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球團(tuán)豎爐煤氣安全控制系統(tǒng)的應(yīng)用

文檔作者：王慶河韓萬鵬文檔來源： 1濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司 2山東省章丘市電業(yè)局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月11日
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第34卷第5期
2012年10月
山 東
Shandong
冶 金
Metallurgy
Vo1．34 No．5
October 2012

球團(tuán)豎爐煤氣安全控制系統(tǒng)的應(yīng)用
王慶河 ，韓萬鵬
(1濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南250101；2山東省章丘市電業(yè)局，山東濟(jì)南250200)
摘要：采用電液聯(lián)動快速切斷閥作為關(guān)鍵設(shè)備，對原豎爐DCS自動控制系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，編程實(shí)現(xiàn)了空氣和煤氣低壓“3取
2”邏輯聯(lián)鎖控制，在異常情況下可以快速切斷煤氣，除塵風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)等設(shè)備聯(lián)鎖停機(jī)。系統(tǒng)投運(yùn)后，多次避
免了生產(chǎn)和安全事故，為球團(tuán)豎爐的安全生產(chǎn)提供了保障。
關(guān)鍵詞：球團(tuán)豎爐；煤氣安全控制系統(tǒng)；DCS系統(tǒng)；電液聯(lián)動切斷閥
中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004—4620(2012)05—0068—02
1 前言
濟(jì)鋼煉鐵廠共有4座球團(tuán)豎爐，在豎爐煤氣安
全控制方面，原來完全依賴人工操作，歷史上曾先后
出現(xiàn)過煤氣爆炸、烘床平臺高溫廢氣溢出等安全險
肇事故，給人身和設(shè)備安全帶來了巨大威脅。隨著
“職業(yè)安全與環(huán)保體系認(rèn)證”的不斷深人開展，球團(tuán)
豎爐的安全控制已成為安全與生產(chǎn)部門關(guān)注的焦
點(diǎn)。為此，設(shè)計采用電液聯(lián)動快速切斷閥作為關(guān)鍵
設(shè)備，利用DCS系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)異常情況下煤氣快速
切斷，除塵風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)等設(shè)備聯(lián)合動
作，以保證安全生產(chǎn)。
2 控制系統(tǒng)構(gòu)成及原理
球團(tuán)豎爐煤氣安全控制系統(tǒng)由DCS控制系統(tǒng)、
電液聯(lián)動快速切斷閥、除塵風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)
機(jī)電控部分、壓力檢測儀表等組成，所有儀表及電氣
設(shè)備信號均接入DCS系統(tǒng)，由DCS系統(tǒng)對設(shè)備狀態(tài)
及儀表信號進(jìn)行實(shí)時檢測，DCS系統(tǒng)對狀態(tài)進(jìn)行判
斷，并對異常情況進(jìn)行處理，達(dá)到安全控制的目的。
控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。
壓力變送除塵助燃冷卻快速
器1～6 風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)切斷閥
圖1 煤氣安全控制系統(tǒng)
收稿日期：2012—02—08
作者簡介：王慶河，男，1972年生，2010年畢業(yè)于山東大學(xué)控制工程
專業(yè)，工程碩士?，F(xiàn)為濟(jì)鋼計量管理部科長，高級工程師，從事自
動化儀表技術(shù)管理工作。
68
選用德國法奧克(Fahlke)公司SEHAZ—D一1—
125一SP型電液聯(lián)動快速切斷閥，該閥采用一體化設(shè)
計，結(jié)構(gòu)緊湊。閥芯為三偏心結(jié)構(gòu)，層疊式雙向密
封，閥座環(huán)采用浮動式設(shè)計，閥座環(huán)與閥座無摩擦并
自補(bǔ)償流程溫度的變化；工作電源230 VAC，控制電
源24 VDC；關(guān)斷力矩300 kN·m，關(guān)斷時間1～4 s可
調(diào)，安全防爆等級為ExdlIB T4；開啟時采用電液聯(lián)
動提供動作能量，關(guān)閉時采用蓄能器供給液壓快關(guān)
回路的驅(qū)動能量。蓄能器一個保壓過程只能使閥完
成一個開行程和一個關(guān)行程，當(dāng)油壓<4 MPa時油
泵自動開啟并充油。該閥門具有失電后手動操作、
本地手動操作、遠(yuǎn)程自動操作等多種操作模式，通過
機(jī)旁本地／遠(yuǎn)程操作旋鈕選擇本地手動操作或遠(yuǎn)程
自動模式。遠(yuǎn)程自動模式可以接收DCS系統(tǒng)的開
閥／關(guān)閥信號；本地手動模式，可以通過本地的開閥、
關(guān)閉按鈕來動作；當(dāng)失電時，也可以用手動泵進(jìn)行加
壓開啟閥門。另外，閥門還設(shè)置電壓錯誤信號、油位
浮子開關(guān)信號、開閥到位信號、關(guān)閥到位信號等狀態(tài)
點(diǎn)，報告閥門目前的狀態(tài)。
控制系統(tǒng)采用原豎爐DCS系統(tǒng)，為滿足新增設(shè)
備的檢測與控制需要，在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了部分
I／O板卡，開關(guān)量信號檢測采用SP363電壓信號輸入
卡，開關(guān)量輸出采用SP364繼電器輸出卡，壓力信號
檢測采用SP313電流信號輸入卡。通過對原有系統(tǒng)
軟件進(jìn)行修改完善，新增加了下列安全控制功能。
1)空氣、煤氣低壓聯(lián)鎖。在各豎爐空氣、煤氣的
總管和兩燃燒室支管各裝有1塊壓力變送器，用于
檢測管道壓力，并接人至DCS系統(tǒng)。由于煤氣、空
氣各有3個壓力檢測點(diǎn)位于連通的管道上，當(dāng)管道
介質(zhì)壓力低的時候，3個檢測點(diǎn)的壓力均低。如果
某個壓力檢測點(diǎn)故障時會出現(xiàn)1個數(shù)據(jù)異常，其他2
個檢測點(diǎn)數(shù)據(jù)仍正常。所以為了保證控制的安全
和可靠性，在聯(lián)鎖邏輯上采用了“3取2”的方式，即
當(dāng)同時有2個同介質(zhì)壓力數(shù)據(jù)低于壓力下限值時系
王慶河等 球團(tuán)豎爐煤氣安全控制系統(tǒng)的應(yīng)用 2012年第5期
統(tǒng)才產(chǎn)生聯(lián)鎖動作，其他情況僅給出畫面報警。此
方式確保了控制動作的準(zhǔn)確性，同時避免了檢測設(shè)
備損壞造成誤動作的可能，也給儀表在線維護(hù)提供
了便利條件。
2)煤氣快速切斷閥的控制。煤氣快速切斷閥控
制電源為24 VDC，正常生產(chǎn)狀態(tài)下輸出得電，閥門
保持打開狀態(tài)，當(dāng)需要切斷閥門時控制輸出失電發(fā)
出切斷指令。煤氣快速切斷閥切斷控制邏輯包括：
煤氣壓力低“3取2”聯(lián)鎖條件滿足，立即發(fā)出切斷指
令切斷閥門；空氣壓力低，聯(lián)鎖條件滿足，立即發(fā)出
切斷指令切斷閥門；助燃風(fēng)機(jī)停機(jī)后，立即發(fā)出切斷
指令切斷閥門；除塵風(fēng)機(jī)停機(jī)后，立即發(fā)出切斷指令
切斷閥門；當(dāng)某一快速切斷閥故障關(guān)閉時，立即發(fā)出
切斷指令切斷同爐的另一閥門；當(dāng)操作人員在操作
計算機(jī)上手動關(guān)閉閥門時，立即發(fā)出切斷指令切斷
閥門；操作人員通過切斷閥機(jī)旁操作按鈕關(guān)閉閥門；
當(dāng)切斷閥控制指令丟失或失電時，切斷閥自行切斷。
煤氣切斷閥關(guān)閉后，不管外界條件如何變化，切
斷閥將處于有效切斷狀態(tài)，不再自動打開。切斷閥
打開需要由人工操作，當(dāng)操作人員確認(rèn)系統(tǒng)一切正
常時，通過操作計算機(jī)發(fā)出手動打開閥門指令。
3)助燃風(fēng)機(jī)停機(jī)控制。助燃風(fēng)機(jī)在出現(xiàn)故障時
會聯(lián)鎖停機(jī)，停機(jī)控制邏輯包括：除塵風(fēng)機(jī)停機(jī)，延
時10 S停止助燃風(fēng)機(jī)；當(dāng)某一快速切斷閥故障關(guān)閉
時，延時120 S停止助燃風(fēng)機(jī)；當(dāng)操作人員在操作計
算機(jī)上手動操作時，助燃風(fēng)機(jī)立即停止。
4)冷卻風(fēng)機(jī)停機(jī)控制。冷卻風(fēng)機(jī)在出現(xiàn)故障時
會聯(lián)鎖停機(jī)，停機(jī)控制邏輯包括：除塵風(fēng)機(jī)停機(jī)，立
即停止冷卻風(fēng)機(jī)；助燃風(fēng)機(jī)停機(jī)，立即停止冷卻風(fēng)
機(jī)；當(dāng)操作人員手動操作停止冷卻風(fēng)機(jī)時，冷卻風(fēng)機(jī)
立即停I匕。
(上接第67頁)通過對原戰(zhàn)略合作單位的評價，與優(yōu)
秀的戰(zhàn)略合作單位直接簽訂2 a或3 a的戰(zhàn)略合作協(xié)
議，加大降成本的空間和可實(shí)施度。也可相互簽訂
戰(zhàn)略合作協(xié)議，相互利用對方產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)利益共享。
3 系統(tǒng)特點(diǎn)
1)系統(tǒng)采用電液聯(lián)動快速切閥并進(jìn)行了自動控
制，解決了事故狀態(tài)下煤氣不能自動切斷的難題。
切斷時間<4 S，關(guān)閉力矩大、切斷可靠、零泄露。
2)系統(tǒng)采用了空氣和煤氣壓力低聯(lián)鎖控制，避
免了煤氣進(jìn)入空氣管道或空氣進(jìn)入煤氣管道而引起
的爆燃或爆炸，“3取2”邏輯提高了切斷的有效性和
可靠性。
3)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了除塵風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)、
快速切斷閥間的聯(lián)鎖控制，有效避免了煤氣爆炸、火
災(zāi)、中毒事故和高溫廢氣溢出火災(zāi)事故。
4)系統(tǒng)采用DCS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時
監(jiān)測和控制。同時為了確保安全萬無一失，在控制
邏輯設(shè)計上考慮了各種可能因素，確保煤氣快切斷
閥及其他設(shè)備能夠在事故狀態(tài)下快速按順序關(guān)閉或
停止，當(dāng)影響因素消除后，由人工進(jìn)行開啟動作，系
統(tǒng)對整個開啟順序進(jìn)行檢查與限制。
5)系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程自動、遠(yuǎn)程手動、現(xiàn)場手動等多
種控制方式，操作方便、靈活。可以根據(jù)現(xiàn)場情況采
用不同的控制方式，正常情況下系統(tǒng)采用全自動控
制方式。當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備原因影響系統(tǒng)運(yùn)行時，可以禁
止部分聯(lián)鎖功能，以保證其他設(shè)備的運(yùn)行不受影響。
4 結(jié)語
2009年8月底完成了3座豎爐安全控制項目，
系統(tǒng)投運(yùn)至今運(yùn)行正常，穩(wěn)定可靠。在多次出現(xiàn)煤
氣壓力低、除塵風(fēng)機(jī)停機(jī)等異常情況下，系統(tǒng)均能按
照安全控制的要求及時切斷煤氣、停止助燃風(fēng)機(jī)和
冷卻風(fēng)機(jī)，避免了生產(chǎn)和安全事故，為球團(tuán)豎爐的安
全、高效生產(chǎn)提供了良好的安全環(huán)境。
濟(jì)鋼實(shí)施年度戰(zhàn)略協(xié)議，2011年采購備件電
機(jī)、潛污泵、施耐德產(chǎn)品、GE模塊、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)備件、
報警器、天車調(diào)速控制器、天車聯(lián)動臺等16大類(23
個品種)，年降成本500多萬元。
Annual Strategic Procurem ent M odel of Consumables Class Equipment Spare
Parts in Jinan Steel
D0NG Fadao
(The Equipment Department ofJinan Iron and Steel Group Corporation，Jinan 250101，China)
Abstract：Jinan Iron and Steel of low—value consumable type of equipment spare parts to the implementation of the annual tender，in
the selection of the strategic CO—operation with specific requirements，and to take effective strategic CO—operation with product
quality，price，service，safety，evaluation，clean etc．binding means，sorting through statistics， public bidding，and refinement of the
contract，signed an agreement with the strategic cooperative units．Annual implementation of the strategy to increase the space to
reduce costs，stable product quality，and in 201 1 to reduce costs over 500 million Yuan fRMB)．
Key words"low—value consumables；equipment spare parts；annual strategic procurement；costs；product quality
69

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