Металлургическая компания Shougang. Доменное производство, Caofeidian, Tangshan, Hebei, КНР. Строительство ДП объемом 5500 куб. м. АСУТП блока воздухонагревателей
Китайская государственная металлургическая компания Shougang Jingtang United Iron & Steel Co. Ltd исторически находится в столице. Перед летними Олимпийскими играми 2008 доменное и прокатное производство было вынесено из Пекина на побережье Желтого моря. Первые две доменные печи объемом 5500м3 и сталеплавильное производство были построены на искусственном полуострове. Проектирование и пусконаладочные работы по этим объектам компания Shougang выполнила своими.
Вследствие ошибок проектирования автоматики блока воздухонагревателей произошло обрушение насадки одного из воздухонагревателей (ВН). После аварии, к разработке автоматизации блока ВН для следующей доменной печи №3 была привлечено наше предприятие.
Генпроектировщиком выступил проектный институт BSIET компании Shougang, технологами - российская компания АО "Калугин", система автоматизации - наше предприятие.
Цель нашего участия в проекте была разработка управляющей программы, базовый и детальный инжиниринг, консультирование при разработке шкафов автоматики.
Проектируемый Блок воздухонагревателей в содержал все возможные технические новшества в этой области:
- 4 воздухонагревателя с встроенным смесителем(японская схема),
- 2 подогревателя воздуха горения для повышения температуры дутья (через нагрев воздуха горения для основных ВН до 520°С),
- переброс давления из "снимаемого" воздухонагревателя в "приходящий",
- дополнительная станция компрессоров наполнения "приходящего" воздухонагревателя (исключает просадку дутья при наполнении воздухонагревателя),
- станция вентиляторов воздуха горения с частотным приводом 10кВ,
- теплообменники на доменном газе и воздухе горения.
Попарно-параллельный режим также предусматривался и реализован в программе, но Заказчик ограничился параллельным режимом.
Структура системы автоматики выполнена на базе PLC серии 1756 от Rockwell Automation: (см структурную схему). Приведем основные технические решения:
- Шасси PLC резервирован, шкафы распределенной переферии находятся в том же электропомещении.
- Шкафы силового элктроснабжения 0,4кВ выполнены на основе управляемых выключателей, контролируемых от АСУТП.
- Шкафы выключателей и частотных приводов 10 кВ станции воздуха горения управляются по сети.
- Отсечные клапаны блока воздухонагревателей - местного производства - гидравлические или пневматические, регулирующие дроссельные - AUMA - электрические. Управление клапанами по дискретным и аналоговым сигналам 4-20mA.
- Гидростанция с автоматическим охлаждением и подогревом масла.
- Система визуализации резервированая, общая для всей печи.
- Связь между компонентами системы основаны на сетях ControlNet, DeviceNet, Ethernet.
- OPC-cвязь с системой управления предприятием.
- Полевой уровень реализован на базе датчиков Yokogawa.
- Видеограммы выполнены на китайском и английском языках с учетом китайской специфики.
Программа автоматики воздухонагревателя разделяется на силовую и регулирующую, своя для каждого ВН
- Силовая автоматика управляет клапанами воздухонагревателей по циклограмме. Каждый ВН останавливается в конечных точках "нагрев"/"отделение"/"полное отделение"/"дутье".
- Регулирующая автоматика содержит несколько функций, которые управляют параметрами нагрева, температуры дутья, стабилизации давления воздуха горения, подачей внешного наполнения. Каждая из функций содержит связывающию логику и ПИД-регуляторы. Например, нагревом одного ВН управляют 4 связанных ПИД-регулятора: управление расходом доменного газа, соотношение воздух/газ, регуляторы температуры насадки и времени нагрева.
Автоматический режим связывает все ВН в единую систему и управляет силовой и регулирующей каждого ВН. Режимов работы блока ВН два: последовательный и параллельный.
Последовательный режим вспомогательный и служит для отработки ошибки оборудования: при неисправности в одном из ВН автоматика не отключает блок, а переводит его в последовательную работу трех ВН.
Параллельный режим основной: пара ВН находятся на дутье, другие два -- в нагреве. По мере остывания холодного ВН он заменяется на нагретый. Поскольку у каждого ВН свой смеситель, трубопровод горячего дутья не подвергается тепловой перегрузке.
При постановке на дутье нового ВН изменение температуры ГД получилось не более 5°С, причем исключается просадка давления дутья печи при наполнении ВН.
В результате эксплуатации в течение 2020 можно утверждать, что внедрение нашей технологии на территории КНР состоялось. Получен запрос на создание аналогичной системы автоматизации для существующей печи №1 после завершения пандемии.