李恒昆 郭 韬

（昆明钢铁集团 动力能源分公司，云南 昆明650302）

1 控制系统介绍

西门子公司推出了S7-200、S7-300、S7-400 等系列PLC， 各系列PLC 都有各自的优劣势， 其中S7-400H 系列PLC 是西门子公司推出的适用于中高档性能控制领域的PLC，具有热备冗余、易扩展、容错性和通讯能力强等的特性，尤其以热备冗余性能适合控制要求较高的系统使用。 选用S7-400H 系列CPU 搭配S7-300 系列I/O 模块，既能降低控制系统硬件成本，还能把S7-400H 系列PLC 的优势发挥到极致，该种搭配既继承了S7-300 系列模块的低价位， 又很好的发挥了S7-400H 系列CPU 的热备冗余及稳定性能。 昆钢新区煤气柜属于高度危险源区域，对控制系统的稳定性要求非常高，但还要考虑到控制系统的成本控制，故此选用该种搭配的选型。

2 工艺流程介绍

转炉煤气柜作为转炉煤气管网平衡的缓冲装置，合理的利用好转炉煤气柜对于转炉煤气的高效回收利用起到至关重要的作用。首先转炉煤气经过一次除尘系统进行初步的煤气回收系统后进入管网，在进入气柜之前进行煤气中氧气含量的再次检测确定煤气质量是否满足要求，满足要求则结合当时的气柜中煤气容量进行合理的取舍，如果煤气柜符合进气要求，煤气质量达标，则开启煤气柜进口进口阀，关闭放散阀，煤气回收进去气柜。合理控制进出气柜的煤气，保证气柜内煤气在控制范围内，原则上在保证安全的前提下，最大限度的回收来自转炉的煤气。 回收后的煤气从气柜出来后经过加压机加压后送入25MW 发电站进行发电，紧急情况下可通过柜后放散进行紧急放散。

3 控制联锁介绍

3.1 进口阀阀门控制联锁

当煤气柜控制参数同时满足一下条件时： 煤气中O2的含量低于1.9%、煤气管网压力正常、煤气柜柜容小于70000M3、煤气柜没有拒绝回收、煤气入口温度小于70℃，煤气柜进口阀打开，放散阀关闭，煤气柜开始回收煤气。 当煤气柜柜容高于70000M3入口温度大于60℃时自动输出停止回收信号，煤气回收停止。

3.2 煤气柜柜容控制

煤气柜柜容始终根据生产情况实时控制在10000-65000M3之间安全运行，当煤气柜容高于65000M3或低于10000M3时，系统报警提示。 煤气柜内压力控制在2.75kPa 左右， 但煤气柜内柜容高于70000 M3时拒绝回收煤气，当煤气柜柜容低于8000M3停止加压机，关闭送入发电厂的煤气出口阀，保持煤气柜最低极限控制容积，特殊情况下紧急充入氮气维持转炉煤气柜的的安全。

3.3 煤气柜变频加压机控制

正常情况下，变频加压机采用手动控制的方式调节管网压力保证供给终端电厂用户的煤气压力平衡，可根据煤气压力的高低适度调节煤气加压机的工作频率，最大限度发电的同时，保证煤气管网的压力平衡。 加压机在自动模式时，可根据没输送到煤气管网压力和流量及相应设定值自动调整煤气加压机工作频率，自动完成对输送给用户的煤气压力。 当送入用户的煤气压力高于设定压力时，可通过放散塔紧急放散泄压。

3.4 煤气柜和转炉一次风机的配合

煤气柜根据煤气柜的情况，可选择手动向转炉风机发送拒绝或者允许回收煤气的信号，转炉风机收到拒绝回收信号时，煤气将从转炉风机直接放散，煤气柜工作正常的时候将给转炉风机系统送去气柜允许回收煤气的信号，转炉风机系统根据生产情况进行综合判断后回收煤气。通过煤气柜监控监控上位机可以看见转炉煤气回收系统三通阀动作情况，并有相应的声音提醒。

3.5 煤气柜和发电厂的协同

正常情况下， 煤气柜提供常规压力和流量的煤气流量供电厂使用，但煤气回收数量较多和回收不足时及时通知发电厂就行适当的调节，气柜操作室也根据情况实时调节加压机的频率来调节管网流量。

3.6 活塞升降速度的控制

由于活塞的升降速度能间接反应出活塞的运行情况，能实时提醒操作人员注意观测煤气柜容的变化情况，由于检测系统的精度、灵敏度的影响以及活塞在升降时受到机械作用力, 柜位信号变化很大, 甚至在升降柜时出现相反方向的信号,不利于监视与控制。 为了消除这几方面的影响,采用了程序判断滤波方法,即把每次采样值与上一次进行比较(An-An-1)，同时将每5 次的采样结果进行平均计算,并除以采样周期,所得最终结果即为活塞升降速度。 活塞速度变化较大时发出声光报警提醒操作人员注意观察是否活塞动作存在异常。

4 监控画面、历史趋势记录介绍

由于煤气柜属于非常危险的的区域，控制参数不但要根据工艺条件进行有效的联锁之外，还需要对数据进行记录分析，方便工程技术人员及时分析控制中存在的不足和仪表上存在的问题，同时在事故时能够提供最真实的数据供事故原因查找分析。 只要在西门子WINCC7.0 组态软件上进行简单的配置即可轻松实现对控制系统各个参数的历史趋势记录，还可以根据需要进行采样周期的设置，完全能满足实时数据记录的目的，也能保证事故状态下的历史趋势记录。

5 结语

S7-400H PLC 在国内工业领域中的广泛应用， 使得越来越多的用户选择了使用S7-400H 控制系统， 该控制系统在昆钢新区80000M3 转炉煤气柜使用至今， 稳定性和可靠性得到很好的验证，为昆钢新区煤气的的回收创造了良好的条件，同时也为节能降耗工作做出了贡献。该系统良好的开放性及易学性，适合更好的推广和维护，同时也适合二次开发人员根据需要开发出各种控制系统软件。