自动控制系统在环冷机除尘设备的应用
2019-02-13魏东方
魏东方
（济钢集团国际工程技术有限公司，济南 250001）
1 现状分析
除尘器在烧结生产过程中，广泛应用。烧结机机尾系统多个扬尘点连续不断地产生扬尘，为有效捕集扬尘，在每个扬尘点设置吸尘罩及阀门，系统除尘设备为离线低压脉冲布袋除尘器，各收尘点收集到的含尘气体通过管道送至脉冲布袋除尘器，经除尘器净化后的空气进入除尘风机，由烟囱排放至大气。
为了提高除尘器的运行效率，治理烧结机机尾的扬尘问题，根据烧结工艺要求，通过电气控制系统，清灰方式采用压缩空气脉冲清灰。滤袋喷吹程序和控制时间等由PLC系统进行编程，由上位机上控制及显示，实现无人值守运行。
2 除尘器电气控制系统配置
本系统包含从除尘站配套电控柜、PLC柜（含UPS）、机旁操作箱到除尘站所有的电气设备（包括照明、防雷系统）、仪表、自动化控制系统的软件、硬件、除尘器入口设压力、温度检测，除尘器出口设压力检测。
2.1 PLC控制系统
（1）除尘器、风机共用一套控制系统，设置机旁控制箱、机房控制柜及人机界面，设有过程监控、报警、在线修改参数及操作，所有操作控制、参数显示均在主控室上位机界面显示。
（2）PLC控制系统采用西门子S7-300系列，远程接口模板6ES7 153-2BA10-OXBO，远程IO网络采用ProfiBus现场总线，交换机，I/0模块。PLC柜内接线模拟量信号采用0.75mm2多芯软线，开关量信号采用1.0mm2单芯导线，控制器CPU负荷率不大于50%。
2.2 电气控制系统
（1）PLC系统（CPU采用西门子S7-300系列）
（2）压力、差压变送器
（3）机旁控制箱（不锈钢外壳）
（4）配套编程软件step7及上位监控软件各一套
（5）UPS电源，断电延时30分钟，6kVA
（6）电控设备的防护等级：所有现场操作箱、控制箱防护等级为IP54。所有电机绝缘等级为F级，防护等级为IP54。主要电控设备如下：低压配电柜1台，压力变送器（HART协议）2台，Pt100热电阻2支，机旁控制箱3台，照明配电箱1台，动力检修箱1台，除尘器照明设施1套。
2.3 其它技术特点
（1）控制系统各分布站配电源模块，为分布模块单独供电。
（2）UPS电源采用6kVA，配30min延时电池组。
（3）仪表信号电缆与电力电缆分槽或分层敷设。
（4）单体仪表设备供电全部单独采用双极自动开关供电，不采用开关型端子式。
（5）仪表供电：所有仪表设备使用的220VAC电源的一次交流端由在线式UPS统一供出。
3 除尘器电气控制系统技术要求
3.1 除尘器结构及性能要求
（1）除尘器具备离线清灰功能，考虑在线检修。
（2）脉冲阀采用3″淹没阀，配套先导式电磁阀。
（3）提升阀采用圆盘式，配置无油缓冲气缸，带限位开关。
（4）压力、压差系统由测压孔、球阀、管道和测压装置组成，各室测压采用U型管压力计；除尘器进出口压差采用压力变送器测定，信号送控制系统。
（5）除尘器设照明、防雷及接地装置。
（6）除尘器的清灰控制、提升阀状态、除尘器灰斗料位、集中储灰仓料位、振打电机动作、进出口压力、压缩空气压力信号均可远传并由PLC控制系统完成。
3.2 除尘器电气、仪表设备要求
（1）除尘器的清灰控制
除尘器采用脉冲离线清灰方式，除尘器的清灰程序、间隔均应可调。采用手动和自动两种清灰方式，其中自动清灰采用压差、定时、混合型（压差、定时混合控制，压差优先）三种控制措施，通常情况下采用自动控制方式。
（2）除尘器卸灰控制
除尘器卸灰采用手动和自动两种卸灰方式，其中自动卸灰采用时间和料位两种控制方式，卸灰周期现场可调。
（3）除尘器输灰控制
除尘器输灰采用手动、半自动和自动三种输灰方式，其中自动输灰采用刮板机与除尘器卸灰阀连锁控制，开、停时，输灰机与卸灰阀间的相对滞后时间可调，选择开关的位置检测点全部引进PLC检测。
3.3 除尘器设备检测、控制要求
（1）除尘器灰斗高、低料位检测，上位机显示。
（2）除尘器进、出口压力检测，上位机显示；在上位机显示除尘器进、出口压差。
3.4 除尘器仪表选型
（1）料位计采用射频导纳料位计。
（2）各类压力、差压测量采用智能型压力、差压变送器，带数字表头现场显示压力值，精度要求±0.075%。
（3）监控、显示：灰斗料位、除尘器压力、温度的检测、监控在PLC上监控、显示。
4 运行效果分析
根据运行情况，风机入口阀门开度98%时，除尘风机电机达到额定电流。除尘器本体各项参数正常，设备状态良好，系统运行稳定。通过现场除尘点改造以及风量调整，烧结机尾扬尘情况得到明显改善，环冷机烟气含尘量也达到了环保的要求。
本项目获得了提高环冷机的除尘效果、治理烧结机机尾的扬尘问题的目的，通过电气控制系统在除尘系统中的应用，提高了环境除尘器的稳定性，实现了除尘器无人值守的安全稳定运行，具有显著的经济及社会效益。
