论文导读：对其自动控制系统进行改进。改进，干法除尘自动控制系统的研究与应用。
关键词：自动控制系统功能，改进
1 前言
莱钢三座120吨转炉烟气净化及煤气回收采用干法除尘技术，干法除尘系统的设备在布置上基本分两部分：蒸发冷却器在转炉跨内，静电除尘器、风机、液压站、放散烟囱和煤气冷却器分布在厂房外。其中的每个设备都非常重要，哪个设备出现了问题都将影响整个系统的进行，而这些设备的维修需要一个漫长的过程，因此原有的控制系统已不能适应转炉炼钢生产的快速节奏和环保要求，为此我们通过研究，对其自动控制系统进行改进，对于三座转炉公用的斗式提升机和刮板输送机，增加一套备用细灰运输系统，蒸发冷却器部分增加一旁通管路，当主管上的水调节阀和切断阀出现故障时切换到主管，从而不影响烟气的冷却，新上一套4#静电除尘器系统，哪个炉子的静电除尘器出现问题时可以切换到4#静电除尘器，新上一套备用风机系统和4#风机切换站系统，哪个炉子的风机出现问题时可以切换到备用风机系统或4#风机切换站系统，从而不会影响生产的正常进行。
2 工艺流程简述
转炉炼钢过程中，氧气与碳反应生成具有高含量一氧化碳的尾气。由于与工艺相关的原因，加热期间的烟道气流量、烟道气成分和温度是不同的。在高热的转炉烟道气可被有效使用之前，必须对它进行冷却和除尘。离开转炉的主烟道气在余热锅炉中得到降温，出口可得到约为850℃的烟道气平均出口温度。水被直接喷入要被冷却的烟道气流中。应将喷水速率选择为能确保被转炉热烟道气完全汽化，同时借助于双介质喷嘴实现水的雾化。除了冷却转炉烟道气之外，由于烟道气速度减速和用水滴湿润粉尘的缘故，出现集尘。被收集的粉尘量取决于转炉工艺及在吹氧阶段添加石灰的速率和时间。从蒸发冷却器出来的200℃左右的烟道气进入静电除尘器。静电除尘器包括并排布置的集电电极和呈缺口的条状电极状的放电电极。在静电场的作用下，气体离子向地迁移，导致电流流动。这些负气体离子的一些依附在粉尘上，从而使它们依附在集电电极上。然后通过规定的间隔时间通过振打使粉尘沉积下来。为了防止粉尘沉积或湿度引起电飞弧，对静电场的绝缘子要进行加热。利用可调速的轴流风机实现烟道气的吸入控制，并根据气体分析仪检测的CO浓度来控制切换站将煤气送至烟囱或煤气柜，实现放散或回收的快速切换。论文参考，改进。图1简单的表示了干法除尘的工艺流程图
图1 干法除尘工艺流程图
3自动控制系统功能
3.1系统的控制功能和特点
整个干法除尘自动控制系统的一级自动化（基础自动化）采用SIMATIC S7－400PLC系统作为系统的中心，系统软件选择SIMATIC WINCC6.2和STEP7 5.4作为监控软件和编程软件，与转炉本体、余热锅炉等自动化系统进行联网通讯，组成以太网光纤环网，实现PLC与上位机之间的信号的传输、报警和数据采集等。根据干法除尘设备分散的特点，PLC按设备分布区域划分为主站和从站，从站为主PLC的远程扩展单元，主站放置在干法除尘电磁站内，控制蒸发冷却器及相应的排灰等的蒸发冷却器从站放置在主控楼的PLC室内，采用SIMATIC S7－300PLC系统，通过光缆与主站进行通讯，其它分站通过IM460-0和IM461-0接口模块与主站进行通讯。论文参考，改进。其中蒸发冷却器的旁通在PLC室的从站上，备用细灰运输系统、备用风机、4#静电除尘器、4#风机切换站系统在干法除尘公用PLC上，公用PLC亦分为主站和从站，均放置在干法除尘电磁站内，其中煤气冷却器部分的从站采用SIMATIC S7－300PLC系统，通过PROFIBUS电缆与主站通讯，其余两个从站通过IM460-0和IM461-0接口模块与主站进行通讯。另外三座转炉公用的斗式提升机和刮板输送机的控制在1#炉干法除尘PLC上，因此在进行1#炉干法除尘PLC维护时注意，只有在确认另外两个炉子都没有使用的情况下，才能对其PLC进行断电等操作。
3.2蒸发冷却器的喷水控制
首先应进入吹炼的准备阶段（加铁水或二次吹炼信号），在画面上反映为第三阶段（PHASE3）在第三阶段的基础上氧阀打开，开始吹炼，进入第四阶段（PHASE4）。氧阀打开后，蒸汽阀立即打开。论文参考，改进。同时因为炉内的碳氧反应，烟道气温度开始上升，当EC入口高于300度时，水阀打开，开始对烟道气喷水进行降温，此时调节阀的开度保持在默认值（开度50％，可调）。15秒后，水量调节控制器打开，再过5秒后，温度控制器（PID调节块）被激活为自动模式。吹氧结束后，一旦EC的入口温度低于预设值（默认为250度，可调），水阀关闭，温度控制器回到手动模式，水量调节控制器关闭。水阀关闭20秒并且停止吹氧120秒后，蒸汽阀关闭（为了保证系统中剩余的水被完全雾化）。进入第四阶段后（PHASE4），过90秒，自动进入第五阶段（PHASE5）：吹氧。在氧气阀关闭以后，系统认为一个冶炼周期结束，自动进入第六阶段（PHASE6）：吹氧结束。该阶段自我保持100秒后回到第一阶段（PHASE1）：停止冶炼。等待加铁水信号或二次吹炼信号来到时，再次进入第三阶段，重新开始一个循环。
3.3转炉的烟气流量控制
为了适应炼钢工艺，将炼钢过程分为不吹氧、预热、开始吹氧、吹氧、吹氧结束、炉口清理等六个阶段，分别设定各阶段由轴流风机的变频器控制的烟气流量，根据该设定值和炉口压力来实现转炉烟气流量的控制。
将吹氧量与炉口压力控制器的输出信号相乘所得到的值，加到各阶段烟气流量设定的串级比例控制器上。论文参考，改进。如果吹氧速度发生变化，这种比例控制能够通过炉口压力控制器的输出信号，确保烟气的流速在相同的比例上立即得到适应。
炉况的变化以及炉气温度等所导致的余热锅炉中的压力变化通过压力控制器对吹氧速度和烟气流量之间的比例关系加以修正来进行补偿。测量的烟气流量根据标准的条件进行压力和温度校正。此外，将喷入蒸发冷却器的水蒸汽含量从校正后的烟气流量中扣除，使得受控变量能够代表标准条件下干态的烟气流量。
烟气流量控制器的输出信号经过变频器控制轴流风机的转速。
3.4 切换站的压差控制和钟形阀的位置控制
在炼钢过程中，烟气放散或回收是由CO的浓度条件来触发切换的，通过切换站的两个分别通往煤气柜和烟囱的钟形阀的开启来实现控制。论文参考，改进。
在放散转回收之前，首先通过烟囱钟形阀对风机下游的压力进行憋压，直到高于煤气柜一定的压力才能进行回收操作;当回收切换至放散时，也必须保持一个小的正压，以防止煤气从煤气柜倒流，因此针对这两种不同的切换方式，在程序中也必须由具有两个不同设定值的差压控制回路来控制切换过程，该控制器的输出信号控制烟囱钟形阀的开度调节，使煤气柜钟形阀前后的压差达到相应的设定值，从而保证煤气在正常切换或紧急快速切换过程中均能实现无压力扰动切换。LT系统的烟气切换所需时间仅为8秒，如在作业过程中发生事故，烟气流可在3秒内被迅速地从通往煤气柜切换到通往火炬的通道里。论文参考，改进。
3.5 原控制系统与备用系统的切换
蒸发冷却器系统当水切断阀或切断阀出现故障时，可以切换到旁通，通过点击蒸发冷却器画面上的主管/旁通按钮来实现，旁通管路上有水流量计，切换以后则旁通的水流量参与喷水流量调节。
当三座转炉公用的斗式提升机和刮板输送机出现故障时，可以切换到备用细灰运输，通过切换到备用细灰运输画面启动设备来实现。
静电除尘器系统出现故障时，可以切换到4#静电除尘器，通过在每个炉子的4#静电除尘器画面上点击选择/放弃4#静电除尘器按钮来实现。只能有一个炉子选择，某一个炉子选择时，其它两个炉子必须放弃选择才能正常使用。
风机系统出现故障时，可以切换到备用风机系统，通过在每个炉子的备用风机画面上点击使用/不使用备用风机来实现。也可以切换到4#风机切换站系统，通过在每个炉子的4#风机画面上点击选择/放弃4#风机来实现，同样只能有一个炉子选择，某一个炉子选择时，其它两个炉子必须放弃选择才能正常使用。切换到4#风机切换站系统后，则煤气回收通过4#切换站来实现。
4 抗干扰功能的设计与实现
由于供电系统中有大量高次谐波存在，严重威胁控制系统的正常运行和通讯网络的实现、安全、稳定、畅通.为此设计中根据各种干扰源的情况，采取了以下抗干扰功能.
4．1 接地措施
计算机系统单独接地，接地电阻小于1.0欧姆，与电气接地分开，以防形成接地环在接地线上产生接地电流引起PLC误动作。
4．2 模拟量输入信号滤波
对系统模拟量输入信号在进入PLC模拟量通道以前，先经过信号隔离器消除通道中的串模干扰，提高了通道的信躁比。
4．3 模拟量通道屏蔽
模拟量信号的输入导线采用有内外屏蔽线的多芯双绞线电缆，在桥架中分开敷设，单端接地,有效地衰减了高频干扰,降低了辐射干扰和电磁偶合干扰，保证了有用信号正常传输.
4．4 通讯电缆设置
采用光缆通讯，防止对设备进行干扰，保证了系统的稳定性。
4．5设备安装部置
PLC柜与动力柜分别安装在不同的地点,PLC柜安装在操作室,动力柜安装在电气室,这样有效地减少了强电磁干扰.
5结束语
系统投运至今运行可靠，抗干扰技术的合理应用，保证了PLC设备和通讯网络在恶劣环境下的安全运行，特别是控制系统改进后，提高了系统的自动化水平，为炼钢赢得了宝贵的时间，同时也为设计和维护人员积累了宝贵的经验。
参考文献：
（1）潘新民、王燕芳微型计算机控制技术人民邮电出版社1999年
（2）皮壮行等可编程控制器系统设计与应用实例机械工业出版社2003年
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