PLC在焦炉换向系统中的应用.DOCVIP

焦炉交换机的自动化改造和应用 王建明 韩纪冰 （唐山东方炼焦制气有限公司） （摘要）焦炉交换机是焦炉加热设备的一部分，它的作用是改变焦炉加热系统中煤气、空气和废气的气体流向。一般为30分钟交换一次，按照焦炉的操作规程要求时间误差不超过±30秒；如果不按时交换，换向周期过长则会使格子砖吸热和放热效果降低，烟道温度升高，使热效率变差；换向时间过短则会增加交换次数，可引起炉温波动，并损失一部分煤气，影响焦炉系统加热。因此焦炉需要按时定时交换，交换机需要自动定时控制，才不会出现事故。 （关键词）焦炉交换机 定时换向 PLC 引言 我公司现有4.3m焦炉一组，采用两分侧入式加热技术，交换机一直以来采用人工操作换向。交换机为JM-4型液压交换机，焦炉煤气和废气各用一个油缸带动一根拉条，当焦炉交换时，需要人工先启动油泵，然后开启1#电磁阀，焦炉煤气油缸动作带动拉条关毕煤气交换旋塞；当把煤气交换旋塞关闭后，经过短暂间隔后启动2#电磁阀，废气油缸动作带动拉条开始交换空气和废气；交换完毕后；经过短暂间隔再开启1#电磁阀，焦炉煤气油缸动作带动拉条打开煤气交换旋塞完成一个换向过程。 因为采用人工换向，换向周期不稳定，换向周期过长则会使格子砖吸热和放热效果降低，烟道温度升高，使热效率变差；换向时间过短则会增加交换次数，可引起炉温波动，并损失一部分煤气，影响焦炉系统加热。另外在换向时煤气关闭后要有一短暂的间隔时间再进行空气和废气的交换，可以使残余煤气完全烧尽；空气和废气交换后也要有一短暂间隔再打开煤气，可以使燃烧室内有足够的空气，煤气进入后能立即燃烧。所以人工换向不但不能保证焦炉加热的稳定性，也具有一定的危险性，会对焦炉造成危害。因此在焦炉加热系统中交换机需要长期按时定时交换，所以对焦炉交换机进行自动化控制改造的必要性显而易见。 改进设计 原电气控制过于简单，只是用四个按钮控制四个继电器动作，打开和关闭电磁液压换向阀。因此先对控制线路进行改造，增加了时间继电器1个，中间继电器5个，万能转换开关1个，PLC西门子S7-200(CPU224)一套。可实现自动和半自动控制，其控制原理图如下： 图1 换向机电气控制原理图 控制原理 当交换机交换时，如钮子开关SB5处于打开位置，则控制系统在半自动状态；先按下按钮SB2启动油泵；按下按钮SB3中间继电器K1、K3吸合，液压电磁阀YY1动作，焦炉煤气油缸动作带动拉条关毕煤气交换旋塞；行程开关SQ3闭合，继电器K3释放K4吸合，时间继电器KT得电，液压电磁阀YY2动作，废气油缸动作带动拉条进行空气、废气交换；废气交换完成后，时间继电器KT延时吸合，继电器K3吸合液压电磁阀YY1动作，焦炉煤气油缸动作带动拉条打开煤气交换旋塞，按下按钮SB1停油泵，整个交换过程完成。 当钮子开关SB5处于闭合位置时，则控制系统在自动状态；到达交换时间后，PLC Q0.0 Q0.1动作，继电器K11 K12吸合，完成上述交换过程；下一循环PLC Q0.0 Q0.2动作，继电器K11 K13吸合，完成交换过程。 4.定时控制原理 利用西门子S7-200型PLC 的STEP 7-Micro/WIN软件的时钟指令，先读取系统时钟，然后利用转换指令输出整数字，再利用比较指令判断时间后输出一个动作信号，达到定时控制的效果。 5.使用效果 通过改造，现在焦炉换向精度提高到±5秒，能达到设计要求。日常巡检除检查控制线路有无老化、破损、行程开关有无松动外，基本无其他问题出现。现在运行半年后我公司焦炉换向工反映一切正常。该改造设计仅增加了一套PLC 和几个继电器，费用成本低，得到了公司的好评，同时也保障了焦炉的正常生产运行。 参考文献 杨建华 阚东兴 石熊保，炼焦工艺与设备，化学工业出版社，2010,68～74. 姚昭章 郑明东，炼焦学，冶金工业出版社，2008,292～298. 西门子S7-200编程手册，西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，（6）99～108.