宣钢高炉热风炉自动控制系统的应用

连眦伟

摘要 宣钢2500m³高炉热风炉系统由三座内燃式热风炉组成。自动控制系统采用ABB公司的AC800F系统。本文对2500m³高炉热风炉自动换炉控制系统进行了系统的阐述。

【关键词】热风炉 自动控制系统 AC800F

1 前言

宣钢2#高炉的热风炉系统由三座内燃式热风炉组成，燃料为高炉煤气和转炉煤气的混合气，助燃空气由两台助燃机（一用一备）提供。为节能和提高送风温度采用了烟气余热回收装置，对助燃空气和煤气分别进行预热。高温热风带入的热量是高爐生产的主要热源之一。而满足其高温条件下实现热风炉系统的过程自动化控制则尤为关键。

2 热风炉自动控制系统配置

2.1 自动控制系统的选择

宣钢2#高炉采用的是ABB公司的大型集散控制IndustriaIIT AC800F系统，该系统融传统的DCS和PLC优点于一体并支持多种国际现场总线标准。系统具备高度的灵活性和极好的扩展性，控制机柜供电、控制模件采用冗余设计，局部的故障不能影响现场设备安全运行。在现场设备控制参数中，设定故障状态下的安全设定值，一旦出现大范围的厂区停电、意外事故，控制系统按照安全模式进行工作。

2.2 IndustrialIT AC800F控制系统

IndustriaIIT AC800F控制系统分为过程控制级（PS）和操作管理级（OS）两级。通过系统总线DigiNetS与操作管理级（OS）进行通讯。操作管理级（OS）包括操作员站和工程师站（ES），通过操作监控软件DigiVis及组态调试软件CBF （Control Build F）实现对热风炉燃烧、换炉、送风控制，数据监控以及过程控制程序的编译、组态。

2.2.1 操作员站

操作员站硬件选用适用工业现场DELL工控机，安装IndustrialIT DigiVis 6.2软件，操作员站使用以太网与过程站及其它设备进行通信，由于系统数据库为全局数据库，所以操作员站之间数据及画面完全可以共享。

2.2.2 工程师站

工程师站安装Control Builder F 6.2版本中文软件，Control Build F采用统一的系统全局数据库和交叉参考工具。Industrial IT系统过程控制站PS和现场控制器AC800F所需的各种控制算法和策略都是由Control Build F来组态的，并采用图形化的组态方法。ControlBuild F也用于对操作站人机接口功能的组态并还可直接对现场总线设备进行组态。该Control Builder F软件可以离线编程，在线修改参数，被修改的参数具备自动备份功能可以恢复;该软件还可以在线调试，可以单步运行、跟踪、仿真调试。工程师站使用以太网与过程站及其它设备进行通信，可以实现硬件编辑、过程站编程、操作员站组态一体化编程及调试。

3 过程控制站硬件设计

热风系统采用一对PM802作为冗余控制器，内部使用DigiNetP连接，确保数据同步。并通过Profibus总线下挂s800系列I/O模件，实现功能分散、危险分散。每一个控制器都有独立的电源模块SD802，每个SD823又来自于两个UPS，UPS又来自于分别两段380伏，这样就完全实现了电源的冗余备用。

现场控制器与S800 110站之间的通讯采用标准的，且容易扩展的Profibus DP现场总线协议，从AC800F现场控制器的Profibus模件（FI830）出来的Profibus DP线经过了冗余连接模件（RLM01），再连接到CI840卡件。这样使Profibus DP现场总线实现完全冗余方式，保证了数据通讯的可靠性。

4 控制系统软件程序组成与实现

依据工艺生产要求，每个热风炉有四种状态，分别为燃烧状态、闷炉状态、送风状态和换炉状态。由操作员站执行燃烧、闷炉、送风命令，通过程序控制来实现这四种状态的转换。

4.1 “闷炉一燃烧”的换炉程序及控制

热风炉处于闷炉状态，单炉所有阀门全部打在集中自动位置，且单炉执行打为自动方式，并操作“燃烧请求”。当废气阀前后的均压信号>9.8kPa时，打开废气阀，进行热风炉燃烧周期前的均压，直到废气阀前后的均压信号<9.8kPa后延时打开烟道阀。关闭废气阀后，打开助燃空气切断阀、高炉煤气燃烧阀，同时关高炉煤气放散。打开氮气吹扫阀，并延时20”后自动关闭。待氮气吹扫阀的关反馈回来，最后打开高炉煤气切断阀，使得单炉进入燃烧状态并开始燃烧计时。

4.2 “闷炉一送风” 的换炉程序及控制

热风炉处于闷炉状态，单炉所有阀门全部打在集中自动位置，且单炉执行打为自动方式，并操作“送风请求”。打开充压阀进行热风炉送风周期前的均压，待冷风切断阀前后均压信号≤ 9.8kPa时，并且延时打开热风切断阀。最后打开冷风切断阀，关闭充压阀，使得单炉进入送风状态并开始送风计时。

4.3 “燃烧一闷炉” 的换炉程序及控制

热风炉处于燃烧状态，单炉所有阀门全部打在集中自动位置，且单炉执行打为自动方式，并操作“闷炉请求”。关高炉煤气切断阀，开高炉煤气放散阀，延时关高炉煤气燃烧阀，助燃空气燃烧阀，关烟道阀。每一步动作反馈都是后一步动作的条件，例如关烟道必须同时有高炉煤气切断阀的关反馈、高炉煤气放散阀的开反馈、高炉煤气燃烧阀的关反馈和助燃空气燃烧阀的关反馈且助燃空气燃烧阀关位返回后才自动关烟道。

4.4 “送风一闷炉” 的换炉程序及控制

热风炉处于送风状态，单炉所有阀门全部打在集中自动位置，且单炉执行打为自动方式，操作“闷炉请求”。这时，两外两座热风炉至少有一座处于送风状态，进行操作的热风炉才会执行“闷炉请求”，以防止顶风机事故发生。执行“闷炉请求”后关冷风阀，延时关闭热风阀进入闷炉状态。

5 结束语

热风炉自投产以来，计算机自动化控制系统运行良好，特别是换炉程序运行稳定且灵活。整个自控系统经受住了长时间运行和而略环境的严格考验，设计达到了公司节约能源，降低成本，充分提高经济效益之目的。