На сегодняшний день уровень автоматизации предприятий неуклонно растет. С внедрением передовых автоматизированных систем улучшается не только качество и объем выпускаемой продукции, но также и улучшаются экологические показатели работы предприятий. Рассмотрим систему азотоподавления выбросов из межконусного пространства (МКП) доменной печи.
Система азотоподавления выбросов осуществляет:
• выравнивание давления МКП перед открытием большого конуса;• пылеподавление в МКП при открытом состоянии большого конуса.
Подача азота в МКП осуществляется через два параллельно функционирующих газопровода с управляемыми запорными клапанами:
• выравнивания давления в МКП;
• пылеподавления в МКП.
• выравнивания давления в МКП;
• пылеподавления в МКП.
С учетом жестких требований к быстродействию в системе азотоподавления выбросов предусмотрено применение азото-регулирующего пункта (АРП), обеспечивающего дросселирование давления потребляемого сетевого азота до заданного уровня и автоматическое поддержание давления на этом уровне.
Система азотоподавления выбросов реализуется на базе автоматической системы управления.
• РТ02 – давления под большим конусом (в печи);
• РТ03, РТ04 – давления в общем газопроводе азота;
• FIT01 – расхода азота в общем газопроводе;
• ТТ01 – температуры азота (для расчета нормализованного значения расхода азота);
2) средства регулирования с управляемыми исполнительными устройствами и механизмами: • SOV01 – клапан двухпозиционный подачи и отсечки потока азота в МКП для выравнивания давления (запорный выравнивания давления);
• SOV02 – клапан двухпозиционный подачи и отсечки потока азота в МКП при открытом большом конусе (клапан пылеподавления);
• SOV03 – клапан отсечной перед АРП подачи азота при синхронном функционировании с клапанами SOV01 и SOV02;
• PCV01 – клапан регулирующий выходной ступени каскада АРП с аналоговым датчиком положения GT01;
• PCV02 – клапан регулирующий входной ступени каскада АРП с аналоговым датчиком положения GT02;
3) микропроцессорный программируемый контроллер (PLC);
4) человеко-машинный интерфейс;
5) коммуникационные средства для внутрисистемной связи и связи с АСУ ТП ДП.
Состав системы управления:
1) Датчики (первичные преобразователи) с аналоговыми унифицированными выходными сигналами: • РТ01 – давления в МКП;• РТ02 – давления под большим конусом (в печи);
• РТ03, РТ04 – давления в общем газопроводе азота;
• FIT01 – расхода азота в общем газопроводе;
• ТТ01 – температуры азота (для расчета нормализованного значения расхода азота);
2) средства регулирования с управляемыми исполнительными устройствами и механизмами: • SOV01 – клапан двухпозиционный подачи и отсечки потока азота в МКП для выравнивания давления (запорный выравнивания давления);
• SOV02 – клапан двухпозиционный подачи и отсечки потока азота в МКП при открытом большом конусе (клапан пылеподавления);
• SOV03 – клапан отсечной перед АРП подачи азота при синхронном функционировании с клапанами SOV01 и SOV02;
• PCV01 – клапан регулирующий выходной ступени каскада АРП с аналоговым датчиком положения GT01;
• PCV02 – клапан регулирующий входной ступени каскада АРП с аналоговым датчиком положения GT02;
3) микропроцессорный программируемый контроллер (PLC);
4) человеко-машинный интерфейс;
5) коммуникационные средства для внутрисистемной связи и связи с АСУ ТП ДП.
Система автоматического управления решает следующие задачи:
• контроль состояния системы азотоподавления выбросов из МКП; • регулирование давления подаваемого в печь азота; • управление работой клапанов подачи азота в МКП, обеспечивая требуемые давления в МКП и временные характеристики протекания процессов; • оперативный контроль и управление процессами выравнивания давления и пылеподавления; • технологические сигнализации; • учет потребления азота.Концепция управления системой
Подача азота на выравнивание давления в МКП с давлением в печи осуществляется по сигналу о закрытии малого конуса. Подача азота осуществляется открытием клапана выравнивания давления SOV01.При этом осуществляются автоматическое измерение давлений в МКП (РТ01, РI01) и под большим конусом (РТ02, РI02).
В рамках реализуемого алгоритма (FX01) контролируется тенденция нарастания давления в МКП (тренд давления, скорость изменения и прогнозное время достижения давления выравнивания).
Начальное значение давления на момент открытия клапана SOV01 равно значению давления, которое имело место в МКП непосредственно перед открытием клапана. Далее давление в МКП нарастает по мере поступления подаваемого через клапан азота. При достижении значения давления в МКП, отличающегося от давления в печи не более заданного допуска, запорный клапан выравнивания давления закрывается. При этом алгоритмически возможно упреждение закрытия клапана с учетом контролируемой тенденции нарастания давления в МКП.
Идентификация события выравнивания давлений может быть использована для выдачи сигнала в систему электроприводов на опускание большого конуса.
Технологическое оборудование и трубопроводы подачи азота выбираются из условия обеспечения:
• времени выравнивания порядка 10 с;
• достижения избыточного давления в МКП 0,4-1,5 кгс/см2;
• подачи объема азота 75-80 нм3 (объем МКП составляет ~50м3).
• времени выравнивания порядка 10 с;
• достижения избыточного давления в МКП 0,4-1,5 кгс/см2;
• подачи объема азота 75-80 нм3 (объем МКП составляет ~50м3).
Подача азота на пылеподавление осуществляется по сигналу опускания большого конуса и истечению заданной выдержки времени (предварительное значение 2 с). Подача азота осуществляется открытием клапана пылеподавления SOV02. Пылеподавление предусматривает интенсивную продувку образующего объема после открытия большого конуса.
Закрытие клапана SOV02 осуществляется по сигналу подъема большого конуса.
Измерение объемного расхода азота, подаваемого на пылеподавление, осуществляется первичным преобразователем FIT01 с дальнейшим расчетом нормализованного значения на основании измерений температуры датчиками ТТ01 и РТ03. Расчет нормализованного значения расхода и расчет объема азота, поданного на продувку осуществляется ППО применяемого контроллера (функция FIQI01).
АРП выполнено по схеме каскадного регулирования давления на базе программных регуляторов РIС03, РIС04.
В АРП обеспечивается стабилизация давления на уровне:
1) РТ04=0,32 МПа регулятором РIС04 управлением регулирующим клапаном PCV02;
2) РТ03=0,17 МПа регулятором РIС03 управлением регулирующим клапаном PCV01.
1) РТ04=0,32 МПа регулятором РIС04 управлением регулирующим клапаном PCV02;
2) РТ03=0,17 МПа регулятором РIС03 управлением регулирующим клапаном PCV01.
В период отсутствия подачи азота в МКП (отсутствии потока азота через регулирующие клапана PCV01, PCV02) алгоритмически в соответствии с моделью FX01 контроллера по имеющимся характеристикам клапанов и требуемых степеней дросселирования давления азота рассчитываются и автоматически устанавливаются углы открытия клапанов, соответствующие расчетным значениям давлений РТ03 и РТ04. Отработка установки рассчитанных значений углов открытия клапанов PCV01, PCV02 контролируется по датчикам положения GT01, GT02 исполнительных механизмов. При таком управлении регулирующими клапанами в период отсутствия потока азота обеспечивается безударное включение регуляторов при открытии клапана SOV01 или SOV02 подачи азота в МКП и незначительное время переходных процессов в системах регулирования давлениями РТ03 и РТ04.
Для исключения возможности появления давления 0,6 МПа за клапаном SOV01 и SOV02 в момент их включения, а также защиты системы азотоподавления выбросов при возникновении аварийного значения давления на выходе азото-регулирующего пункта перед каскадом АРП установлен клапан SOV03. Алгоритмически клапан SOV03 включается и отключается синхронно с клапанами SOV01 и SOV02 и осуществляет отсечку подачи азота при аварийном давлении за АРП.
