大型H型钢高焦加压站系统的优化改造

王秀华

（山东莱钢集团 自动化部，山东 莱芜 271104）

大型H型钢生产线焦炉煤气和高炉煤气加压站主要是完成焦炉煤气和高炉煤气加压后外供给用户。由于车间人员紧缺，因此把高焦加压站与混合站合并，通过光纤将信号传输到上位机，实现加压站的无人值守和远程控制；为更加有效地调节煤气压力，节能降耗，现将7台加压机全部改造为变频控制调节，为此将对控制程序进行优化。原系统采用MP7监控软件，需要在Windows2000系统下安装使用，不能在XP系统下安装使用，故系统运行不稳定。IFIX软件安装简单，操作也方便，故用IFIX重新开发监控画面，替代当前的MP7监控软件。

2 系统的技术要点及创新点

高、焦炉煤气加压站设置有4个高炉煤气加压机、3个焦炉煤气加压机和1个循环冷却油站，对高、焦炉送来的煤气进行加压，输送至后续用户及混合加压站。整个自控系统采用施耐德公司QUANTUM系列PLC，系统硬件配置如下：高、焦炉煤气加压站共使用1台QUANTUM PLC控制，通过远程I/O方式连接两个机架，用Ethernet实现PLC与服务器之间的连接以及服务器与监控机之间的连接，服务器同时兼做监控机。

加压机、电动阀均具有自动、手动工作模式，由现场控制箱转换开关切换来确定其工作状态，实现了对加压机的变频控制、电动阀和回流阀的自动控制，以及整个系统的连锁报警功能。加压机全部实现变频控制，根据工艺需求调节，能够降低电量的消耗。变频调节可分为全自动调节和手动调节：全自动调节根据工艺需求，设定一个需要的煤气压力值，使设备自动运行，降低了操作人员的劳动强度；手动调节就是根据工艺需要，通过操作人员设定频率值来调节煤气压力。

3 软件系统功能实现

该系统生产工艺是对焦炉煤气和高炉煤气进行加压，共包括7台加压机，2＃～6＃煤气加压机是由软启动器控制的，1＃和7＃是由变频器控制的（主要用来保证加压站高、焦煤气出口压力的稳定），每台煤气加压机都由润滑油润滑，并且每台加压机的入口、出口都设有一个电动闸阀，入口还有一个手动蝶阀。

每台煤气加压机都对应有以下参数：前、后轴瓦润滑油的油压和油温；前、后轴振；前、后轴瓦轴温，加压后出口煤气压力及温度；煤气总管的入口压力；出口总管压力和流量；油站冷却水温度和压力。以上所有模拟量参数都在画面中一一显示出来。

3.1 上电

上电前先检查电源线路和信号线路接线正确与否，确认无误后方可送电。

3.2 进入主工艺监视控制画面

主机送电后，维护人员开机启动服务，进入主工艺监控画面，两台计算机分别显示焦炉煤气加压系统和高炉煤气加压系统控制画面。图1为焦炉煤气加压系统画面。

可以通过点击各按钮切换到其他画面，包括高炉煤气加压系统画面、工艺画面、油站画面、报警画面、实时趋势和历史趋势等。

3.3 主画面操作

3.3.1 进、出口电动闸阀

加压机进、出口电动闸阀分为“现场手动”、“现场自动”和“计算机自动”三种运行模式。

运行“现场手动”模式时，只能在现场进行机旁操作。当现场机旁箱按钮切换到自动时可从计算机上对其进行控制，若画面上的阀门颜色为绿色，说明阀门处于开到位状态，此时只能对阀门进行关阀操作；若阀门颜色为红色，说明阀门不处于开到位位置，有可能在关到位位置，也有可能在中间位置。若开关过扭矩信号指示灯变红色，说明目前阀门开关已过扭矩，此时不能进行阀门开关动作，应对阀门进行检查。阀门控制图见图2。

图1 焦炉煤气加压系统画面

图2 阀门控制图

3.3.2 自动阀位实现

在加压机进、出口总管之间有一个连通电动闸阀，加压后煤气压力的调节与连通阀的开度有很大关系，由于现场的阀门不是调节阀，不能进行开度调节，需通过修改该系统的程序和阀门开阀、关阀到位时间，实现阀位调节功能。

3.3.3 逻辑控制

加压机运行过程中会自动检测加压机进口总管煤气压力、加压机轴振以及前、后瓦的油压和温度信号，若煤气压力低于3kPa（或低于2.5kPa），就会发出报警信号，同时加压机连锁停机；若轴振大于6.5mm/s时或轴瓦温度大于65℃时，就会发出报警信号；若轴瓦油压小于0.07MPa时，就会发出报警信号，同时加压机连锁停机。

加压机启动方式如下：点击加压机主电机，弹出“加压机操作窗口”，画面显示加压机的状态自动、电源正常、二次电源正常，只有这3个指示灯都为绿色时，才可以启动加压机。在加压机运行过程中，若连锁条件满足，加压机就会自动连锁停机，若出现软启故障，加压机将自动停机。

正常情况下，点击停止按钮，加压机即可自动停止。

加压机的运行模式分为手动和自动。自动调节方式只需设定要加压后的压力值，变频器会自动调节输出频率，加压机的风机转速会相应地改变，从而调节加压后的压力值达到要求。手动调节方式需要用户输入变频器的输出频率，然后根据当前的煤气加压机出口煤气压力值，决定增大或者减小频率值。

3.4 利用服务器/客户端方式的数据冗余技术

控制器之间、控制器与监控站之间、监控站之间都采用光纤以太网通讯，一个节点损坏，不影响整个系统的数据通讯，满足了煤气加压系统的高可靠性要求，高速的数据传输满足了控制器之间数据交换的要求。

3.5 设备的多重保护功能

3.5.1 电动阀门的时间保护功能

每个加压机的进、出口管道上各有一个电动闸阀，开阀和关阀全靠开关到位信号来控制，并且电气的控制回路并不断开，因此一旦限位开关坏掉，则很容易损坏设备。为保证阀门的安全性，根据每个阀门的开关阀时间保护功能进行自动断开控制。

3.5.2 增加压力开关确保加压机的稳定运行

每台加压机的运行连锁停机条件之一就是进口压力低于某一个值，如果配电器或者压力变送器损坏，但实际管道中煤气压力正常，则会引起加压机连锁停机，影响生产，为防止这种情况的发生，增加了压力开关以保证加压机的正常运行。

3.6 报警画面

每个画面中都有报警画面按钮。点击按钮，即可弹出报警画面窗口，所有已组态变量的报警信息将出现在窗口内，供操作和维护人员分析。

按工艺要求，当过程值超过报警上、下限时，发出声音报警，操作员在报警画面中可以完成报警确认、报警信息过滤等。操作人员可根据需要任意选择查看不同的报警，也可以选择All Groups察看所有报警记录。

3.7 历史趋势

对一些重要的过程参数和对生产考核有意义的数据（如煤气进出口总管压力、煤气流量、煤气温度等）存储历史数据，操作员可以设定历史趋势的采样间隔、调整精度和存储时间，设定显示范围，并可以随时打印历史趋势。

4 实施效果

改造后系统运行稳定，保证了各生产单位所需煤气压力的稳定，提高了加压机的功效，降低了能耗；实现了加压站的无人值守和远程控制。通过观察加压机进、出口压力，及时平衡管网压力，降低了煤气的放散，创造了很大的间接效益。