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煤气鼓风机组自动控制系统优化

文档作者：张述洪卞新亮孙华玉刘成汇文档来源：山钢股份济南分公司		点击数：	更新时间： 2021年03月11日
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第37卷第5期
2015年1O月
山 东
Shandong
冶 金
Metallurgy
Vol-37 No．5
October 2015
煤气鼓风机组自动控制系统优化
张述洪，卞新亮，孙华玉，刘成汇
(山钢股份济南分公司，山东济南250101)
摘要：焦炉煤气鼓风机组自动控制系统采)TJABB AC 800F DCS控制系统，主要完成鼓风机组电气控制、控制逻辑，可实现
鼓风机组辅助油泵控制、盘车电机控制、吸力调节及安全运行和连锁保护等功能。优化改进后，各检测点准确有效，安全连
锁控制有效稳定运行，满足鼓风机设备的控制要求。
关键词：煤气鼓风机；控制系统；连锁控制；自动调节 量
中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1004—4620(2015)05—0061—02
1 前言
山钢股份济南分公司化工厂煤气鼓风机是焦
炉生产的心脏设施，它肩负着焦炉煤气处理的重要
任务。由于焦炉系统为连续生产，要求其配套设施
必须先进、可靠、稳定，以确保焦炉及化产系统的安
全生产。目前一系统化产2 、3 煤气鼓风机是德国
西门子公司的SL7．0a型单级离心式煤气风机，控制
系统使用的是ABB公司的AC 800F集散控制系统，
随着3 、 焦炉停产，煤气发生量从8万m 降为5万
nl ，煤气鼓风机从原来开2台优化为1台，因此，煤气
鼓风机控制需要进一步优化改进。
2 工艺系统简介
本鼓风机组包括离心式通风机、变速箱、电动
机三大部分。辅助系统有辅助油泵、盘车电机、前
导叶装置等。在各连锁条件满足的情况下风机采
用直接启动方式，当转速达到额定转速时，通过控
制前导叶装置调节风机人口导叶开度，以保障焦炉
生产要求的初冷前煤气压力保持在一1．2 kPa。
润滑油系统是当风机要正常运转时，为整台机
组各轴系提供润滑用油。盘车电机在风机停时，驱
动转轴，维持传动系统轴的平衡。前导叶装置通过
控制机构驱动伺服马达运转来调节风机入口导叶
开度，以达到调节风机吸力的目的。
3 控制系统组成
焦炉煤气鼓风机组自动控制系统采用ABB AC
800F DCS控制系统，其中主要完成系统的电气控
制、控制逻辑的实现，各控制参数均通过I／O模块进
行采集；设备的集中监视与操作通过HMI上的VIS
收稿日期：2015—08—17
作者简介：张述洪，男，1970年生，1991年毕业于山东省冶金工业学
校计算机应用专业；2014年毕业于北京理工大学软件工程专业，硕
士。现为济钢装备部工程师，从事设备管理工作。
画面进行，两台HMI互为备用，共享操作。
3．1 系统硬件配置
自动化控制系统由1个控制器及2个I／O子站
组成，其中电气和仪表各为1个子站；各子站采用
ProfiBus DP通信协议与AC 800F控制器进行通信；
控制器通过EI803F以太网模块与操作员站、工程师
站以及其它控制系统进行通信。DCS柜安装在煤气
风机操作室，现场来的电缆先接入放在风机房配电
室的端子柜，再由端子柜接至DCS柜。
3．2 系统软件配置
DCS系统采用Contronll Buid F 9．1编程软件，运
用LD梯形逻辑控制及FBD功能块相结合的编程方
式来实现对各设备的起停和保护，利用FBD功能块
模拟量处理功能来完成模拟量的采集及处理。
上位监控软件采用服务器与客户机二合一的
DigVIS监控软件，运行在WINDOWSXP平台上，HMI
登陆、退出、帮助按钮，并赋予操作人员不同的操作
级别。各类人员根据不同的权限进行不同的操作，
操作人员权利较小，仅能对画面进行浏览操作。
4 系统主要控制功能
4．1 辅助油泵控制功能
通过DCS的模拟量采集模块AI810，将现场采
集来的4～20 mA的模拟信号转换成工程信号，DCS
程序实时比较检测的润滑油压瞬时量与设定值，通
过运算比较，由数字量输出模块DO 810控制润滑油
泵的起停。当润滑油压<0．14 MPa时，1 (2 )油泵自
动启动；当鼓风机运行后20 s油泵自动停止，改为轴
流油泵自供油。
DCS通过比较实时检测的润滑油油箱温度与液
位瞬时值与设定值，当润滑油箱加热器自动控制、
且液位不低时，油箱温度<10 oC，电接点温度计接
点接通，加热器启动；油箱温度>80 oC，电接点温度
计接点断开，加热器停止。
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第37卷
4．2 盘车电机控制功能
盘车电机投入自动时，通过DCS的数字量模块
DI810及模拟量采集模块AI810，分别将风机运行信
号、转速信号、油压信号、轴承温度信号、定子绕组
温度信号、振动信号、位移信号、开盖保护信号等采
集到控制系统中，在DCS程序内部进行判断。在风
机停机状态下，油压不低于0．14 MPa、轴承温度低于
80℃、定子绕组温度低于95℃、振动小于49 m、位
移<±0,2 mm、开盖保护信号未到的情况下，转速信
号小于300 r／s时，程序输出盘车电机运行命令，通
过数量输出模块DO810，控制盘车电机运行。需要
停机时，改为手动控制，进行停机操作控制。
4．3 吸力调节及安全运行功能
根据工艺情况，要求初冷器前煤气压力控制
在一1．5 kPa，通过调整煤气大循环管、小循环管闸阀
开度进行煤气量粗调，通过PID控制煤气鼓风机人
口导叶开度进行精调，同时保证煤气停机时，入口
导叶必须关闭，从而保障设备安全。
主要回路调节有：2 和3 风机初冷器前煤气压
力调节各1个。控制方式单回路调节，通过PID控
制煤气鼓风机人口导叶开度进行精调。因控制参
数初冷前煤气压力为负压，前导叶装置控制的动作
方式为：鼓风机导叶开度增大，初冷器前压力减小
(吸力变大)；鼓风机导叶开度减小，初冷器前煤气
压力增大(吸力减小)，导叶开度调节目的是为了维
持初冷前压力在一1．2 kPa左右。
为保证前导叶装置在自动状态不因吸力的异
常波动导致焦炉放散或憋停风机的恶劣情况发生，
在程序内对PID参数进行优化设定，确保自动状态
下不出现导叶全开或全关的状况。
为防止控制系统模块故障导致前导向装置指
令信号丢失，而造成前导叶装置关闭，焦炉短时放
散的问题发生，设置前导叶装置断线监浈0功能，使
导叶电动执行结构自动检测控制指令信号，一旦检
测到指令信号丢失，导叶将保持在现有位置，以此
实现控制系统故障状态下的煤气压力保证。
4．4 连锁保护功能
煤气鼓风机连锁保护功能由两部分组成。1)
开机保护功能，主要包括前导叶装置关到位、润滑
油压不低于0．14 MPa、润滑油温低于55 cc、油箱液
位许可(开关量)、轴承温度低于80℃、定子绕组温
度低于95℃、主回路合闸允许(开关量)等。2)运行
状态下紧急停机保护功能，主要包括润滑油压低于
0．1 MPa、轴承温度高于100 oC、定子绕组温度高于
130℃、振动大于72 m、位移>±0．4 mm、鼓风机人
口煤气温度高于53℃等。
以上连锁保护功能均通过DCS的数字量模块
及模拟量采集模块采集现场检测仪表信号，在程序
内部进行处理，并通过输出模块实现远程控制。
5 结语
、3 焦炉鼓风机组现均已投产使用，整套系统
稳定可靠。控制功能优化改进后，各检测点准确有
效，安全连锁控制有效稳定运行，提高了关键岗位、
关键设备的可靠性与稳定性，实现了初冷前煤气吸
力精准调节控制，在哪降低系统能耗同时有效减少
焦炉烟尘泄漏。完善的安全保护功能有效预防焦
炉放散环保事故，环境效益与社会效益突出。
Optimization of Automatic Control System for Coal Gas Compressor
ZHANG Shuhong，BIAN Xinliang，SUN Huayu，LIU Chenghui
(Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co．，Ltd．，Jinan 250101，China)
Abstract：The ABB AC 800F DCS control system was adopted in automatic control for coal gas compressor．The main function is
electric control and control logic for gas compressor．W hich can realize the auxiliary 0il pump contro1．
turning motor contro1．suction
control and safe operation and chain protection，and SO on． After optimization，every detection point is accurate，and safety chain
control is effective and stable operation，it can meet the demands of equipment control for coal gas compressor．
Key WO~S：coal gas compressor；distribution control system；chain control function；automatic regulation
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(上接第60页)
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Application of M SA in M onitoring One-meter Telemeter
LI Fanghong，LIU Ping，ZHAO Wenhong，XIA Jianhua
(The Measure and Quality Control Center ofJinan Branch Company ofShandong Iron and Steel Co．，Ltd．，Jinan 250101，China)
Abstract：The application of measure system analysis in monitoring one-meter telemeter was described in this paper．Based on this
method，any occurrent failure can be found out immediately．However it is dificult to distinguish those failure using conventional
Trace—Source Method or daily examination and repair．Furthermore，the failure causation becomes quite clear SO that the relevant
countermeasure can be carried out to avoid failure．As a result，this application helps Measure System achieve process control and
better reliabilities ultimately．
Key WO~ S：measure system analysis；measure system；one-meter telemeter；monitor

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