热轧水处理浊环水系统节能减排改造精编版.docx

1、热轧水处理浊环水系统节能减排改造精编版热轧水处理浊环水系统节能减排改造摘 要：本文主要论述了在热轧总厂二分厂水处理DC2和DC3浊环水系统新增一套PLC控制系统和12个远程调节阀及相关配套设备，分别对原有工艺控制参数进行优化，增加了调节、记录、报警等功能；大大提升水处理效率，避免能源浪费；稳定了供水的系统压力，减少了管线的故障。一、 现状及存在的问题 1.1 存在的问题热轧总厂二分厂水处理的浊环水系统负责提供轧制线除磷工艺水以及辊道和轧机的工艺冷却水供水，并处理使用后的含大量氧化铁皮及油污的回水，经过水处理旋流沉淀池、平流沉淀池、过滤器、冷却塔等处理成净水，回到集中的吸水井，再由浊环水系统的1

2、2台泵加压到现场用户。DC2管网工作压力0.530.55Mpa，DC3管网工作压力1.121.2Mpa。热轧轧制线除鳞水及大部分工艺冷却水随轧制节奏及工艺要求周期性间断喷射，所以浊环水系统管网压力一直处于波动状态，造成泵站电机和水泵长期不稳定运行，大大降低了电机和水泵使用寿命，频繁的压力波动造成多次水管爆裂事故。同时为保证工艺需求，浊环水系统一直按最大系统供水量运行，由于轧制线除鳞水及冷却水间断喷射，大约38%系统净水经管道安全阀直接溢流排入地沟，与污水混合进入循环处理过程，造成严重的能源浪费，同时大大增加了水处理负荷，增加了过滤塔滤芯备件及维护成本。1.2 浊环水系统运行流程红色为污水处理的

3、进程，蓝色净水的工作流程1.3 原因初步分析浊环水DC2、DC3主管末端，阀门口径非常大，安全溢流阀调节精度差，压力波动大，从泵站到供水末端管网管线长，且走向非常复杂，弯头、三通、变径较多，净水在管线运行中压力损失达40%，而工艺要求供水末端压力稳定在1.12-1.2Mpa，所以实际运行中往往采取加大泵站供水流量，调低主管末端安全阀溢流值来保证末端供水压力稳定，造成泵站长期高负荷运行，泵站出口调节阀功能失效，根据现场流量计测定，工艺实际需求净水量仅为泵站供水量的38%以上，造成大量净水经安全阀直接排入地沟混合成污水进入循环处理过程，造成严重的能源浪费。热轧轧制线除鳞水及大部分工艺冷却水随轧制节

4、奏及工艺要求周期性间断喷射，所以浊环水系统DC2、DC3管网压力一直处于波动状态，造成泵站电机和水泵长期不稳定运行，降低了电机和水泵使用寿命，频繁的压力波动使水管加剧磨损，造成多次管线爆裂轧制线停机事故。二、 原因详细分析及改进措施1、 浊环水系统结构改进措施至吸水井至吸水井在浊环水系统DC2和DC3泵站出口管路上各安装一根回流管到浊环水吸水井，在每根回流管上安装一台气动薄膜调节阀及三台截止阀，并在每根回流管上各安装一套压力检测设备形成调节单元。安装一套PLC控制系统，将现场的压力信号、调节阀的控制信号及阀位反馈信号接到PLC控制柜，控制现场的检测和调节设备。实际运行中DC2循环水系统和DC3

5、循环水系统给水总管上的两台压力检测设备将检测到的总管压力信号发送到PLC控制系统，根据总管压力控制每台调节阀的开度。例如，当DC2的循环系统总管压力值高于设定压力时，计算机检测DC2支管上的电机运行状态，如果电机处于运行状态，计算机根据压力上升趋势，发出信号打开DC2循环水系统旁路支管上的气动调节阀，直到将总管压力降到工艺要求。如果DC2-PS1旁路调节阀已经全部打开，压力还是高于管网设定压力，则发出压力超出控制的报警信号，建议操作人员关闭其中一台电机，这时管网压力就会回到一个较低的压力值，PLC系统会根据压力值关闭调节阀，对管网压力进行控制。2、浊环水系统电气改造措施对DC2和DC3浊环循环

6、水系统进行改造时，新增了12套气动调节阀门，并安装了相应的阀门开度仪，并在DC2和DC3出水管道上新增了压力传感器，电气改造时需要将上述控制I/O点接入PLC，因PLC备用点数远远不足，因此新增一套远程控制子站，并通过冗余的ControlNet控制网接入原控制系统，通过PLC编写修改控制程序，对操作站画面监控系统进行改造，实现了设备的远程检测和控制。以下为详细设计方案：2.1硬件改造部分：2.1.1通讯改造方案：因改造设备均安装在集中泵站内，就地新增一套PLC远控子站PLC-12，原系统PLC8站和PLC9站直接通过光纤连接，现更改通讯路径，将PLC12站安装在PLC8站和PLC9站之间，将8

7、#站接往9#站的AB两路光纤改接到12#站，将12#站A/B两路光纤再接到9#站，实现了新增12#站的硬件通讯至原PLC系统，通讯连接图见图一：图一 （虚线框内为新增PLC12站）2.1.2 新增PLC12站硬件配置：本次改造新增14个模拟量输入点，新增12个模拟量输入点，同时为确保一定的预留量，设计如图二硬件配置图：图二PLC12站硬件配置图2.1.3 PLC硬件构成后，对PLC12#站设计并绘制图纸，绘制相应的PLC光缆走向图，光纤网络接线图，PLC12站控制柜图，硬件配置图，电源供给图，DC24V阀电源图，以及输入输出模块接线图等，并根据图纸对控制柜配盘走线。设计时，考虑到防止输入输出点

8、短路造成的子站电源系统故障，在数字量输入和输出点以及模拟量输入点+24V线路上均增加一个保险，为确保信号传输，在模拟量输入和输出点均增加隔离放大器。2.1.4 敷设电缆以及光纤：组织施工人员制作光纤头，按设计光纤网络接线图敷设光纤，同时对模拟量IO点均采用带屏蔽的信号电缆敷设，并按要求穿金属软管，做好相应的密封处理。将现场的压力信号和调节阀的控制信号和阀位反馈信号接到PLC控制柜。2.2软件改造部分：2.2.1 控制改造原理：在DC2循环水系统和DC3循环水系统的给水总管上安装两台压力检测设备，将检测到的DC2和DC3总管压力信号送到循环水站房的PLC控制系统，根据循环水总管压力控制每台调节阀

9、的开度。当DC2的循环系统总管压力值高于设定压力时，PLC采用PID控制，根据压力上升趋势的反馈，发出信号打开DC2循环水系统的旁路支管上的气动调节阀，直到将总管压力降到工艺要求的范围内。如果旁路调节阀已经全部打开，压力还是高于管网设定压力，则发出压力超出控制的报警信号，建议操作人员关闭其中一台电机，这时管网压力就会回到一个较低的压力值，PLC系统会根据压力值关闭调节阀，对管网压力进行控制。该控制系统具有手动和自动两个功能，在操作人员将画面设定为手动时，PLC根据操作人员给定的开度将调节阀开到指定的开度；当系统设定为自动时，PLC根据操作人员设定的压力控制值，对调节阀进行自动调节，自动稳定管网

10、的压力。DC3循环水系统的控制原理和DC2相同。该系统的特点是检测、调节系统结构简单、实用、操作方便。通过工控信号转换、运算，提高了系统测量、控制精度，修改工艺控制方式灵活、可靠。2.2.2 ControlLogix系统软件组态：此次改造通过ControlNet控制网模块1756-CNBR,将新增机架与其他远程机架通讯连接在一起，打开原离线的RSLogix5000项目，在I/O组态下的控制网内新增1756-CNBR模块，将其命名为IM1201，地址设置为12，背板槽架数设置为10，其他为默认，然后在背板机架上按照图二的硬件配置增加相应的I/O模块。见图三。图三 I/O组态在添加模拟量I/O模块

11、时，需要在其组态选项卡里对每个通道进行设置，输入范围均设置为0ma-20ma，其偏移量均设置为0，DC2压力传感器的输入点的标定值为20ma对应1.0,4ma对应为0,；DC3压力传感器的输入点的标定值为20ma对应1.6,4ma对应为0；其他的12个调节阀输出开度设定值和12个调节阀开度反馈值的标定均为20ma对应100,4ma对应为0，见图四。图四 模拟量I/O标定值设置新添加了硬件组态，ControlNet控制网发生变化，必须重新规划网络，实现通讯，需将上面修改的组态下载到PLC中，打开软件RSNetWorx for ControlNet对网络进行重新规划。规划完成后，将程序在线，I/O

12、组态无报警，实现了新增子站与其他机架的通讯。2.2.3 编写PLC程序： 按图5形式，在标签编辑界面新增加65个程序标签，用于PLC以及画面程序使用。图五 新增部分PLC标签（示例） 在子程序P301_C内，从网络103开始一直到网络119，为新编PLC程序，用于DC2系统改造，下面简单介绍下主要的PID控制。PID控制为此次程序改造的核心，见图六压力反馈值控制变量为阀门开度画面手动设置开度扫描周期为1秒图6 DC2系统PID控制程序PID控制的反馈值设置为DC2出口管道压力值，控制对象为阀门输出开度，自动情况下给定值按照工艺要求设置为0.54MPa，PID调节参数设置见图7图7 PID调节参

13、数设置在PID参数设置栏，将手动模式设置为软件手动，Kp、Ki、Kd参数需在线调试时根据阀门开度曲线状况进行设置。此次改造新增的压力传感器通过与原有的压力传感器在程序里进行了比较，若两者偏差的绝对值超过0.1，则发出报警信号。程序见图8图8DC3与DC2的控制原理相同，程序编写在子程序C_SYSTEM/P302的网络204至231内,程序编写基本相似，只是标签相应发生改变，不再做介绍。2.2.4 绘制上位机RSView32画面 在画面项目里的标记数据库新建两个标记文件夹P301PID和P302PID,需要用到的PLC内部标签与画面标签一一对应，并设置相应的数据类型以及数据源地址等，见图9 在画

14、面显示栏增加两个新画面P301PID和P302PID，同时对C系统主画面进行了修改，见图十图十修改后的C系统主画面图十中增加了DC2和DC3系统出口压力高建议减泵的报警栏，方便操作工在调节阀全开状况下压力仍然过高的情况下，进行减泵操作。图中黄色方框P301泄压阀和P302泄压阀，分别为DC2和DC3系统气动调节阀控制画面的链接按钮，按钮设置为点击黄色方框释放后分别打开画面P301PID和P302PID，即可进入DC2和DC3的气动调节阀门控制画面，DC2和DC3控制方式相似，下面具体以DC2为例进行说明。极昼的知识图11 P301PID（DC2）画面PID控制图画面中的绿色指针为反馈的主管压力

15、，黄色指针为设定的期望压力，在指针下方，绿色的数字显示0.521为反馈的主管压力，黄色的数字显示0.530为设定的期望压力，再往下的数字0就是阀门开度的输出百分比，这三个只能显示不能进行修改。下面的手动设置输出-数字0为手动状态下，由操作人员根据实际需要手动输入数字进行调节阀门开度，此处只支持手动状态下操作，调节范围为0到100，分别对应开度的0%-100%。再往下的红色方框“自动”按钮，可以由操作工进行切换，当前显示的状态为红色的自动，此状态下气动调节阀门根据主管压力自动控制调节阀门开度，若再点击一下，状态就切换到绿色的手动，此状态下操作工才可以手动给定开度值。再往下的绿色方框“未使能”按钮

16、，可以有操作工进行切换，当前显示的状态为绿色的未使能，此状态下表示DC2自动调节压力功能未投入，手动自动状态均无效，气动调节阀门输出开度设定为0，若点击一下该按钮，状态就切换到红色的使能，此状态表示DC2自动调节压力功能投入，手动或者自动功能激活、有效。故乡红叶阅读题及答案教师上课图12 P301PID（DC2）画面曲线图这个曲线画面里面，黄色的曲线代表反馈的主管压力曲线，绿色的曲线代表4个气动调节阀门的输出值。点击下面的小方框里的黄色数字以及标签，曲线的右边会显示出黄色曲线对应的纵坐标量程0.4-0.6，点击下面的小方框里的绿色数字以及标签，曲线的右边会显示出绿色曲线对应的纵坐标量程0-10

17、0。挫折 作文 材料数学工程问题材料科学概论试题图13 P301PID(DC2)画面调节阀状态图数学打电话教学反思上图里面四行分别表示DC2的1#、2#、3#、4#泵对应的气动调节阀，其中绿色的“未激活”按钮，可以由操作工进行切换，因4个阀在正常情况下是同时根据总管压力同时进行调节，此按钮是为了在某个阀门故障、检修情况下使用，在绿色未激活状态表示不论手动或者自动，此阀均不动作，开度程序里设置为0，若点击一下，就切换为红色的激活状态，此时该阀门就激活，可以参与自动或者手动调节了。右边没有方框的数字显示代表每个阀门实际的输出开度命令，再右边带方框的数字显示为阀门反馈的开度值，方框设置为从左到右填充

18、红色的功能，方便操作工对阀门实际开度进行确认。三、改造实际运行效果新学期教学工作改造后浊环水系统电机和水泵运行平稳，未出现过载及大幅振动现象，大幅降低了维护成本，系统管道未发生压力波动造成的泄漏及异常磨损开裂现象。数学方案问题改造前，由于轧制线除鳞水及冷却水间断喷射，大约38%以上系统净水经管道安全阀直接排入地沟进入循环处理过程，造成严重的能源浪费。改造后每月直接减少5.257106 m污水处理，同时降低了水处理过滤塔滤芯备件及维护成本。有限空间作业试题四、经济效益的初步分析1、改造前，由于浊环水系统管网压力一直处于波动状态，造成泵站电机和水泵长期不稳定运行，降低了电机和水泵使用寿命，频繁的压力波动造成多次水管爆裂事故，改造后年平均减少管网造成的停机故障200分钟，二热轧小时产量600吨，每吨钢材200元利润计算：年增加产品盈利=（200/60）600200=40万元2、改造前，轧制线除鳞水及冷却水间断喷射，大约38%系统净水经管道安全阀直接排入地沟进入循环处理过程，造成严重的能源浪费，改造后每月直接减少污水排7.67480105 m，按每吨净水处理费用为0.5元计算：年节省水处理费用=7.67480105 m12月0.5元=4604880元