【文章內(nèi)容簡介】 高爐煤管和大氣相通。蓄熱室可以回收燃燒廢氣的熱量并預(yù)熱高爐煤氣和空氣。蓄熱室的結(jié)構(gòu)如圖 所示，自上而下分為小煙道、篦子磚、格子磚和頂部空間。蓄熱室中間被單墻隔開，導(dǎo)入時(shí)：分別走煤氣和空氣；排放時(shí)：都走廢氣。蓄熱室位于斜道下部，通過斜道與燃燒室相通，是 廢氣與空氣 (或煤氣 )進(jìn)行熱交換的部位。小煙道用來與廢氣盤連接實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入冷煤氣、空氣和排放熱廢氣，由于交替變換的冷熱氣流溫差較大，為了承受溫度的急變防止氣流對墻面的腐蝕，小煙道內(nèi)砌有粘土襯磚。小煙道粘土襯磚上砌有篦子磚，合理的篦子磚孔型和尺寸排列可以使蓄熱室內(nèi)氣流沿長向均勻分布。篦子磚上架設(shè)有格子磚，當(dāng)從火道下降的熾熱廢氣經(jīng)過蓄熱室時(shí)，其熱量大部分被格子磚吸收，每隔一定時(shí)間進(jìn)入冷空氣或高爐煤氣，格子磚又將熱量傳遞給空氣或高爐煤氣。在焦?fàn)t整個(gè)時(shí)間內(nèi)，蓄熱室就是這樣不斷地進(jìn)行熱交換。 蓄熱室下部設(shè)有分煙道，來自各 下降蓄熱室的廢氣流經(jīng)各廢氣盤分別匯集到機(jī)側(cè)和焦側(cè)的分煙道，進(jìn)而在爐組端部的總煙道匯合后導(dǎo)入煙囪根部，然后排入大氣。機(jī)側(cè)和焦側(cè)的煙道與總煙道的銜接處之前設(shè)有吸力自動(dòng)調(diào)節(jié)翻版，用以調(diào)節(jié)煙道的吸力。 4．蓄熱室單墻 圖 7 控制方案 焦?fàn)t的溫度控制指標(biāo)如下表 表 焦?fàn)t溫度控制指標(biāo) 名稱 燃燒室 碳化室 爐頂區(qū) 蓄熱室 爐道區(qū) 溫度（ ℃ ） 1450 1100 1250 1650 1350 當(dāng)溫度達(dá)到并超過以上溫度時(shí)，焦?fàn)t的烘爐過程就會(huì)發(fā)生爐體結(jié)焦的現(xiàn)象，從而影響的焦?fàn)t的質(zhì)量，所以，在控制過程中，各部分溫度不能達(dá)到或超過以上溫度。 由于焦?fàn)t烘爐 I/O點(diǎn)數(shù)不多，大多數(shù)控制指標(biāo)可以利用簡單的單回路來實(shí)現(xiàn)控制， 單回路反饋控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的基本單元，其結(jié)構(gòu)簡單、投資少、易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般工業(yè)生產(chǎn)過程的控制要求。因此在工業(yè)生產(chǎn)小應(yīng)用十分廣泛，尤其適用于被控過程的純滯后和慣性小，負(fù)荷和擾動(dòng)變化比較平緩，或者控制質(zhì)量要求不太高的場合。本 系統(tǒng)中大部分溫度調(diào)節(jié)回路均 設(shè)計(jì)為單回路控制，單回路清單如表 ： 表 單回路清單 回路號(hào) 位號(hào) 描述 單位 上限 下限 0 TIC1001 1直行溫度調(diào)節(jié) ℃ 1250 0 1 TIC1002 1火道溫度調(diào)節(jié) ℃ 1250 0 2 TIC1003 1橫墻溫度調(diào)節(jié) ℃ 750 0 3 TIC1005 1篦子磚溫度調(diào)節(jié) ℃ 1650 0 4 TIC1006 1分煙道溫度調(diào)節(jié) ℃ 1350 0 5 TIC1007 1抵抗墻溫度調(diào)節(jié) ℃ 900 0 6 TIC1009 1碳化室溫度調(diào)節(jié) ℃ 1100 0 但由于燃燒室溫度直接影響蓄熱室和火道溫度，所以，在這里設(shè)計(jì)串級控制來提高控制精度，串級控制系統(tǒng)是應(yīng)用最早，效果最好，使用最廣泛的一種復(fù)雜控制系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是兩個(gè)調(diào)節(jié)器相串接，控制系統(tǒng)內(nèi)環(huán)為副控對象，外環(huán)為主控對象。主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的設(shè)定 ,外環(huán)為定制控制，內(nèi)環(huán)為隨動(dòng)系統(tǒng)。內(nèi)環(huán)的作用是將外部擾動(dòng)的影響在內(nèi)環(huán)內(nèi)進(jìn)行處理，而盡可能不使其波及到外環(huán)。串級控制主要應(yīng)用于對象的滯后和時(shí)間常數(shù)很大、干擾作用強(qiáng)而頻繁、負(fù)荷變化大、對控制8 質(zhì)量要求較高的場合，以便加快系統(tǒng)的快速性并提高系統(tǒng)的品質(zhì)，提高系統(tǒng)的工作頻 率和抗干擾能力。串級控制回路如下表 ： 表 串級控制回路 序號(hào) 位號(hào) 描述 量程 單位 7 TIC1004 1蓄熱室溫度調(diào)節(jié) 01250 ℃ TIC1008 1燃燒室溫度調(diào)節(jié) 01450 ℃ 8 TIC1002 1火道溫度調(diào)節(jié) 01250 ℃ TIC1008 1燃燒室溫度調(diào)節(jié) 01450 ℃ 對于回路 7，蓄熱室溫度溫度控制作為主控變量，燃燒室溫度作為副控變量構(gòu)成串級控制。蓄熱室溫度是整個(gè)加熱爐中最重要的被控變量，其影響因素有煤炭的燃燒量、燃燒情況及停留時(shí) 間等，其中燃料進(jìn)料流量為主干擾，由于蓄熱室溫度會(huì)先于燃燒室溫度發(fā)生變化，且與蓄熱室溫度呈正相關(guān)關(guān)系，選用燃燒室溫度作為副環(huán)被控變量，直接調(diào)節(jié)燃料流量調(diào)節(jié)閥的開度，能夠有效地提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，有效抑制進(jìn)入副環(huán)的干擾，減少加熱爐結(jié)焦，提高控制精度。焦?fàn)t烘爐串級控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖 ： 圖 對于回路 8，火道溫度為主控制變量，燃燒室溫度為副控制變量。由于火道溫度不能達(dá)到其上限值，所以當(dāng)其溫度過高時(shí)，來作為控制室的輸入值，來控制燃料的進(jìn)入爐體的量，從而來降低溫度。 9 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 JX300XP 控制系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)點(diǎn)數(shù)及控制要求由一個(gè)操作員站、一個(gè)工程師站、一個(gè)控制站和一套過程控制網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)具體測點(diǎn)配備有 1個(gè) DCS系統(tǒng)柜，命名為 SC1； 1 個(gè)輔助柜，命名為 AC1。工程師站和操作員站分別命名為 ES130和 OS131。 高可靠性是過程控制系統(tǒng)的第一要求。冗余技術(shù)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)中常采用的一種技術(shù)（冗余：當(dāng)一塊卡工作時(shí)另一塊處于備用狀態(tài)，當(dāng)其出現(xiàn)故障時(shí)，另一塊處于工作狀態(tài)），是提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性的最有效方法之一?？刂葡到y(tǒng)從結(jié)構(gòu)上 充分地采用了冗余技術(shù)。本系統(tǒng)對于主控卡是 XP243X、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡是XP23模擬量的 I/O 卡件、網(wǎng)絡(luò)通訊等都設(shè)計(jì)了冗余，采用冗余結(jié)構(gòu)不僅能避免控制系統(tǒng)的局部故障擴(kuò)大事故，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也保證設(shè)備故障的在線排除，從而消除事故隱患。本系統(tǒng)的卡件備用硬件實(shí)時(shí)監(jiān)聽工作硬件信息，內(nèi)部數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)與工作硬件保持一致，一旦工作硬件出現(xiàn)故障，備用硬件即可隨時(shí)參與工作，不存在切換問題，也就避免了切換時(shí)對系統(tǒng)造成的擾動(dòng)。本系統(tǒng)配置如圖 所示。系統(tǒng)安裝完成后可使用 ping指令進(jìn)行調(diào)試，使其設(shè)備間彼此都實(shí)現(xiàn)通訊。 圖 10 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 通訊網(wǎng)絡(luò)是 DCS系統(tǒng)得以正常運(yùn)行的重要部分， JX300XP DCS的通訊網(wǎng)絡(luò)自上而下分為四層：第一層是信息管理網(wǎng)，用戶可根據(jù)實(shí)際情況選用；第二層是過程信息網(wǎng) SO，即 C 網(wǎng)；第三層是過程控制網(wǎng) SCⅡ ，系統(tǒng)采用冗余的高速工業(yè)以太網(wǎng)，互為冗余的兩網(wǎng)分別叫做 A、 B 網(wǎng)；第四層網(wǎng)絡(luò)是控制站內(nèi)部 I/O 控制總線 SBUS。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 過程控制網(wǎng)中包括互為冗余的 A/B網(wǎng)，其中， A網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址為 .***，B 網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址為 .***，（ ***可以通過主控卡的撥碼來玩成地址范圍為2—127）。 C 網(wǎng)成為過程信息網(wǎng)，其地址為 ***，通常情況下我們可以將其和 B網(wǎng)合并，這不 并影響網(wǎng)絡(luò)連接，合并后的網(wǎng)絡(luò)圖如圖 ： 11 圖 系統(tǒng)的外配設(shè)計(jì) ―外配 ‖，主要是指 DCS 系統(tǒng)以外的輔助硬件設(shè)備及必要時(shí)連接 DCS 與執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 DCS 與檢測單元的 中間設(shè)備。外配設(shè)計(jì)是 DCS 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，包括電源及供電設(shè)計(jì)、端子板、安全柵、隔離器、防雷柵等部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容。由于系統(tǒng)防爆設(shè)計(jì)對于整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行極其重要，這里主要討論安全柵的設(shè)計(jì)內(nèi)容 [13]。 本系統(tǒng)采用雙路供電即：采用來自兩段不同母線的電源為系統(tǒng)供電，在條件允許下應(yīng)采用雙路 UPS配置，如條件有限，至少應(yīng)保證其中一路采用 UPS 供電。這樣保證的了系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)橥ｋ姸C(jī)，當(dāng)斷電時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)用 UPS來供電，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)該系統(tǒng)的實(shí)際情況，采用來自一段母線的兩路電 源，一路經(jīng)一臺(tái) UPS 后供電、一路直接供電。系統(tǒng)供電圖如圖 ： 12 圖 安全柵 安全柵，是接在本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路之間的隔離器件。它是將供給本質(zhì)安全電路的電壓或電流限制在一定安全范圍內(nèi)的裝置 ,其 核心元件為齊納二極管，限流電阻及快速熔斷絲，它能在安全區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)之間雙向轉(zhuǎn)遞電信號(hào)，并可限制因故障引起的安全區(qū)向危險(xiǎn)區(qū)的能量轉(zhuǎn)遞，工作原理如下圖 ： 圖 安全柵分為齊納式安全柵和隔離式安全柵兩類。齊納式安全柵，電路中采用快13 速熔斷器、限流 電阻或限壓二極管以對輸入的電能量進(jìn)行限制，從而保證輸出到危險(xiǎn)區(qū)的能量。其內(nèi)部相當(dāng)于一個(gè)保險(xiǎn)絲，當(dāng)出現(xiàn)過高電流電壓時(shí)，保險(xiǎn)絲燒斷，達(dá)到保護(hù)現(xiàn)場的目的。隔離式安全柵，采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。其內(nèi)部用隔離變壓器隔離了輸入、輸出、電源三部分限制到現(xiàn)場的電流電壓在安全防爆的范圍內(nèi)。使現(xiàn)場無法達(dá)到火花電壓電流。二者的接線示意圖如圖 ： 圖 以上兩種安全柵有各自的特點(diǎn)：齊納安全柵 ——原理簡單、電路實(shí)現(xiàn)容易，價(jià)格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應(yīng)用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應(yīng)用范圍。隔離柵 ——可以將危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場回路信號(hào)和安全區(qū)回路信號(hào)有效隔離。這樣本安自控系統(tǒng)不需要本安接地系統(tǒng)，簡化了本安防爆系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的施工 。使用隔離柵，大大增強(qiáng)了檢測和控制回路的抗干擾能力，提高系統(tǒng)可靠性 。允許現(xiàn)場儀表接地，允許現(xiàn)場儀表為非隔離型的 。隔離柵有保護(hù)功能電路，意外損壞的可能性較小，允許現(xiàn)場儀表帶電檢修，可縮短工程開車準(zhǔn)備時(shí)間和減少停車時(shí)間。 14 本系統(tǒng)采用了安全柵裝置，從而保證系統(tǒng)的安全。安全柵安裝在 輔助柜 AC1里。 接地系統(tǒng) 系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用主要設(shè)計(jì)到本系統(tǒng)真正應(yīng)用是實(shí)際中去的時(shí)候，還需要做哪些準(zhǔn)備，需要注意的主要就是接地問題。 接地的概念 接地對系統(tǒng)在投入使用之后的正常運(yùn)行和操作人