济钢集团国际工程技术有限公司
1 概述
钢铁生产过程中，烧结工序占比冶金总能耗约12%左右，烧结机、冷却机废气温度在100℃-400℃之间，显热占烧结过程全部热支出的50%左右，烧结余热利用潜力巨大，有很好的经济效益和社会效益。集散控制系统（Distributed Control System）是管理烧结余热锅炉、汽轮发电机组的关键所在,是实现设备平稳运行、降低安全与生产事故发生的主要控制工具。
2 烧结余热利用工艺简介
烧结余热利用技术的工作原理是收集烧结冷却系统产生的中低温烟气送往余热锅炉，结合低温余热发电技术，用余热锅炉产生的过热蒸汽及饱和蒸汽来推动汽轮发电机组做功，实现余热利用。
本项目在不改变现有烧结工艺的前提下，对天柱钢铁2#烧结机进行余热利用，将产生的过热蒸汽供新建的12MW发电机组进行余热发电，同时将3#烧结机余热系统产生的饱和蒸汽作为补汽进汽轮机做功。
系统配置模式为：1+1+1，也就是1台竖冷窑余热锅炉+1台带冷机余热锅炉（已有的3#烧结机配套带冷机锅炉）+1套汽轮机发电机组。
3 NT6000控制系统组成
DCS系统由工程师站、操作员站、控制站、历史站、远程I/O站、现场总线、打印机等构成。本项目采用NT6000系列产品实现系统监控， DPU、电源、通讯均采用冗余配置，主DPU链路出现故障，备用DPU即由从变主, 继续工作，原主DPU故障解除后，作为备用DPU热备。
3.1 硬件配置
本项目采用一套工程师站+两套操作员配置模式，工程师站兼做操作员站。
3.1.1工程师站及操作员站硬件配置
工控机：Inter 奔腾处理器主频：3.3GHz，内存：8G，硬盘：500G，双网卡，可读写光驱。
显示器：23.5寸液晶显示器，1920*1280分辨率。
系统软件：Windows 7 专业版操作系统。
组态软件：KVIEW/DS V4.1
运行软件：KVIEW/RT V4.1
3.1.2控制器配置及功能
采用KM950A冗余控制器，通过输入模块接收信息，经过数字化处理由DPU按设定的程式进行数学运算和逻辑运算，并将运算结果通过输出模块输出给相应的执行元件，对生产过程进行控制。同时通过系统网络与过程自动化的设施相连，将所需的信息传送到过程自动化设备，并接受过程自动化设备发送过来的操作和管理信息。
I/O站：根据工艺流程，按区域子系统进行划分。输入模块接收工艺过程的各种检测参数和电气设备状态信息，输出模块将指令发送至执行单元。
3.2电源及接地
控制柜采用两路220V.AC电源进线，一路来自UPS电源，一路来自市电，通过电源分配板对柜内用电设备进行电源分配。工程师站，操作员站采用两路电源经过自动切换装置的供电方式。
控制系统的工作接地、安全保护接地与系统接地共用一组接地装置，接地装置的接地电阻≤1Ω，设置等电位连接网络。控制系统的系统地通过单独的接地线引至接地装置。
4 系统控制功能实现
NT6000控制系统的控制功能主要包括：数据采集系统、模拟量控制系统、顺序控制系统等。
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4.1 数据采集
按照工艺要求的采样速度，模／数转换精度及扫描周期，对生产过程的各种信息量(模拟量、开关量、脉冲量)进行采集、处理、运算、巡检及储存，并以文字、图表、曲线等形式组态成各种画面，通过HMI屏幕显示出来，向操作员及时提供机组运行状态的信息。具体功能有：
输入信息处理：包括正确性判断、数字滤波、非线性修正、工程单位变换、参数补偿、限值比较、越限时间累计及二次参数计算等。
HMI各种画面，图表显示：包括模拟图、曲线图、条形图(棒状图)、趋势图、成组参数显示及目录与一览表等。
记录与报表：包括系统事件记录、趋势记录、报警记录、事件顺序记录、事件追忆记录、定时制表、请求制表、及历史数据的存储和检索。
报警管理：包括报警确认、多种报警、可变的报警设定值、报警组报警优先级、报警总貌显示及报警闭锁。
操作指导：机组启停过程中，通过HMI画面和文字显示，显示启动条件，操作流程。当操作过程中程序中断或报警，将显示报警原因，闭锁程序，防止误操作。
4.2 连续控制
将锅炉作为控制对象，并同时向锅炉发出负荷指令，通过调节、控制、联锁、保护，满足机组安全启停和运行的要求，保持机组稳定地运行。本工程主要的模拟量控制有：①余热锅炉锅筒水位调节系统②过热蒸汽温度调节系统③凝汽器热井液位调节系统。
4.3 顺序控制
控制对象包括机组的电动机、电动阀、电磁阀和执行器等，将按子组级控制、单项控制方式考虑。各子组级控制的启、停能独立进行。运行人员能在HMI上选择自动程序控制或手动操作方式。在程序自动执行期间，出现任何故障或运行人员发出中断信号，可使正在运行的程序中断并回到安全状态，HMI上显示程序中断的故障原因。当选择手动操作方式时，通过预设置的许可条件，预防运行人员误操作。设备的联锁、保护指令具有最高优先级，手动指令则比自动指令优先，被控设备的"启动"、"停止"或"开"、"关"指令互相闭锁，且使被控设备向安全方向动作。保护和闭锁功能始终有效，不允许运行人员手动切除。本工程主要的顺序控制有：①余热锅炉给水泵控制②汽机抽真空系统控制③汽机高压交流启动泵控制④汽机交流润滑油泵控制⑤汽机交流润滑油泵控制⑥汽机直流润滑油泵控制⑦汽机凝结水泵控制⑧循环水泵控制。
4.4 紧急保护
对于紧急安全停机的控制项目，在操作台上还设有硬接线后备操作，其项目包括：紧急停汽轮机操作按钮、紧急停发电机操作按钮。
5 系统现场调试
当硬件安装完毕，系统供电、网络连接、接地实现可靠连接，就进入调试阶段。主要步骤如下：①系统可靠性确认②系统上电③组态及下装④系统测试⑤打点⑥设备调试⑦功能测试⑧连锁保护逻辑测试⑨系统联调后投入使用。
6 小结
NT6000系统基于对生产过程进行数据采集、连续控制、顺序控制、监控操作、人机对话和数据通信等, 其应用实现了整个烧结发电系统三电设备的在线实时监控、故障诊断、故障预报, 并提供了故障诊断系统信息指导功能。本套系统投入运行后，从实际运行效果看，大大降低了工作劳动强度，提高了系统运行的稳定性及可靠性，取得了良好的社会及经济效益。
【参考文献】
1.李兵 烧结余热利用技术开发及应用 中国科技纵横 2015-08上
论文作者:刘鑫杰
论文发表刊物:《科技尚品》2019年第3期
论文发表时间:2019/7/18
标签：余热论文; 系统论文; 锅炉论文; 汽机论文; 机组论文; 操作论文; 操作员论文; 《科技尚品》2019年第3期论文;