电炉除尘系统的自动化控制

电炉除尘自动控制系统

赵玉波王萍

摘要

（东北特钢集团大连金牛股份第二炼钢厂）（东北特殊钢集团计控处）

本文主要介绍了电炉除尘控制系统的组成和调试过程。系统投运至今，运行稳定，收到很好的经济效益和社会

效益。

关键词自动控制PLC调试

1 引言

大连金牛股份有限公司环保治理工程——电炉除尘项目，由日本新日铁株式会社和无锡东方环境研究所合作完成。过程根据电炉工况采用自动控制，大大降低了工人的劳动强度，彻底改变了冶炼时厂房内的烟尘污染状况，除尘效果十分明显。

该项目采用炉盖四孔直排和屋顶罩相结

合的除尘工艺，电炉产生的烟尘，绝大

2自动控制系统的组成

部分通过直排系统，即经过电炉第四孔，水冷滑套，燃烧沉降室，水冷管道，再经增压风机排出；另一小部分通过屋顶罩排出，两股烟尘在除尘器前汇合，经除尘器净化后由主风机排出。整个工艺

除尘自动控制系统共分三大部分，分别由现场级（检测仪表、传感器和执行装置），基础自动化（PLC）和上位机组成。系统组态如图1 所示。

图1现场仪表主要检测工艺过程参数和设备运行状态参数，PLC 及分布式I/O通过数据扫描采集信号并进行数据处理，然后控制系统组态图

根据控制要求向现场执行装置发出控制信

号，完成控制功能。上位机一方面接收

PLC 的输入信号，另一方面根据控制要求

向PLC发出控制指令，对工艺过程实现监

控，同时实现过程数据管理功能。 2.1

现场级

该系统中需要检测的工艺参数较多， 包括温度、压力、流量、转速、振动等等， 其中参与控制的主要参数有风门阀入口温 度，野风阀前烟气温度，除尘器差压等， 另外还有一些设备运行状态参数，主要是

二次阀

屋顶罩

增压风机

监视和报警作用。系统工艺控制流程图如 图 2 所示。系统根据检测到的工艺状态参 数以及电炉工况模式，通过 PLC 或现场操 作箱对现场的执行机构进行自动或手动控 制，如控制滑套、风门阀、二次阀、野风 阀等的开度，控制主风机和增压风机组的 转速以及除尘器清灰等动作.

气源处理

主风机

电炉

室

电机

液力偶合

器

野风阀

电机

液力偶合

器

图 2

除尘系统工艺控制流程图

2.2

基础自动化

该系统共有数字量信号 180 多个，模 拟量信号 30 多个，采用西门子 SIMATIC S7-300 可编程控制器（CPU315—2DP ）， 由于现场信号

0#中央机架

1#中央机架

比较分散，并且有些信号距离主站 PLC 柜 较远，故现场另设一个分布式 I/O 站，通 过 Profibus —DP 总线与主站进行通讯，系 统 PLC 硬件配置如图 3 所示。

分布式 I/O 站

燃 烧 排 气 筒

除 尘

器

电

源

接 口 模 块

通 讯 模 块

DI 模 块

DI 模 块

DI/ DO 模 块

通 讯 模 块

通 讯 模 块

DO 模 块

C P U

接 口 模 块

DO

模 块

DO

模 块

DO

模 块

AI

模 块

AI

模 块

AO

模 块

预

留

预

留

电

源

E T 200M

20

DI 模 块

AI 模 块

AI 模 块

AI 模 块

AO 模 块

DI 模 块

预

留

` P r o f i b u s ---D P

图3 PLC 硬件配置图软件部分采用西门子STEP7 编程软件，

模块化编程。系统主要控制过程有以下方面： 3 系统调试

（1）主风机和增压风机控制：

根据电炉冶炼工况模式的不同，控

制风门阀和二次阀的开度，调节系统风量。同时通过液力偶合器调节主风机和增压风机的转速，达到节能降耗的效果。

（2）滑套控制

根据增压风机风门阀前的烟气温度，自动调节滑套的开度，以控制直排系统风量和烟气温度，保护增压风机风门阀叶轮。

（3）野风阀控制

根据野风阀前烟气温度，控制野风阀的开关，从而控制进入除尘器的烟气温度，保护除尘器布袋不被高温烟尘烧坏。

（4）除尘器清灰控制

除尘器清灰系统分为定时和差压控制清灰两种，正常情况下，按照一定的时间间隔依次对除尘器各仓进行离线清灰。如果除尘器差压过大时，则系统自动缩短离线清灰间隔时间，以加快清灰速度。

（5）反吹气源控制

由于进入布袋的烟尘温度较高，为防止脉冲反吹时冷空气遇热凝露，使布袋拧结。需对气源进行净化和加热，使反吹气体保持在合适的温度范围内。2.

3 上位机

系统上位机采用的是研华工控机，通过工业以太网与PLC 进行远程通讯，通讯介质采用光纤，由网卡、交换机、光电转换模块、及PLC 通讯模块组成。同时，该系统可与车间内其它工艺控制

系统安装完成后进行了调试,调试分

冷调

试和热调试。冷调试是在无负荷条件下进行的，热调试是系统通过冷调后，在有负荷条件下进行的。整个调试过程硬件部分和软件部分同时进行。

3.1 冷调试

冷调分单体调试和系统调试。单体调试是指对单个设备的运行调试，是系统调试的基础。包括所有的传感器元件、检测仪表输出、显示是否正常，参数调整是否正确，电机、液力偶合器、风机、阀门等执行装置，启动、运行状态是否正常。在PLC程序和HMI上监控它们的运行，出现问题及时排除，为下一步系统联调做好准备。系统调试是在单体调试结束后，所有设备运行正常的条件下，对整个控制系统进行的调试。包括系统中所有控制、联锁条件的调试，PLC 控制程序的调试及HMI监控程序的调试等。

3.2 热调试

在系统冷调试结束后，进入热调试阶段，热调试是在带负荷的工况条件下，完成系统自动监控的调试。包括系统中一些重要的控制参数的调整。比如在不同的电炉工况下，直排系统和屋顶罩的风量是不同的，理论值和实际值总会有些差异，这就需要在实际生产工况下调整增压风机和主风机的转速，使其既满足排尘的要求，又节省能源。

过程联网，组成二级网络，实现生产管

理。画面监控采用西门子WINCC组态

4结论

软件编程，界面友好，操作人员通过HMI 可监控整个生产过程，并具有数据管理，报警和打印功能。

目前，该系统已投运三个多月，除尘效果良好，系统运行稳定。电炉正常运行的情况下，可不需人工干预，完全