1.引言：包鋼二煉鋼轉爐原一次除塵系統，于2000年投產，由于該除塵系統能源耗費極大、維護難等諸多問題，且隨著市場的不斷擴大和行業競爭的加劇，急需給新建中板項目征用地，為適應轉爐煉鋼生產的不斷發展和環保要求，我廠將原濕法除塵改為采用“奧鋼聯DDS法”將兩座210噸轉爐除塵系統進行改造。此項轉爐生產工藝與干法除塵對接改造，特別是軟件編程開發應用，已成為奧鋼聯全球范圍內干法除塵改造的樣板工程，是我廠“引進、消化、吸收、發展”理念在實踐中的印證。2.氣系統硬件結構:系統自動化控制范圍是從汽化冷卻煙道開始到煤氣冷卻器結束。該系統主要由煙氣冷卻系統、凈化系統、煤氣回收和放散系統組成。即對蒸發冷卻器、電除塵器、ID風機、煤氣回收/放散杯型閥/煤氣冷卻、輸灰系統等工藝生產線，實現過程控制、檢測、監視、和調節。系統硬件配置為：控制系統采用西門子S7-400系列的PLC，操作員工作站系統軟件配置為：WINCC6.0組態軟件每座轉爐除塵系統的PLC按設備分布區域劃分，實現主站與主站，以以太網方式通訊，主站與從站方式控制，是通過PROFIBUS-DP方式與主站進行通訊，即主站PLC柜與ID風機變頻器、液壓站小系統、煤氣分析儀是通過PROFIBUS-DP（1）方式進行通訊;主站與電除塵控制的四個電場高壓控制柜是通過PROFIBUS-DP（2）方式進行通訊；主要是將ID風機電機控制的變頻器、液壓站、煤氣分析儀的設備運行狀態送給主站。二座轉爐PLC通過光纖環網，實現PLC之間的數據傳輸、存儲和報警等功能。由于設備分散，要求其自動化硬件構成更加靈活合理。PLC采用WINCC6.0為操作監控的人機界面，S7系統應用軟件與硬件配置實現其系統的過程控制。3系統的控制功能和特點PLC系統為西門子S7-400系列可編程控制器，主CPU為S7-416-2DP,采用功能強大的PCS7軟件包進行軟件開發，以實現計算機對干法除塵系統的在線檢測、控制、調節和診斷功能；監控機采用WINCC6.0組態軟件，用于編程生產過程流程圖，顯示設備運行狀態，對煙氣量、爐口壓力、蒸發冷卻器入口及出口溫度、電場電流、電壓、風機轉速等重要工藝參數作實時和歷史趨勢，故障報警，報表打印，進行數據設定和操作顯示等，完成人機對話。4.工藝過程簡述：轉爐煙氣經過煙道冷卻后，溫度8001000。C進入蒸發冷卻器，根據煙氣溫度精確控制噴水量，使蒸汽將水完全霧化霧化后冷卻煙氣,約有30%的粗灰塵沉降，通過粗輸灰系統：鏈式輸灰機、插板閥等裝置送至灰倉；冷卻后的煙氣進入電除塵器，電除塵器共有四個電場，采用高壓直流脈沖電源，根據系統的不同運行的不同階段控制電壓，收集剩余的細粉塵，使經過電除塵器的煙氣含量在10mg/Nm3以下，即其余70%灰塵，通過細輸灰系統：一次鏈式輸灰機、二次鏈式輸灰機、雙向插板閥斗提機裝置送至灰倉；為適應轉爐生產各個階段煙氣變化，ID風機為變頻調速，實現流量調節，并根據氣體分析儀檢測的CO濃度來控制切換站將煤氣送至放散塔或煤氣柜，實現放散或回收的快速切換。4.1蒸發冷卻器的噴水控制蒸發冷卻器的噴水控制系統中一共用到兩個PID控制器，一個是以蒸發冷卻器出口溫度為控制重點的溫度控制器，另一個是以公式計算出的設定噴水量值與經溫度控制器轉換出的流量值為核心的流量控制器。當蒸發冷卻器入口溫度達到預定溫度時，供水閥打開，環形雙流噴嘴同時噴出蒸汽和水，水被霧化，所需要的噴水量經蒸發冷卻器中降低的轉爐廢氣含量來決定的，因此單位時間熱輸入計算出來的噴水量作為流量控制器的設定值，與實際噴水量作為流量控制器的過程值進行PID調節控制，達到快速調節閥，來實現自動調節噴水流量；另外，考慮爐氣的比熱隨著爐氣成份和溫度而變化的因素，針對蒸發冷卻器出口溫度設定一個溫度控制器，其輸出信號將影響流量控制器的設定值，對流量控制器起到前饋控制的作用，使蒸發冷卻器的出口溫度控制在設定溫度范圍內。見圖4.2轉爐的煙氣流量控制在轉爐煙氣流量控制器中也用到了兩個PID控制器，一個是爐口壓力控制器，另一個是除塵器出口的煙氣流量控制器。根據煉鋼工藝，我們將煉鋼過程分為轉爐準備階段、預熱、兌鐵、吹煉、吹煉中斷、濺渣護爐等七個階段。在吹煉階段以外的其他階段，只有除塵器出口的煙氣流量控制器起作用，根據轉爐各個不同階段的煙氣量進行設定值的設定，該設定值與實際煙氣流量過程值的比較來實現對轉爐煙氣流量進行PID調節控制。其轉爐吹煉階段煙氣流量控制器的設定值將通過一個基于爐口壓力和氧氣流量的比例數加以修改。即吹煉期間爐口壓力控制器將影響煙氣流量控制器的設定值，就是將氧槍吹氧量乘以一個系數再與爐口壓力控制器的輸出信號相加所得到的值，作為煙氣流量控制器的設定值。煙氣流量控制器的輸出信號去控制變頻器驅動風機電機轉速，從而實現對轉爐煙氣流量的控制。4.3切換站的壓差控制和杯形閥位置控制在煉鋼過程中，煙氣放散或回收是主要是根據分析儀檢測出的由CO含量來觸發切換的，通過切換兩個分別通往煤氣柜杯形閥和放散塔的杯形閥的開閉來實現切換。在放散切換到回收之前，首先通過放散杯閥對風機下游的壓力進行進行憋壓，直到高于煤氣柜一定壓力才能進行回收操作；當回收切換至放散側時，也必須保持一個小的壓力，以防止煤氣從煤氣柜倒流，因此針對這兩種不同的切換方式，在程序中也必須根據兩個不同的差壓控制回路及煤氣柜的允許回收條件來控制煤氣切換過程，該控制器的輸出信號控制放散杯閥的開度調節，當煤氣柜杯閥前后壓差達到相應的設定值時，即可保證煤氣在正常切換或緊急快速切換過程均能實現無壓力擾動切換。電除塵，如在作業過程中發生故障，煙氣可在約3秒內被迅速地從通往煤氣歸切換到通往放散塔的管道。4.4電除塵器電場內電壓和電流控制為了達到最佳的除塵效果，要求保證除塵器在充足的電流情況下，盡量提高除塵電壓，以便在陰陽極板產生足夠多的電荷載流子。由于有較高的電荷載流子密度，形成了等離子通道，就會發生閃絡，閃絡發生時，極板掛灰量將影響陰陽極板電流大、小。除塵器控制的作用是保證生產一定的散絡，但又不會使之出現永久性的擊穿。在我廠轉爐除塵改造系統中，在國內首次采用主站S7-400 PLC于除塵器高壓柜之間以PROFIBUS-DP方式進行通訊，從而實現了通過主控室操作畫面來實