发货。

乙方有一整套完整的售后服务体系，由专职部门实施，向用户提供及时的服务。

按合同规定可进行产品安装、调试等技术服务项目。

合同中所供设备在业主现场安装调试期间，乙方将依据甲方制定的现场安装调试的进度安排，委派有经验的专业人员进行技术服务。

在甲方现场培训（人数甲方自定），乙方委派有经验的工程师、技师对甲方人员进行培训，培训内容届时协商。

十二、其它

乙方对上述电气设备成套供应，并负责成套系统设计和设备设计。

所有电气设备的系统设计、设备设计及制造严格遵守现行有关标准。