120万吨球团二期自动化技术方案.docx
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120万吨球团二期自动化技术方案
联亚炉料有限公司120万吨球团项目
自动化控制系统
第一部分概述
一、工程背景
联亚炉料有限公司异地搬迁二座（年产120万吨酸性球团烧结矿）10m2竖炉，其自动化控制系统由马钢控制技术有限公司负责完成。
二座10m2竖炉，年产球团矿120万吨，共分四大系统：
●原料系统（烘干、润磨）
●造球系统
●焙烧、汽化、冷却、成品筛分系统
●辅助系统（风机、水泵）
2座10m2竖炉，每座竖炉增加一套汽化冷却控制系统，主要控制目标是系统的安全和正常稳定的工况，利用水的汽化回收竖炉中的物理热。
二、工艺流程简介
联亚炉料有限公司的二座10m2竖炉，其生产的球团矿主要供给高炉进行炼铁。
原料系统把精矿粉和膨润土送入配料间和膨润土配料矿槽。
精矿粉和膨润土通过电子称在配料室按一定比例进行集中配料，由胶带运输机送至干燥机进行干燥混匀，将混合料充分混匀并控制其水份在8％以下，送入润磨系统，分料后由胶带机送至竖炉系统的圆盘造球机进行造球。
具有一定强度和粒径的生球由胶带机送至生球圆辊筛分机进行筛分，小于6mm粒径的小球和粉末由返矿胶带机送至造球机重新造球，筛上生球经皮带称计量后由胶带机送至竖炉间，由梭式布料小车均匀布入竖炉内。
生球在炉内经过干燥、预热、焙烧、均热和冷却等过程变成成品，由振动给料机排放到链板机上，然后通过成品筛分机进行筛分，粒径6mm的成品球团矿通过胶带运输机经计量后送入成品系统，粒径5mm以下的小球和碎块由胶带机送到返矿槽。
流程图详见下页
膨润土
配料
烘干、混匀
旁路
水
润磨
造球
＞6mm
＜6mm
助燃风
冷却风
冷却筛分
成品矿槽
精矿粉
生球筛分
竖炉焙烧
汽车外运
10m2竖炉生产工艺流程
第二部分控制系统说明
一、电气传动及控制方式
1、主要传动设备：
●振动给料机；
●链板式输送机
●成品筛
●齿辊液压系统
●布料车
●物料输送皮带
●圆辊筛
●布料车电动滚筒
●圆盘给料机
●造球机
●烘干筒
●冷却风机
●带冷机
竖炉主生产线的设备运转及控制，由设在低配室内的PLC完成，并由设在焙烧室中的控制操作站集中操作和监视。
2、系统概述
二座10m2竖炉，年产球团矿100万吨，共分四大系统：
●原料系统（烘干、润磨）
●造球系统
●焙烧、汽化、冷却、成品筛分系统
●辅助系统（风机、水泵）
2.1、原料、烘干及润磨给料系统
原料系统设备，供配电系统均由需方提供，供方应根据工艺要求为需方提供安全、先进的控制系统，包括PLC控制柜、烘干系统操作台、润磨系统控制柜（高低压润滑油站）、润磨系统操作台、各检测仪表以及现场机旁控制箱。
烘干部分根据甲方要求整套系统整体搬迁，由甲方负责。
柜内调试由甲方负责，乙方负责PLC系统调试和投运。
2.1.1、原料、烘干主要设备:
设备名
数量
用途
P-1~P5皮带机
1
物料输送皮带
干燥筒主电机
1
原料烘干
干燥筒辅助电机
1
掺冷风机
1
助燃风机
1
2.1.2、润磨给料主要设备：
●润磨给料皮带
●润磨机高压电机（两台）
2.1.3、工艺说明：
精矿粉、膨润土经皮带送到配料室矿槽，同时竖炉电除尘灰运到配料室矿槽内，经变频调速圆盘给料机到电子皮带称上，称重后配加到配料皮带，电除尘灰则定量加到配料皮带上。
配料后的精矿粉经P-1皮带送至烘干混匀筒脱水，并将造球混合料混匀至成分均匀；烘干混匀料经P-2皮带运到润磨间，向润磨机供料。
●P-1~P5皮带机电控
●干燥筒主电机电控
●干燥筒辅助电机电控
●掺冷风电机电控
●助燃风机电控
●原料、烘干系统操作台
●润磨系统操作台
●润磨系统高低压润滑油站控制
2.2、造球系统
造球系统设备，供配电系统均由需方提供，供方应根据工艺要求为需方提供控制系统，包括PLC控制柜、操作台以及现场控制箱。
2.2.1、主要设备：
●造球：
P-6~P9皮带（变频控制）—→1#~4#造球机
1#~4#造球机
1#~4#造球圆盘电机（变频控制）
1#~4#造球刮刀电机（变频控制）
S-1皮带，1#~2#造球下—→1#圆辊筛
S-2皮带，3#~4#造球下—→2#圆辊筛
●返料系统：
F-1皮带
熟球系统：
●Q-1皮带
2.2.2、工艺说明：
润磨后的料经P4、P-5皮带送入混匀料缓冲钢仓，落入其下对应P-6~P-9皮带，向1#~4#造球圆盘造球机供料，造球圆盘造好的小球通过接料板落入S-1、S-2皮带，然后进入1#、2#圆辊筛筛分，分级后不合格的小球和粉末返回到F-1皮带机，合格的生球通过设有电子称的S-3、S-4皮带机转运至梭式布料机，梭式布料机再向竖炉均匀布料。
筛下的不合格小球和粉末经F-1皮带机返回到造球机。
●造球系统操作台A：
皮带运行指示，圆辊筛运行指示，布料皮带运行指示，返料系统（集中/机旁），返料系统集中启动，返料系统集中停止，系统（试车/联动），信号箱启动允许，圆辊筛机旁启动允许，系统启动预告。
●造球机操作台B：
造球机电流、频率指示，给料机频率指示，造球机运行指示，给料机运行指示，给料机停止，给料机启动，造球机停止，造球机启动，P-6~9皮带运行指示，P-6~9皮带启动，P-6~9皮带停止，刮刀运行、频率指示，刮刀启动，刮刀停止
●圆辊筛电控
●返料系统电控
●熟球系统电控
2.3、竖炉系统
竖炉系统设备，供配电系统均由需方提供，供方应根据工艺要求为需方提供先进、安全、可靠的控制系统。
包括PLC控制柜、仪表柜、操作台、各检测仪表以及必要的现场控制箱。
2.3.1、主要设备：
S3、S-4皮带机（圆辊筛—→竖炉），布料车行走电机，布料车减速机，振动给料机，链板式输送机，带冷机、成品筛。
2.3.2、工艺说明：
合格生球在炉顶布料后进入炉体，经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却，再通过液压传动的齿辊卸料机，振动给料机排出炉体。
布料：
辊筛分级合格的生球。
通过梭式布料器布到炉内生球干燥蓖上；料层厚度150~200mm；
生球干燥：
在生球干燥蓖的生球被向上流动的热废气（550~750℃）烘干，水分低于1.5%；
焙烧：
烘干的生球经预热后焙烧。
靠来自燃烧室的热废气，穿透球团料层，使竖炉整个断面的球团料层在1200~1250℃焙烧温度进行高温固结反应。
竖炉供热来自竖炉两侧燃烧室的高温废气，燃烧室温度通过控制烧嘴的煤气和空气流量进行调节，保证温度稳定；
均热：
在炉内设置导风墙，在焙烧段下为高度2.5m的均热段，促使焙烧后球团氧化再结晶；
冷却：
从竖炉下两侧鼓入的冷却风，通过冷却段，与热球团矿充分交换热量，初步冷却球团，冷却风成为热废气，沿导风墙上升与焙烧废气会合到生球干燥蓖作为生球干燥的热风；
卸料：
设在竖炉下的液压传动齿辊卸料机具有破碎和排料作用，通过振动给料机连续均匀排出炉体并卸入链板输送机。
●S-3、S-4皮带机电控
●布料车行走电控（布料车行走变频控制）
●布料车电动滚筒电控：
●齿辊液压系统电控：
注：
设备由厂家成套
●齿辊干油润滑系统电控
注：
系统由厂家成套
●振动给料器电控
板式输送机电控
●竖炉操作台
成品筛允许启动，链板机工作指示，系统故障指示，报警解除按钮，给料机频率表，系统（试车/联动），启动预告，系统启动，系统停止，布料车工作指示，布料车停止，布料车向前，布料车向后，齿辊手动/自动，齿辊故障指示，齿辊运行指示，齿辊启动，齿辊停止，急停按钮，振动给料机手动/自动，给料机工作指示，给料机调速，给料机启动，给料机停止，电笛。
●提升机电控
2.4、成品系统
成品系统设备，供配电系统均由需方提供，供方应根据工艺要求为需方提供先进、安全、可靠的控制系统。
2.4.1、主要设备：
1#、2#链板机
带冷机
冷筛
C-1~C4皮带机
卸料小车
卸料平板阀门
2.4.2、工艺说明：
竖炉卸下的球团由振动给料器卸到链板机上，冷却后球团从链板机机头部卸下，均匀布到悬臂振动筛筛分，合格成品经C-1皮带、设有电子秤的C-2和C-3皮带、C-4运到成品矿槽。
●链板机电控
●带冷机电控（变频控制）
●C-1~C-4皮带机电控
●带冷风机电控（软起动）
2.5辅助系统
2.5.1风机系统
风机系统设备，供配电系统均由需方提供，供方应根据工艺要求为需方提供先进、安全、可靠的控制系统，包括PLC控制柜、仪表柜、各检测仪表以及必要的现场控制箱。
风机系统主要设备包括3台助燃风机，3台冷却风机（电机为10KV高压电机）。
风机系统的控制主要包括高压电机启停控制、高压电机联锁保护、风机及电机轴承温度的检测、电机定子温度检测、风机振动检测，风机入口、出口风门的控制要求在中控室监控画面和风机房都能控制。
2.5.2除尘风机系统
除尘风机系统的控制主要包括高压电机联锁保护、风机及电机轴承温度的检测、电机定子温度检测、风机振动检测，风机入口风门的控制要求在中控室监控画面和除尘风机房都能控制。
2.5.3供水系统
供水系统设备，供配电系统均由需方提供，供方应根据工艺要求为需方提供先进、安全、可靠的控制系统，包括水池液位控制的仪表柜和各检测仪表。
水泵房控制系统共有3台循环泵、3台冷却泵、2台冷却塔电机的控制。
水泵房节能MCC柜根据甲方要求整体搬迁，由甲方负责。
柜内甲方负责调试，乙方只负责系统调试和投运。
2.5.4汽化软水供水系统
汽化控制系统共有3台软水泵，供二座竖炉汽化冷却使用，两用一备。
2.5.5煤气加压站系统
煤气加压站控制系统根据甲方要求，整套系统整体搬迁，由甲方负责。
柜内甲方负责调试，乙方只负责系统调试和投运。
二、操作方式
●远程HMI画面操作
●机旁操作（用于单体调试和维修）
操作的开关设在机旁操作箱与操作台，全部设备工艺状态，报警，设备集中操作均可在HMI上完成，每座竖炉设置2台操作站以方便监视与操作。
第三部分计算机控制系统
一、概述
按工艺生产需求，采用一级基础自动化，一级基础自动化级包括电气传动控制和仪表数据采集及控制两部分，面向生产过程，完成电控部分的顺序控制、联锁控制、准确定位，仪控部分的数据采集、PID单回路控制，串级比值控制，联锁报警控制功能;
在HMI上完成：
电气部分装置的启停，设备与操作状态显示，操作记录；
仪控部分的数据显示，现场调节阀的状态，PID调节，，电磁切断阀的开关控制及状态，重要数据的历史曲线，报警记录；
PLC采用SEIMENSS7-400系列可编程控制器,使用现场总线分布式控制，在现场设置从站I/O，变频器亦属于从站并用现场总线相接，网络结构为工业局域网，使用标准TCP/IPEthernet协议，速率10M/100Mbps。
HMI使用WINCC，操作系统为Windows2000。
二、基础自动化组成
设计使用当前国内流行的操作站+控制站+分布式现场网络，考虑现场控制设备的分布及仪控数据采集控制任务安全的需要，配置3套PLC控制系统，1#竖炉、2#竖炉、公用部分各一套，完成所有电控、仪控控制、数据采集、系统联锁等功能，相距较近工艺段的可以几个合用一个从站，PLC主站位于竖炉电磁站内，便于维护与调试，也有利于PLC工作
PLC系统的每一个扩展机架都必须有独立的模块电源，PLC模块电源与其它设备所需的24V电源必须分开。
PLC数字量输入输出回路需使用带熔断器端子排。
PLC供电电源应有防过电压及短路措施。
为便于日后对控制系统的完善和发展，每一套PLC必须预留15-20%的输入输出点作为备用。
三、PLC系统主要功能
●各皮带运输机控制（各皮带机均需有启动预告，即在各皮带机旁控制箱上面安装声光报警器）
●逆料流启动，顺料流停车
●电子称，温度信号数据采集
●烘干筒干燥机控制
●变频给料皮带速度调节
●布料小车速度调节
●调节阀阀位控制
●润磨机控制
●圆盘造球机控制
●焙烧布料控制
●汽化冷却控制
●链板机控制
●带冷机控制
●风机水泵控制
●高压电机的启停及联锁保护
四、HMI操作站主要功能
●动态工艺流程和操作
●参数设置、历史趋势及打印
●报警信息，报警记录及打印
●数据采集及生产数据处理
第四部分仪表数据采集及生产过程控制
一、概述
原则上采用当前先进的检测技术及工艺，选用先进、节能、可靠的检测设备，充分满足生产工艺的各项技术要求及设备维护的低成本，确保产品质量和技术经济指标，达到低投入，高产出的目的。
由PLC完成仪控部分的流量、压力、温度（RTD和RTS信号）、电子称毫伏信号数据采集，PID调节的功能，重要能源介质的累积，电磁切断阀的控制，工艺联锁等；
由HMI完成数据处理，显示，回路操作，电动阀门的操作，工艺控制参数修正，PID整定，报警提示，重要工艺数据记录、历史趋势等。
仪表系统需提供电伴热。
二、检测及控制
1、原料系统
控制项目包括：
●干燥炉燃烧室及炉尾温度检测；
●干燥炉煤气流量、压力检测；
●干燥炉煤气流量控制；
●干燥炉助燃风流量、压力检测；
●干燥炉炉温控制；
●高压电机及润磨机轴承温度检测、电机定子温度检测。
2、10m2竖炉本体
控制项目包括：
●煤气总管及支管流量、压力检测；
●空气总管及支管流量、压力检测；
●冷却风总管流量、压力检测；
●竖炉烟气流量、压力检测；
●燃烧室温度、压力检测；
●燃烧室煤气流量、压力检测
●烟罩、炉篦、炉身、火道及排料温度；
●汽包水位控制
●生球计量
●成品烧结矿计量；
●助燃风流量、压力检测；
●竖炉燃烧室炉温控制：
●安全连锁保护：
当煤气压力、空气压力低时报警并自动切断煤气。
3、风机及供水系统
●风机及电机轴承温度检测、电机定子温度检测、风机振动检测
●风机入口、出口风门控制（要求能在中控室监控画面和风机房两地控制）
●除尘风机及电机轴承温度检测、电机定子温度检测、风机振动检测
●除尘风机入口风门控制（要求能在中控室监控画面和风机房两地控制）
●水池液位控制
●软水泵控制
三、仪控设备选型
●变送器：
罗斯蒙特3051系列（HART协议）；
●热电偶、热电阻：
昆山高新；
●安全隔离栅及配电器：
昆山高新；
●水分仪：
北京九如；（利旧）
●煤气、空气流量测量，DN1000及以上管道选用威力巴，DN1000以下管道选用孔板，水流量测量选用超声波流量计；
●UPS选用艾默生产品，开关电源选用西门子产品，中间继电器选用欧姆龙或施耐德产品；
●低压断路器选用施耐德、常熟开关厂产品；
●指示灯、按钮选用施耐德或上海二工产品；
●端子排使用菲尼克斯产品；
●其他未指定产品选用国内知名品牌产品。
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