冶钢热处理连续退火炉改造方案.docx

冶钢热处理连续退火炉改造方案

〔初稿〕

二〇〇六年三月

目 录
概　述　……………………………………………………1
一、改造方案设计 　……………………………………1
1.1　热处理退火炉改造方框图………………………2
1.2　改造测量点统计　………………………………3
二.　DCS集散系统控制方案　……………………………4
2.1重庆重庆川仪控制系统有限公司控制方案　……4
2.2浙江中控技术有限公司控制方案　………………9
三.外围设备改造方案………………………………………11
3.1　1＃连续退火炉……………………………………11
3.1.1　外围设备说明…………………………………11
3.1.2　方框图　………………………………………12
3.2　2＃连续退火炉……………………………………13
3.2.1　外围设备说明…………………………………13
3.2.2　方框图　………………………………………14
3.3　其它退火炉………………………………………15
3.3.1　外围设备说明…………………………………15
3.3.2　方框图　………………………………………17
3.4　煤气净化站………………………………………18
3.4.1　外围设备说明…………………………………18
3.4.2　方框图　………………………………………20
四.附录………………………………………………………21
附1：　连续退火炉蝶阀直径明细表……………………22
附2：　热处理厂测量网络分布图………………………23

概　　述
1． 冶钢热处理厂1＃、2＃连续退火炉燃烧控制系统是八十年代重庆自动化研究所安装的286计算机控制系统，目前已全部瘫痪多年，生产仅仅靠人工手动控制，1～12段温度波动在规定设定值的±10℃，生产出的钢材质量极不稳定，而且煤气与空气配比控制不是很理想，造成煤气未完全燃烧而被排放，能源浪费很大，为了新冶钢早日实现产量型转向质量型；质量型转向稳定型；稳定型转向品牌型；通过品牌转向自主创新型；以自主创新型转向专业化服务型；向高、精、尖发展先进企业的目标，达到集约化的目的，建议实施以1＃、2＃连续退火炉燃烧控制系统为中心，安装一套DCS集散系统，改造分二步进行，第一部完成1＃、2＃连续退火炉燃烧控制系统，第二部可辐射厂房内所有的1～8＃罩式退火炉、13＃退火炉、14＃高温炉、15＃、16＃氮基炉、煤气净化站及能源计量系统等所有生产设施。因煤气净化站点离连续退火炉控制室有200米距离，若微弱信号衰减较大，准备采用MOX转换器，光纤电缆传输方式，来保证信号的稳定性和可靠性，最后在连续退火炉控制站提供数据能上新冶钢内部网络，并向有关单位进行OPC发布。让热处理厂全部测量信息达到共享和远程控制，随着自动化程度的提高，从人力、物力计算，生产成本可大幅度下降，产品质量控制可得到保证。
一、 改造方案设计：
1.1 热处理退火炉改造方框图〔见第2页〕
第1页
1.2改造测量点统计：
热处理区域测量点规格统计
序号
项目
输入信号
输入点数
输出信号
输出点数
1
1＃连续炉
4～20mA
25

4～20mA配24V.DC
5

mV
12

开关
4

4～20mA
26

开关
4
小　　　计
46

30
2
2＃连续炉
4～20mA
25

4～20mA配24V.DC
5

mV
12

开关
4

4～20mA
26

开关
4
小　　　计
46

30
3
其它退火炉
4～20mA
22

4～20mA配24V.DC
7

小　　　计
29

4
净化站
4～20mA
22

4～20mA
1
小　　　计
22

1
热处理改造测量点规格统计
序号
输入信号
输入点数
输出信号
输出点数
1
4～20mA
94

2
4～20mA配24V.DC
17

3
mV
24

4
开关
8

5

4～20mA
53
6

开关
8
合　　　计
143

61

第3页
二.DCS集散系统控制方案
2.1　重庆重庆川仪控制系统有限公司控制方案
冶钢热处理炉（退火炉）项目控制方案

1、针对炉子的情况，燃烧控制采用经典的双交叉限幅燃烧控制。控制所用温度在四点检测温度中，优化选取。也可与用户一道研究使用“虚拟热值仪”技术，经过运算得到在线热量值，作为PID实时控制的修正参数，以达到最佳控制。
（控制流程图略）
2、在系统操作站上选择炉内加工产品。将产品的控制参数、温控曲线发往控制站，控制站将根据新的温控曲线进行控制。系统可组态生成产品的温控曲线64条。温控曲线控制图如下：

SEON
RMP
TBL
PID

　　　 time 炉温

SEON是当在操作站点击开始时，输出为ON，启动控温曲线开始工作。斜波发生器RMP与折线表TBL一起工作输出设定好的温控曲线。将该曲线引入双交叉燃烧系统中的温控PID的SP端，作为温度设定值。系统将按此曲线进行控制。
在更换钢种时，只需在操作站上选择钢种，系统自动按新钢种参数进行控制。标准控温曲线可达100条。

第4页
3、系统在一个坐标系内显示出设定的标准温控曲线和实际的温度曲线。
4、处理由于喷嘴切换引起的煤气、空气流量等参数的扰动的考虑。
当燃烧喷嘴切换时，将回引起空气、煤气流量等参数不稳定，将会引起燃烧系统的扰动。为了克服这个扰动，考虑采取下述两种方法。方法一如下所示：
PSW
RS
DON
煤气流量 　　　　　　　　　　　煤气流量PID测量端　　　　　　　　
切换信号
time

切换信号为当燃烧喷嘴切换时给出，将共引入RS触发器的触发端，使RS触发器输入为ON。将此ON31至2点选择的选择端，使PSW输出保持。即煤气流量输出保持切换瞬间的值不变。当RS触发器输出的ON保持了time时间后，DON将输出为ON，将使RS触发器输出为OFF。Time的长度即是切换时扰动的时间，此时间应在调试中确定。若煤气流量切换到扰动结束有变化时（较大的变化），可考虑
方法二，如下所示：

DON
MAV
PSW
RS
切换信号
time

第5页

在切换时不是一直输出切换前的煤气流量值，而是输出经过移动平均处理后的值，经过移动平均的处理扰动的影响降到极低。

5、 于系统可靠性的考虑
系统采用冗余配置，控制站与网络冗余，同时I/O模块可热插拔。可大大提高系统的可靠性。

第6页
DCS系统配置清单及报价明细
1、系统配置
1.1、输入输出点数汇总：

序号
信 号 类 型
系统要求
I/O点数
余量
I/O点数
配置点数
1
模拟量输入（八通道4～20mA）
20
4
24
2
模拟量输入（八通道4～20mA二线制）
14
10
24
3
热偶/热阻输入（八通道可混合输入）
24
4
28
4
模拟量输出（四通道1～5 V与4～20mA）
52
4
56
5
数字量输入
2
14
16
6
数字量输出
2
6
8
7
合 计
114
42
156

1.2 控制柜硬件设备清单：
序号
名 称
型 号
数量
生产厂家
1
控制机柜
800×600×2100
1
川仪十八厂
2
控制站
FCS2000-CS
1
川仪十八厂
3
电源
SFY-2110K
2
川仪十八厂
4
模拟量输入（八通道4～20mA二线制）
FCS-1117
3
川仪十八厂
5
热偶/热阻输入（八通道可混合输入）
FCS-1135
4
川仪十八厂
6
模拟量输出（四通道1～5 V与4～20mA）
FCS-1127
14
川仪十八厂
7
模拟量输入（八通道4～20mA）
FCS-1116
3
川仪十八厂
8
数字量输入（十六通道）
FCS-1147
1
川仪十八厂
9
数字输出（八通道）
FCS-1158
1
川仪十八厂

第7页
1.3操作站硬件设备清单：
序号
名 称
型 号
数量
生产厂家
1
主机
PIV2.4G/RAM512M/80G硬盘/50X光驱/3.5”软驱/网卡
2
DELL
2
显示器
19”液晶彩色显示器
2
三星
3
交换机
16口S1024
1
D-LINK
4
操作台
760×1600×1150mm（高×宽×深）
1
重庆川仪
5
使用说明书

1
重庆重庆川仪控制系统有限公司

1.4 软件设备清单
序号
名 称
型 号
单位
数量
生产厂家
1
数据描述编辑器
Picman.exe
套
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司
2
通道库编辑器
Chb.exe
套
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司
3
模板编辑
Htmpled.exe
套
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司
4
监控器
PicRT.exe
套
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司
5
文档（报表服务）
Docserv.exe
套
1
重庆重庆川仪控制系统有限公司

本配置预估价为人民币：贰拾捌万元整

第8页

2.2浙江中控技术有限公司控制方案

浙大中控SUPCON JX-300X DCS配置
用户名称：湖北新冶纲有限公司
项目名称：热处理连续退火炉改造
一、 系统规模
序号
信号类型
I/O点数
20%
余量
总点数
1
模拟量输入（AI）
4～20mA
101
25
126
热电阻
24
8
32
2
4～20mA输出
52
12
64
3
开关量输入（DI）
8
8
16
4
开关量输出（DO）
16
8
24
总点数：244点
二、 系统配置
（一） 控制站硬件
序号
名称
卡件号
数量
单位
1
机柜
XP202
1
个
2
I/O机笼
XP211
4
个
3
数据转发卡
XP233
8
块
4
主控制卡
XP243
2
块
5
电源
XP251-1
4
个
6
电源箱机笼
XP251
1
个
7
电流信号输入卡
XP313
21
块
8
热阻信号输入卡
XP316
8
块
9
模拟量输出卡
XP322
16
块
10
7路触点型开关量输入卡
XP363
2
块
11
7路晶体管触点开关量输出卡
XP362
3
块
12
电源指示卡
XP221
6
块
13
I/O槽位保护卡
XP000
14
块
14
I/O端子板（不冗余）
XP520
26
块

第9页
（二） 操作站硬件
序号
名称
部件号
数量
单位
1
DELL整机（P4/2.8G/256M/80G）
SC420
1
套
1
DELL19"液晶显示器
E193FP
1
个
1
平面式操作台
XP072-1
1
张
2
集线器SWITCH
XP425-1
2
套
3
Scnet网卡
XP023
2
块
4
操作员键盘
XP032
1
个
5
打印机台
XP071D
1
张
6
打印机
EPSON1600K3H
1
台
操作站配置为：美国DELL SC420服务器（P4/2.8G/256M/80G），DELL19"液晶显示器

（三） 操作站软件
序号
名称
型号
数量
单位
1
实时监控
XP111
1
套
2
工程师站组态软件
XP135
1
套
3
中文Windows 2000
授权标准版
1
套

（四） 外配设备
序号
名称
型号
数量
单位
1
继电器柜
XP204
1
个
2
和泉继电器
RM2S-U DC24
24
个
3
西门子电源
24V/5A
2
只
4
空开
C65N
5
只
5
端子（威得米勒）
SAK2.5EN
150
个
6
山特UPS
C3KS/1H
1
个

浙江中控技术有限公司
2006-3-17

第10页
三、 外围设备改造方案
3.1 1＃连续退火炉
3.1.1 外围设备说明
1＃连续退火炉利旧测量设备
序号
测　量　地 点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
调节前煤气压力
压力
压力变送器
0-15KPa 4-20mA
1
2
调节后煤气压力
压力
压力变送器
0-15KPa 4-20mA
1
3
空气压力
压力
压力变送器
0-15KPa 4-20mA
1
4
煤气流量
煤量
孔板

1
5
煤气流量
煤量
差压变送器
0-100H2o 4-20mA
1
6
辊轴
调节
调速变频器
4-20mA
1
7
第1～12段
温度
热电偶
K 0-1100℃
12
8
第1～12段空气调节
调节
蝶阀
0-90°
12
9
第1～12段煤气调节
调节
蝶阀
0-90°
12
1＃连续退火炉新增测量设备
序号
测　量　地 点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
辊轴
调节
速度测量仪
4-20mA

2
调节后煤气压力
压力
电动执行器
4-20mA 0-90°
1
3
第1～12段空气调节
调节
电动执行器
4-20mA 0-90°
12
4
第1～12段煤气调节
调节
电动执行器
4-20mA 0-90°
12
5
集散系统
调节
DCS

1套
3.1.2 方框图
见第12页

第11页
3.2 2＃连续退火炉
3.2.1 外围设备说明
2＃连续退火炉利旧测量设备
序号
测　量　地 点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
调节前煤气压力
压力
压力变送器
0-15KPa 4-20mA
1
2
调节后煤气压力
压力
压力变送器
0-15KPa 4-20mA
1
3
空气压力
压力
压力变送器
0-15KPa 4-20mA
1
4
煤气流量
煤量
孔板

1
5
煤气流量
煤量
差压变送器
0-100H2o 4-20mA
1
6
辊轴
调节
调速变频器
4-20mA
1
7
第1～12段
温度
热电偶
K 0-1100℃
12
8
第1～12段空气调节
调节
蝶阀
0-90°
12
9
第1～12段煤气调节
调节
蝶阀
0-90°
12
2＃连续退火炉新增测量设备
序号
测　量　地 点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
辊轴
调节
速度测量仪
4-20mA

2
调节后煤气压力
压力
电动执行器
4-20mA 0-90°
1
3
第1～12段空气调节
调节
电动执行器
4-20mA 0-90°
12
4
第1～12段煤气调节
调节
电动执行器
4-20mA 0-90°
12
3.2.2 方框图
见第14页

第13页
3.3 其它退火炉
3.3.1 外围设备说明

其它退火炉新增测量设备
序号
测　量　地 点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
14#高温炉南中北温度
温度
温度变送器
S　0-1600℃ 4-20mA
3
2
15＃氮基炉前上下后温度
温度
温度变送器
K　0-1100℃ 4-20mA
4

第15页
其它退火炉利旧测量设备
序号
测　量　地 点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
1～8#罩式退火炉
温度
温度变送器
K　0-1100℃ 4-20mA
8
2
13#退火炉
温度
温度变送器
K　0-1100℃ 4-20mA
1
3
16＃氮基炉前上下后温度
温度
温度变送器
K　0-1100℃ 4-20mA
4
4
13#退火炉煤气流量
煤量
孔板

1
5
13#退火炉煤气流量
煤量
差压变送器
0-2.45KPa 4-20mA
1
6
14#高温炉煤气流量
煤量
孔板

1
7
14#高温炉煤气流量
煤量
差压变送器
0-3.92KPa 4-20mA
1
8
罩式退火炉煤气流量
煤量
孔板

1
9
罩式退火炉煤气流量
煤量
差压变送器
0-1.6KPa 4-20mA
1
10
总煤气压力
压力
压力变送器
0-25KPa 4-20mA
1
11
总煤气压力
压力
配电器
4-20mA 4-20mA
1
12
总煤气压力
压力
压力数显仪
4-20mA 0-25KPa
1
13
氮基炉煤气压力
压力
压力变送器
0-25KPa 4-20mA
1
14
氮基炉煤气压力
压力
配电器
4-20mA 4-20mA
1
15
氮基炉煤气压力
压力
压力数显仪
4-20mA 0-25KPa
1
16
氮基炉煤气压力
其它
语音报警器
≤10KPa低压报警
1
17
氮基炉煤气流量
煤量
孔板

1
18
氮基炉煤气流量
煤量
差压变送器
0-1.57KPa 4-20mA
1
19
直流供电
其它
电源箱
24V.DC.1A
1
20
西蒸汽流量
蒸量
孔板

1
21
西蒸汽流量
蒸量
Smar变送器
0-13.44KPa 0-4t/h
1
22
总空气流量
空量
孔板

1
23
总空气流量
空量
差压变送器
0-10KPa 4-20mA
1
24
氮气流量
氮量
孔板

1
25
氮气流量
氮量
差压变送器
0-1KPa 4-20mA
1
3.3.2 方框图
见第17页

第16页
3.4 煤气净化站
　　煤气净化站是发生炉煤气脱焦的配套系统，目前为2座连续退火炉使用，随着焦化工程的上马，根据公司煤气管网安排，待投产后，连续炉改烧焦化煤气，其它退火炉改烧高炉混合煤气经过煤气净化站脱焦后的煤气，因煤气净化站点离连续退火炉控制室有200米距离，微弱信号衰减较大，准备采用MOX转换器，光纤电缆传输方式，来保证信号的稳定和可靠性。

3.4.1 外围设备说明

煤气净化站新增测量设备
序号
测　量　地 点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
蒸汽温度
温度
温度变送器
Pt100 0-300℃　4-20mA
1
2
煤气进口温度
温度
温度变送器
Pt100 0-100℃　4-20mA
1
3
东、西电辅后温度
温度
温度变送器
Pt100 0-100℃　4-20mA
2
4
东、西绝缘箱温度
温度
温度变送器
Pt100 0-100℃　4-20mA
2
5
1～3#干箱东、西温度
温度
温度变送器
Pt100 0-100℃　4-20mA
6

第18页
煤气净化站利旧测量设备
序号
测　量　地 点
介质
设备名称
技术参数
数量
1
总煤气压力
压力
压力变送器
0-25KPa 4-20mA
1
2
总煤气压力
压力
配电器
4-20mA 1-5V
1
3
总煤气压力
压力
压力数显仪
4-20mA 0-25KPa
1
4
煤气进口压力
压力
Smar变送器
0-25KPa 4-20mA
1
5
煤气进口压力
压力
配电器
4-20mA 1-5V
1
6
煤气进口压力
压力
压力数显仪
≤4.5KPa报警 25KPa
1
7
煤气进口压力调节
调节
气动薄膜阀
0.02-0.1KPa0-100%
1
8
煤气出口压力
压力
压力变送器
0-10KPa 4-20mA
1
9
煤气出口压力
压力
压力数显仪
≤3.8KPa报警 10KPa
1
10
东、西电辅后煤气压力
压力
压力变送器
0-20KPa 4-20mA
2
11
东、西电辅后煤气压力
压力
配电器
4-20mA 1-5V
2
12
东、西电辅后煤气压力
压力
压力数显仪
4-20mA 0-20KPa
2
13
进口煤气流量
煤量
孔板

1
14
进口煤气流量
煤量
差压变送器
0-2.45KPa 4-20mA
1
15
进口煤气流量
煤量
配电器
4-20mA 1-5V
1
16
进口煤气流量
煤量
开方器
1-5V 4-20mA
1
17
进口煤气流量
煤量
流量显示仪
1-5V 0-1000字/h
1
18
生产水压力
压力
压力变送器
0-1MPa 4-20mA
1
19
生产水压力
压力
压力数显仪
4-20mA 0-1MPa
1
20
蒸汽压力
压力
压力变送器
0-1MPa 4-20mA
1
21
蒸汽压力
压力
配电器
4-20mA 1-5V
1
22
蒸汽压力
压力
压力数显仪
4-20mA 0-1MPa
1
22
蒸汽流量
蒸量
孔板

1
23
蒸汽流量
蒸量
差压变送器
0-33.33KPa 4-20mA
1
24
蒸汽流量
蒸量
配电器
4-20mA 1-5V
1
25
蒸汽流量
蒸量
开方器
1-5V 4-20mA
1
26
蒸汽流量
蒸量
流量显示仪
4-20mA 0-100%
1
27
煤气低压报警
其它
闪光报警器
8路
1
28
直流供电
其它
电源箱
24V.DC.5A
1
3.4.2 方框图
见第20页

第19页
四、 附录
总体方案由四部分组成，在初部建立控制站时，机柜、机笼同步建设，充分预留总体方案后二部分的I/O板位置〔二期〕， 将控制系统以I/O单元的形式分散到工业现场，且冗余I/O控制总线，确保现场控制信息的安全、快速传输，最后在连续退火炉控制站提供数据能上新冶钢内部网络，并向有关单位进行OPC发布，其达到信息共享和远程控制，初稿方案中，考虑不周到的地方，请批评指正。

初稿方案：　能源环保部
吕　原

　　　二〇〇六年三月三十日

附1：连续退火炉蝶阀直径明细表〔见第22页〕
附2：热处理厂测量网络分布图〔见第23页〕

第21页
附1：连续退火炉蝶阀直径明细表
连续退火炉蝶阀直径明细表
使用地点
1＃连续退火炉 蝶阀直径
2＃连续退火炉 蝶阀直径
总煤气压力调节
DN200 mm
DN275 mm
第1段空气调节
DN145 mm
DN200 mm
第1段煤气调节
DN125 mm
DN150 mm
第2段空气调节
DN145 mm
DN200 mm
第2段煤气调节
DN125 mm
DN150 mm
第3段空气调节
DN80 mm
DN80 mm
第3段煤气调节
DN65 mm
DN65 mm
第4段空气调节
DN80 mm
DN80 mm
第4段煤气调节
DN65 mm
DN65 mm
第5段空气调节
DN65 mm
DN65 mm
第5段煤气调节
DN50 mm
DN50 mm
第6段空气调节
DN100 mm
DN90 mm
第6段煤气调节
DN80 mm
DN80 mm
第7段空气调节
DN65 mm
DN65 mm
第7段煤气调节
DN50 mm
DN50 mm
第8段空气调节
DN65 mm
DN65 mm
第8段煤气调节
DN50 mm
DN50 mm
第9段空气调节
DN80 mm
DN80 mm
第9段煤气调节
DN65 mm
DN65 mm
第10段空气调节
DN65 mm
DN65 mm
第10段煤气调节
DN50 mm
DN50 mm
第11段空气调节
DN80 mm
DN80 mm
第11段煤气调节
DN65 mm
DN65 mm
第12段空气调节
DN80 mm
DN80 mm
第12段煤气调节
DN65 mm
DN65 mm

第22页