TRICONEX三重化系统在高炉风机控制中的应用

TRICONEX三重化系统在高炉风机控制中的应用

摘要：介绍了TRICONEX三重化系统的特点，在压缩机控制中实现的功能，在生应用中体现出来的优势。实践证明，TRICONEX控制系统软件功能丰富、硬件性能安全可靠，先进的控制策略，完全满足高炉生产的要求，比较适合大型高炉风机及压缩机组综合控制。

关键词：三重冗余、定风压、定风量、喘振、高炉风机控制

0．引言

在钢铁行业的生产过程中，炼铁是整个生产链中较为重要的一个工艺环节，随着冶金自动化水平的不断提高，使各个工艺之间更加紧密的联系在一起，炼铁、炼钢、轧钢等连续不间断生产成为钢铁企业对炼铁厂评估的重要的指标，高炉鼓风机作为高炉系统中最重要的动力设备。它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。风机出现故障不仅仅会影响高炉本体，还要影响到整个钢铁工艺的其它环节，它的事故停机损失用数字是无法衡量的，所以高炉风机控制之重要性不言而喻。

1．大型钢铁企业高炉风机的配备形式及要求

1．1高炉风机装置机组配备形式

目前国内外高炉鼓风机组主要的配备形式有两种，一是蒸汽透平（汽轮机）驱动轴流风机（图１），另一种由电动机驱动轴流风机（图２）。两种驱动方式各有优势，汽轮机拖动的主设备有锅炉、汽机及风机，相对初期投入成本略高，锅炉与汽机的调速控制相对复杂，人力投入相对较多，但由于蒸汽成本较低，长周期运营能耗较低，故汽轮机驱动风机的方案早期被广大用户所认可；随着电力行业的大力发展，以及企业自备电厂的不断新建，电机驱动风机方案不断得到应用，电机驱动的主设备为电机、风机+（变频启动），相对汽机拖动而言，初期投入及未来维护成本略低，控制方案相对简单，但耗电量较大，运营成本较高，随着变频技术及电力事业的不断发展壮大，目前越来越多的改扩建项目采用了后

者电拖的方案。当然冶金用户会根据自己企业的发展特点及具体工况要求选择不同的机组类型及配备方式。

1．2高炉风机配备形式及TRICONEX控制系统在马钢使用情况

马钢于2003年和2004年新上一座2500m3高炉、一座1000 m3高炉，配套上了两套TRICONEX风机控制系统，从三年来现场运行的情况看，防喘反应速度快（约50MS左右，显示为45MS），性能稳定、可靠性高，后期维护方便、成本较低。在2007年对老风机控制系统改造时，将老控制系统改为TRICONEX控制系统。风机由同步电机托动，TRICONEX控制系统主要实现轴流风机主/辅系统的连锁保护、数据采集、数据处理、送风风量风压控制、防喘振控制、电机轴系监测等综合控制。

2500m3高炉是三台AV80风机供两座高炉，两用一备。（一套2004年安装并投入使用TRICONEX控制系统；一套2007年老系统改造为TRICONEX控制系统；一台未改造老控制系统（即将改造）1000 m3高炉是一座高炉由一台AV56风机供风，控制系统运行近5年来，完全满足供风条件，没有因为控制系统故障而导致停机断风，综合性能稳定。

综合看马钢三套TRICONEX运行历史近5年时间，其体现的综合性能较高，安全可靠性及可维护性都体现出较大优势。

2．TRICONEX系统特点简介

系统的最大特点是系统主处理器、系统总线、I/O模件均为三重化冗余结构，每个I/O模件内有三个独立的电路，输入模件中每个分电路读入过程数据并将此信息送到各个主处理器。每扫描一次，三个主处理器通过三总线（TRIBUS）与其相邻的两个主处理器进行通讯，达到同步。三总线对数字输入数据进行表决，对输出信号进行比较，把模拟输入输入数据复制并送到各主处理器，主处理器执行各种算法，算出输出值，并送到各输出模件。输出数据的表决在输出模件中完成，信号通过输出表决排除错误信息，系统不论是其硬件故障或内部外部导致的瞬间故障出现时，都能做到无差错，不会中断控制，做到真正的冗余冗错控制。其结构图下：

3．硬件配置及使用的软件

3．1硬件配置

硬件配置优势是主机架及扩展机架各有2块电源模件，主机架中有三个执行同一程序的主处理器。硬件配置图如下：

3．2软件

3．2．1组态编程软件：TriStation1131。

有三种编程语言，即：功能块图表语言(FBD)、梯形图语言（LD）、结构化文本（ST）。使用灵活方便，易掌握。可以在离线状态下对程序进行调试，调试完毕，下装前通过“与最后一次下装比较”指令，可以清楚地看到修改过的内容。在不影响机组运行的情况下对程序进行修改下装。还可实现在线诊断，检测TRICON硬件的运行状态。

3．2．2事件记录软件即SOE软件。

可以收集记录程序中BOOL量的动作状态，当机组出现故障时，通过对SOE 记录的事件及画面模拟量历史记录曲线，可非常有效地解决各种问题，解释运行过程中异常现象等。

3．2．3画面软件：Wonderware InTouch

实现对设备的操作、过程监控、过程报警、历史趋势记录等功能。

3．2．4动态数据交换软件即DDE软件：

实现上位机与下位机通讯的协议。

4．实现的控制功能

4．1主要程序组成

辅助系统的控制程序：包括1＃、2＃动力油、润滑油辅助油泵、顶轴油泵、盘车机构、送风阀、快速减压阀等系统的控制；

逆流保护程序：分三个阶段

a).报警及喘振计数；

b).进入安全运行。防喘振阀强制打开、逆止阀关闭、静叶退到最小工作角；

c).跳机；

机组联锁保护程序：机组启动、紧急停机、报警等；

高炉联系信号程序；

机组振动、位移数据检测、连锁报警程序：通过TRICONEX主机架中的智能通讯模件EICM将BENTLY3500系统检测的数据，通过MODBUS协议使用软件包内的“读双整型数据”功能块将振动、位移数据读入，参与机组控制及画面显示、报警等。

风机风量/风压控制程序；

风机防喘振控制程序。