PLC技术在汽包自动补水系统中应用的重要性

摘要：汽包自动补水控制系统在钢铁冶金企业中的炼铁、炼钢、轧钢生产中的应用。

关键词：汽包自动补水；PLC控制技术；汽包液位的检测；三冲量的控制

中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 17-0000-01

PLC Technology Importance Application in the Drum Automatic Replenishment System

Zhang Zeren,He Jun

(Hanzhong Steel Group Technology Division,Hanzhong724207,China)

Abstract:Drum automatic water control system in the metallurgical enterprises in the steel iron and steel making,steel rolling applications.

Keywords:Drum automatic replenishment;PLC control technology;Drum liquid level detection;Three-impulse control

一、引言

汽包自动补水控制系统在钢铁冶金企业中的炼铁、炼钢、轧钢生产中都有着广泛的应用，并和其生产紧密联系。说明PLC控制技术在汽包自动补水系统中应用的重要性、和安全性。

二、工业汽包自动补水控制系统的任务、原理及实现方法

（一）任务。工业蒸汽锅炉汽包水位控制的任务是控制给水流量使其与蒸发量保持动态平衡，维持汽包水位在工艺允许的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件。水位过高，影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸，所以锅炉汽包水位必须严加控制。

（二）原理。汽包自动补水系统是计算机PLC程序控制系统通过检测水汽压力、汽包液位等运行物理量来自动控制汽包补水、排污、放散，保证汽包液位、压力处于安全、稳定工作范围内的现代化控制技术。

（三）实现方法（依本厂转炉汽包为例，过程如示图一）

1.汽包液位的检测。采用0-1000mm的双室平衡容器，将正、负压室与差压变送器（0-10kpa）高、低压端相连，变送器输出的4-20mA的电流信号送至模拟量模块，通过STEP7程序转换在上位机HM人机界面上显示出液面高度。PLC系统根据的生产设定的液位工艺参数，自动进行液位的补水、排水；或者由操作人员通过上位机WINCC仿真画面，手动控制给水阀、派水阀的开、关，将汽包的液位保持在400-600mm的液位中线附近。

2.汽包压力的检测。在汽包顶部开孔，通过引压管将蒸汽压力送至压力变送器（0-2.0Mpa），变送器输出的4-20mA的电流信号送至模拟量模块，通过STEP7程序转换在上位机HM人机界面上显示出汽包的压力。PLC系统根据的生产设定的压力工艺参数，自动进行汽包蒸汽放散阀的开、关控制，或者当压力高于0.6Mpa时，操作人员通过上位机WINCC仿真画面，手动控制放散阀的开、关，使汽包泻压、保压，以确保汽包压力控制在安全压力范围内。

通过PLC程序的顺序、逻辑控制功能，可以很方便地将汽包系统的各个回路都联系在一起，只要其中一个参数发生了变化，其他的参数会提前作出相应的变化。在汽包的系统中，首先发生变化的是蒸汽流量的变化，而蒸汽流量的变化会使蒸汽压力发生变化，蒸汽压力的变化同时会对汽包液位、炉膛负压产生一定的影响。当系统检测到蒸汽流量发生变化时，会在第一时间内作出一系列的参数的调整，以保证蒸汽流量变化后蒸汽压力、蒸汽液位及其他参数的稳定。我厂将汽包汽化专门列为转炉本体控制系统的一个主站，该主站主要完成对冶炼过程中产生蒸汽的压力、流量、温度及汽包液位、给水流量等参数的检测，控制汽包水位、汽包压力及给水量等，并由操作员站对过程信息进行实时监控。操作员站作为整个系统的人机界面，采用通用工业PC过程监控。WinCC能实现过程数据动态显示、参数设定、操作控制等功能，并具有过程信息归档、报警信息顺序显示、报表打印等功能。因此，通过HM人机界面的远程自动控制和操作，就很方便地实现了汽包自动补水的控制过程。为避免液位、压力及电动阀发生意外故障，我厂还在汽包上安装磁浮子式液位计，将液位画面通过摄像头送至主控室监视器；汽包顶部加装安全防爆阀；电动阀两侧安装旁路手动阀，这一系列措施的实施，大大提高了汽包的安全系数。

三、传统汽包补水原理和控制方法

我厂的炼铁锅炉汽包所产生的蒸汽主要是用来供给生活用汽、煤气预热、休风时轰赶管道煤气。由于管网比较长，要保证锅炉汽包产生的蒸汽压力足够大，又不对汽包的安全性能够成威胁，就必须更好地控制汽包的液位，使汽包内的压力处于汽包安全压力范围内。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚假水位现象，实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双冲量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。

四、PLC控制技术在汽包自动补水系统中应用的优劣及其重要性

PLC控制技术在汽包自动补水系统中的运用，有其显著的优越性。我厂将汽包汽化专门列为转炉本体控制系统的一个主站，该站与其它各站之间通过开放的Profibus-DP现场总线相连，很方便地实现顺序逻辑控制、联动联锁控制、以及信号传输、报警和数据采集等。由于整个系统完全采用软件智能控制，抗干扰能力强，信号转换过程中间环节少，结果精确，消除了二次显示仪表自身的误差，所以整个自动补水系统就显得更加的先进稳定。而且，由于采用了PLC进行控制，系统功能完善，结构先进合理，能耗小，扩展灵活，便于维护，可靠性高。极大地提高了企业的生产效率和经济效益，降低了成本，有效地保障了生产设备和人身的安全。这种新型技术的应用与传统的自动补水系统比较起来，无论从性能上、效率上都有着很强的优势。

五、结束语

PLC控制技术在汽包自动补水系统中的运用的重要性不单单体现在汽包自动补水控制这一狭小的领域内，在我厂的其它工业控制中也被广泛应用，都取得了很好的成效。相信，随着现代PLC控制技术的不断发展和完善，PLC控制技术将会延伸到其它更广阔的工业企业生产领域，为提高生产效率、保证生产稳定顺行，起着更加重要的作用。

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