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计算机技术在GHH风机中的研究与应用

1引言莱钢热电厂2#风机是德国ghh公司1975年设计制造的产品，由于炼铁工艺的改进，对高炉供风的安全性、稳定性等都发生了变化，原先采用的常规仪表电气控制已不能满足工艺的要求，尤其是在防喘调节上。为此2002年对2#风机进行了计算机控制系统的技术攻关改造。这次改造采用的是abb公司的digimatik系列freelance系统，完成生产工艺显示、数据的处理显示、工艺设备控制、pid回路的自动调节、故障报警和报表打印等功能。经过半年多的运行，整个系统稳定可靠，大大提高了机组的自动化水平。2系统硬件2.1硬件选型根据工艺要求，系统点数如附表所示。该控制系统的总点数为136点。2.2系统硬件配置本控制系统由1个过程站、2个工程师/操作员站组成，配置图如图1所示。图1控制系统配置图各个站之间的数据交换是这样实现的:现场采集的数据通过信号线送到dcs的模块，模块进行转换后，直接或通过diginetp送到处理器里，处理器就根据编制的程序对信号进行处理，并且将数据通过diginets送到工程师/操作员站上进行显示，操作员在监控画面上启停设备或调节阀门，这些数据就通过送到处理器里，处理器根据程序处理后，将其直接或通过diginetp送到输出模块，控制现场设备。过程站采用了处理器和电源冗余，即为系统配置了2块处理器，平时正常运行时，一个处于运行状态，一个处于热备状态。过程控制网络diginets也采用了冗余配置。通过2个集线器hub，操作站和工程师站上的各2个以太网卡及4条双绞线构成两个互为冗余的以太网络。只要4条双绞线中的任何一条能够保证工作正常，就可以保证整个系统的正常运行。这样就可以大大提高系统的安全性。打印机用于打印报表。3软件编制freelance2000系统是一个紧凑型的计算机系统，它将dcs技术和plc技术集于一身，既可以进行复杂的仪控，又可以进行常规的电气控制。编制的步骤:(1)项目树组态组态整个项目树所管理的ps(过程站)、os(操作站)，即整个系统所配置的过程站和操作站，并组态好每个过程站的程序结构，每个操作站的画面监控结构(2)系统组态组态整个系统所连的ps、os，并为过程站配置i/o模块，对模块的每一个通道的信号进行组态。(3)网络组态为diginets上所连的所有节点进行组态，配置其ip地址、id地址。(4)程序编制即根据工艺要求进行编程实现工艺提出的控制功能。(5)画面的编制根据工艺要求，编制工艺流程画面、设备启停画面、历史趋势画面、工艺参数显示画面、阀门操作画面等，使操作人员可以通过画面监视整个生产过程，启停设备、监视参数、调节阀门，观察趋势，查询历史记录。(6)报表打印实现随时打印报表。4控制功能4.1过程参数的调节生产过程中重要的热工参数均能随时进行调节，进行了pid回路控制，使之维持在设定值左右，所有的pid回路都可以进行pv跟踪，无扰动切换。调节回路有3种工作方式:自动，半自动，手动(1)冷凝器液位自动调节通过调节出口调节阀和再循环阀来控制冷凝器液位，用1个pid回路控制2个阀门，pid的输出直接控制再循环阀，pid的输出经取反后控制出口调节阀，控制框图见图2。图2冷凝器液位控制框图(2)防喘振控制当鼓风机送风量减小，出口压力升高时，鼓风机就容易出现喘振。在不同的转速下，造成喘振的喉部差压和排气压力不同，根据不同转速下造成喘振的喉部差压、排气压力可绘制出喘振曲线;根据不同的转速下，在不同的喉部差压、排气压力下，防喘阀动作的情况，可绘制出防喘线，如图3所示。鼓风机正常工作时，其工作点是在防喘线以下运行的，若越过防喘线则防喘阀就动作，进行放风，以防喘振的出现。图3中,a:喘振曲线;b:防喘线;c:转速最小时的特性曲线;d:转速最大时的特性曲线;p:工况运行点。图3风机特性图我们根据工艺要求，采用了模拟加数字的控制方法，在调节范围内，常规pid调节起作用，在紧急情况下，数字调节起作用，使风机的防喘阀迅速打开，解除紧急情况，调节框图见图4。其中:sp—根据风机喉部差压及风机进气温度来计算pv—风机排气压力当pv-sp＞2，则系统就会发喘振预报，提醒操作人员注意。采用此种控制方法后，大大提高了机组的稳定性，降低了故障率。图4防喘振控制框图4.2电气控制主要控制设备有汽机、风机、防喘阀、盘车电机、盘车油压电磁阀、冷凝液泵、润滑油泵等。可以实现这些设备的自动启停、故障报警以及紧急停机等功能，并对一些参加连锁的重要信号采取了冗余技术，进行了闭环控制。风机进气温度是否正常，可用于判断逆流是否发生，因此在风机进气管路上安装了2个温度控制器，采取了3取2的控制方法。流程图如图5所示。图5进气温度控制流程图4.3流量计算可以实现风机吸入流量和汽机新汽流量的计算及累计，分别累计8小时、24小时