冶钢热处理连续退火炉改造方案.docx
《冶钢热处理连续退火炉改造方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《冶钢热处理连续退火炉改造方案.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
冶钢热处理连续退火炉改造方案
冶钢热处理连续退火炉改造方案
〔初稿〕
二〇〇六年三月
概 述 ……………………………………………………1
一、改造方案设计 ……………………………………1
1.1 热处理退火炉改造方框图………………………2
1.2 改造测量点统计 ………………………………3
二. DCS集散系统控制方案 ……………………………4
2.1重庆重庆川仪控制系统有限公司控制方案 ……4
2.2浙江中控技术有限公司控制方案 ………………9
三.外围设备改造方案………………………………………11
3.1 1#连续退火炉……………………………………11
3.1.1 外围设备说明…………………………………11
3.1.2 方框图 ………………………………………12
3.2 2#连续退火炉……………………………………13
3.2.1 外围设备说明…………………………………13
3.2.2 方框图 ………………………………………14
3.3 其它退火炉………………………………………15
3.3.1 外围设备说明…………………………………15
3.3.2 方框图 ………………………………………17
3.4 煤气净化站………………………………………18
3.4.1 外围设备说明…………………………………18
3.4.2 方框图 ………………………………………20
四.附录………………………………………………………21
附1:
连续退火炉蝶阀直径明细表……………………22
附2:
热处理厂测量网络分布图………………………23
概 述
1.冶钢热处理厂1#、2#连续退火炉燃烧控制系统是八十年代重庆自动化研究所安装的286计算机控制系统,目前已全部瘫痪多年,生产仅仅靠人工手动控制,1~12段温度波动在规定设定值的±10℃,生产出的钢材质量极不稳定,而且煤气与空气配比控制不是很理想,造成煤气未完全燃烧而被排放,能源浪费很大,为了新冶钢早日实现产量型转向质量型;质量型转向稳定型;稳定型转向品牌型;通过品牌转向自主创新型;以自主创新型转向专业化服务型;向高、精、尖发展先进企业的目标,达到集约化的目的,建议实施以1#、2#连续退火炉燃烧控制系统为中心,安装一套DCS集散系统,改造分二步进行,第一部完成1#、2#连续退火炉燃烧控制系统,第二部可辐射厂房内所有的1~8#罩式退火炉、13#退火炉、14#高温炉、15#、16#氮基炉、煤气净化站及能源计量系统等所有生产设施。
因煤气净化站点离连续退火炉控制室有200米距离,若微弱信号衰减较大,准备采用MOX转换器,光纤电缆传输方式,来保证信号的稳定性和可靠性,最后在连续退火炉控制站提供数据能上新冶钢内部网络,并向有关单位进行OPC发布。
让热处理厂全部测量信息达到共享和远程控制,随着自动化程度的提高,从人力、物力计算,生产成本可大幅度下降,产品质量控制可得到保证。
一、改造方案设计:
1.1热处理退火炉改造方框图〔见第2页〕
第1页
1.2改造测量点统计:
热处理区域测量点规格统计
序号
项目
输入信号
输入点数
输出信号
输出点数
1
1#连续炉
4~20mA
25
4~20mA配24V.DC
5
mV
12
开关
4
4~20mA
26
开关
4
小 计
46
30
2
2#连续炉
4~20mA
25
4~20mA配24V.DC
5
mV
12
开关
4
4~20mA
26
开关
4
小 计
46
30
3
其它退火炉
4~20mA
22
4~20mA配24V.DC
7
小 计
29
4
净化站
4~20mA
22
4~20mA
1
小 计
22
1
热处理改造测量点规格统计
序号
输入信号
输入点数
输出信号
输出点数
1
4~20mA
94
2
4~20mA配24V.DC
17
3
mV
24
4
开关
8
5
4~20mA
53
6
开关
8
合 计
143
61
第3页
二.DCS集散系统控制方案
2.1 重庆重庆川仪控制系统有限公司控制方案
冶钢热处理炉(退火炉)项目控制方案
1、针对炉子的情况,燃烧控制采用经典的双交叉限幅燃烧控制。
控制所用温度在四点检测温度中,优化选取。
也可与用户一道研究使用“虚拟热值仪”技术,经过运算得到在线热量值,作为PID实时控制的修正参数,以达到最佳控制。
(控制流程图略)
2、在系统操作站上选择炉内加工产品。
将产品的控制参数、温控曲线发往控制站,控制站将根据新的温控曲线进行控制。
系统可组态生成产品的温控曲线64条。
温控曲线控制图如下:
time炉温
SEON是当在操作站点击开始时,输出为ON,启动控温曲线开始工作。
斜波发生器RMP与折线表TBL一起工作输出设定好的温控曲线。
将该曲线引入双交叉燃烧系统中的温控PID的SP端,作为温度设定值。
系统将按此曲线进行控制。
在更换钢种时,只需在操作站上选择钢种,系统自动按新钢种参数进行控制。
标准控温曲线可达100条。
第4页
3、系统在一个坐标系内显示出设定的标准温控曲线和实际的温度曲线。
4、处理由于喷嘴切换引起的煤气、空气流量等参数的扰动的考虑。
当燃烧喷嘴切换时,将回引起空气、煤气流量等参数不稳定,将会引起燃烧系统的扰动。
为了克服这个扰动,考虑采取下述两种方法。
方法一如下所示:
煤气流量 煤气流量PID测量端
切换信号
切换信号为当燃烧喷嘴切换时给出,将共引入RS触发器的触发端,使RS触发器输入为ON。
将此ON31至2点选择的选择端,使PSW输出保持。
即煤气流量输出保持切换瞬间的值不变。
当RS触发器输出的ON保持了time时间后,DON将输出为ON,将使RS触发器输出为OFF。
Time的长度即是切换时扰动的时间,此时间应在调试中确定。
若煤气流量切换到扰动结束有变化时(较大的变化),可考虑
方法二,如下所示:
切换信号
time
第5页
在切换时不是一直输出切换前的煤气流量值,而是输出经过移动平均处理后的值,经过移动平均的处理扰动的影响降到极低。
5、于系统可靠性的考虑
系统采用冗余配置,控制站与网络冗余,同时I/O模块可热插拔。
可大大提高系统的可靠性。
第6页
DCS系统配置清单及报价明细
1、系统配置
1.1、输入输出点数汇总:
序号
信号类型
系统要求
I/O点数
余量
I/O点数
配置点数
1
模拟量输入(八通道4~20mA)
20
4
24
2
模拟量输入(八通道4~20mA二线制)
14
10
24
3
热偶/热阻输入(八通道可混合输入)
24
4
28
4
模拟量输出(四通道1~5V与4~20mA)
52
4
56
5
数字量输入
2
14
16
6
数字量输出
2
6
8
7
合计
114
42
156
1.2控制柜硬件设备清单:
序号
名称
型号
数量
生产厂家
1
控制机柜
800×600×2100
1
川仪十八厂
2
控制站
FCS2000-CS
1
川仪十八厂
3
电源
SFY-2110K
2
川仪十八厂
4
模拟量输入(八通道4~20mA二线制)
FCS-1117
3
川仪十八厂
5
热偶/热阻输入(八通道可混合输入)
FCS-1135
4
川仪十八厂
6
模拟量输出(四通道1~5V与4~20mA)
FCS-1127
14
川仪十八厂
7
模拟量输入(八通道4~20mA)
FCS-1116
3
川仪十八厂
8
数字量输入(十六通道)
FCS-1147
1
川仪十八厂
9
数字输出(八通道)
FCS-1158
1
川仪十八厂
第7页
1.3操作站硬件设备清单:
序号
名称
型号
数量
生产厂家
1
主机
PIV2.4G/RAM512M/80G硬盘/50X光驱/3.5”软驱/网卡
2
DELL
2
显示器
19”液晶彩色显示器
2
三星
3
交换机
16口S1024
1
D-LINK
4
操作台
760×1600×1150mm(高×宽×深)
1
重庆川仪
5
使用说明书
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司
1.4软件设备清单
序号
名称
型号
单位
数量
生产厂家
1
数据描述编辑器
Picman.exe
套
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司
2
通道库编辑器
Chb.exe
套
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司
3
模板编辑
Htmpled.exe
套
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司
4
监控器
PicRT.exe
套
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司
5
文档(报表服务)
Docserv.exe
套
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司
本配置预估价为人民币:
贰拾捌万元整
第8页
2.2浙江中控技术有限公司控制方案
浙大中控SUPCONJX-300XDCS配置
用户名称:
湖北新冶纲有限公司
项目名称:
热处理连续退火炉改造
一、系统规模
序号
信号类型
I/O点数
20%
余量
总点数
1
模拟量输入(AI)
4~20mA
101
25
126
热电阻
24
8
32
2
4~20mA输出
52
12
64
3
开关量输入(DI)
8
8
16
4
开关量输出(DO)
16
8
24
总点数:
244点
二、系统配置
(一)控制站硬件
序号
名称
卡件号
数量
单位
1
机柜
XP202
1
个
2
I/O机笼
XP211
4
个
3
数据转发卡
XP233
8
块
4
主控制卡
XP243
2
块
5
电源
XP251-1
4
个
6
电源箱机笼
XP251
1
个
7
电流信号输入卡
XP313
21
块
8
热阻信号输入卡
XP316
8
块
9
模拟量输出卡
XP322
16
块
10
7路触点型开关量输入卡
XP363
2
块
11
7路晶体管触点开关量输出卡
XP362
3
块
12
电源指示卡
XP221
6
块
13
I/O槽位保护卡
XP000
14
块
14
I/O端子板(不冗余)
XP520
26
块
第9页
(二)操作站硬件
序号
名称
部件号
数量
单位
1
DELL整机(P4/2.8G/256M/80G)
SC420
1
套
1
DELL19"液晶显示器
E193FP
1
个
1
平面式操作台
XP072-1
1
张
2
集线器SWITCH
XP425-1
2
套
3
Scnet网卡
XP023
2
块
4
操作员键盘
XP032
1
个
5
打印机台
XP071D
1
张
6
打印机
EPSON1600K3H
1
台
操作站配置为:
美国DELLSC420服务器(P4/2.8G/256M/80G),DELL19"液晶显示器
(三)操作站软件
序号
名称
型号
数量
单位
1
实时监控
XP111
1
套
2
工程师站组态软件
XP135
1
套
3
中文Windows2000
授权标准版
1
套
(四)外配设备
序号
名称
型号
数量
单位
1
继电器柜
XP204
1
个
2
和泉继电器
RM2S-UDC24
24
个
3
西门子电源
24V/5A
2
只
4
空开
C65N
5
只
5
端子(威得米勒)
SAK2.5EN
150
个
6
山特UPS
C3KS/1H
1
个
浙江中控技术有限公司
2006-3-17
第10页
三、外围设备改造方案
3.11#连续退火炉
3.1.1外围设备说明
1#连续退火炉利旧测量设备
序号
测 量 地点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
调节前煤气压力
压力
压力变送器
0-15KPa4-20mA
1
2
调节后煤气压力
压力
压力变送器
0-15KPa4-20mA
1
3
空气压力
压力
压力变送器
0-15KPa4-20mA
1
4
煤气流量
煤量
孔板
1
5
煤气流量
煤量
差压变送器
0-100H2o4-20mA
1
6
辊轴
调节
调速变频器
4-20mA
1
7
第1~12段
温度
热电偶
K0-1100℃
12
8
第1~12段空气调节
调节
蝶阀
0-90°
12
9
第1~12段煤气调节
调节
蝶阀
0-90°
12
1#连续退火炉新增测量设备
序号
测 量 地点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
辊轴
调节
速度测量仪
4-20mA
2
调节后煤气压力
压力
电动执行器
4-20mA0-90°
1
3
第1~12段空气调节
调节
电动执行器
4-20mA0-90°
12
4
第1~12段煤气调节
调节
电动执行器
4-20mA0-90°
12
5
集散系统
调节
DCS
1套
3.1.2方框图
见第12页
第11页
3.22#连续退火炉
3.2.1外围设备说明
2#连续退火炉利旧测量设备
序号
测 量 地点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
调节前煤气压力
压力
压力变送器
0-15KPa4-20mA
1
2
调节后煤气压力
压力
压力变送器
0-15KPa4-20mA
1
3
空气压力
压力
压力变送器
0-15KPa4-20mA
1
4
煤气流量
煤量
孔板
1
5
煤气流量
煤量
差压变送器
0-100H2o4-20mA
1
6
辊轴
调节
调速变频器
4-20mA
1
7
第1~12段
温度
热电偶
K0-1100℃
12
8
第1~12段空气调节
调节
蝶阀
0-90°
12
9
第1~12段煤气调节
调节
蝶阀
0-90°
12
2#连续退火炉新增测量设备
序号
测 量 地点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
辊轴
调节
速度测量仪
4-20mA
2
调节后煤气压力
压力
电动执行器
4-20mA0-90°
1
3
第1~12段空气调节
调节
电动执行器
4-20mA0-90°
12
4
第1~12段煤气调节
调节
电动执行器
4-20mA0-90°
12
3.2.2方框图
见第14页
第13页
3.3其它退火炉
3.3.1外围设备说明
其它退火炉新增测量设备
序号
测 量 地点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
14#高温炉南中北温度
温度
温度变送器
S 0-1600℃4-20mA
3
2
15#氮基炉前上下后温度
温度
温度变送器
K 0-1100℃4-20mA
4
第15页
其它退火炉利旧测量设备
序号
测 量 地点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
1~8#罩式退火炉
温度
温度变送器
K 0-1100℃4-20mA
8
2
13#退火炉
温度
温度变送器
K 0-1100℃4-20mA
1
3
16#氮基炉前上下后温度
温度
温度变送器
K 0-1100℃4-20mA
4
4
13#退火炉煤气流量
煤量
孔板
1
5
13#退火炉煤气流量
煤量
差压变送器
0-2.45KPa4-20mA
1
6
14#高温炉煤气流量
煤量
孔板
1
7
14#高温炉煤气流量
煤量
差压变送器
0-3.92KPa4-20mA
1
8
罩式退火炉煤气流量
煤量
孔板
1
9
罩式退火炉煤气流量
煤量
差压变送器
0-1.6KPa4-20mA
1
10
总煤气压力
压力
压力变送器
0-25KPa4-20mA
1
11
总煤气压力
压力
配电器
4-20mA4-20mA
1
12
总煤气压力
压力
压力数显仪
4-20mA0-25KPa
1
13
氮基炉煤气压力
压力
压力变送器
0-25KPa4-20mA
1
14
氮基炉煤气压力
压力
配电器
4-20mA4-20mA
1
15
氮基炉煤气压力
压力
压力数显仪
4-20mA0-25KPa
1
16
氮基炉煤气压力
其它
语音报警器
≤10KPa低压报警
1
17
氮基炉煤气流量
煤量
孔板
1
18
氮基炉煤气流量
煤量
差压变送器
0-1.57KPa4-20mA
1
19
直流供电
其它
电源箱
24V.DC.1A
1
20
西蒸汽流量
蒸量
孔板
1
21
西蒸汽流量
蒸量
Smar变送器
0-13.44KPa0-4t/h
1
22
总空气流量
空量
孔板
1
23
总空气流量
空量
差压变送器
0-10KPa4-20mA
1
24
氮气流量
氮量
孔板
1
25
氮气流量
氮量
差压变送器
0-1KPa4-20mA
1
3.3.2方框图
见第17页
第16页
3.4煤气净化站
煤气净化站是发生炉煤气脱焦的配套系统,目前为2座连续退火炉使用,随着焦化工程的上马,根据公司煤气管网安排,待投产后,连续炉改烧焦化煤气,其它退火炉改烧高炉混合煤气经过煤气净化站脱焦后的煤气,因煤气净化站点离连续退火炉控制室有200米距离,微弱信号衰减较大,准备采用MOX转换器,光纤电缆传输方式,来保证信号的稳定和可靠性。
3.4.1外围设备说明
煤气净化站新增测量设备
序号
测 量 地点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
蒸汽温度
温度
温度变送器
Pt1000-300℃ 4-20mA
1
2
煤气进口温度
温度
温度变送器
Pt1000-100℃ 4-20mA
1
3
东、西电辅后温度
温度
温度变送器
Pt1000-100℃ 4-20mA
2
4
东、西绝缘箱温度
温度
温度变送器
Pt1000-100℃ 4-20mA
2
5
1~3#干箱东、西温度
温度
温度变送器
Pt1000-100℃ 4-20mA
6
第18页
煤气净化站利旧测量设备
序号
测 量 地点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
总煤气压力
压力
压力变送器
0-25KPa4-20mA
1
2
总煤气压力
压力
配电器
4-20mA1-5V
1
3
总煤气压力
压力
压力数显仪
4-20mA0-25KPa
1
4
煤气进口压力
压力
Smar变送器
0-25KPa4-20mA
1
5
煤气进口压力
压力
配电器
4-20mA1-5V
1
6
煤气进口压力
压力
压力数显仪
≤4.5KPa报警25KPa
1
7
煤气进口压力调节
调节
气动薄膜阀
0.02-0.1KPa0-100%
1
8
煤气出口压力
压力
压力变送器
0-10KPa4-20mA
1
9
煤气出口压力
压力
压力数显仪
≤3.8KPa报警10KPa
1
10
东、西电辅后煤气压力
压力
压力变送器
0-20KPa4-20mA
2
11
东、西电辅后煤气压力
压力
配电器
4-20mA1-5V
2
12
东、西电辅后煤气压力
压力
压力数显仪
4-20mA0-20KPa
2
13
进口煤气流量
煤量
孔板
1
14
进口煤气流量
煤量
差压变送器
0-2.45KPa4-20mA
1
15
进口煤气流量
煤量
配电器
4-20mA1-5V
1
16
进口煤气流量
煤量
开方器
1-5V4-20mA
1
17
进口煤气流量
煤量
流量显示仪
1-5V0-1000字/h
1
18
生产水压力
压力
压力变送器
0-1MPa4-20mA
1
19
生产水压力
压力
压力数显仪
4-20mA0-1MPa
1
20
蒸汽压力
压力
压力变送器
0-1MPa4-20mA
1
21
蒸汽压力
压力
配电器
4-20mA1-5V
1
22
蒸汽压力
压力
压力数显仪
4-20mA0-1MPa
1
22
蒸汽流量
蒸量
孔板
1
23
蒸汽流量
蒸量
差压变送器
0-33.33KPa4-20mA
1
24
蒸汽流量
蒸量
配电器
4-20mA1-5V
1
25
蒸汽流量
蒸量
开方器
1-5V4-20mA
1
26
蒸汽流量
蒸量
流量显示仪
4-20mA0-100%
1
27
煤气低压报警
其它
闪光报警器
8路
1
28
直流供电
其它
电源箱
24V.DC.5A
1
3.4.2方框图
见第20页
第19页
四、附录
总体方案由四部分组成,在初部建立控制站时,机柜、机笼同步建设,充分预留总体方案后二部分的I/O板位置〔二期〕,将控制系统以I/O单元的形式分散到工业现场,且冗余I/O控制总线,确保现场控制信息的安全、快速传输,最后在连续退火炉控制站提供数据能上新冶钢内部网络,并向有关单位进行OPC发布,其达到信息共享和远程控制,初稿方案中,考虑不