宁夏金润昌科技有限公司

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半密闭电石炉净化除尘系统

  半密闭电石炉净化除尘系统


  一、系统概况


  根据半密闭电石炉净化工艺要求,系统分为手动控制和自动控制;断路器,接触器,中间继电器,按钮,指示灯等电气元件作为手动控制,目的是避免自动控制出现故障后,还能对工艺进行操作;PLC,组态软件,工控机作为自动控制;整个净化的工艺过程,历史记录,报警记录,实时曲线等工作可通过组态软件完成监控,直观显示。


  二、系统功能


  1.可实现系统手自控制无忧切换。            2.画面动态显示,直观可靠。          3.炉温可自动和手动控制。           4.炉压可自动和手动控制。


  5.清灰可自动和手动控制。        6.缷灰可自动和手动控制。       7.可查看炉温,炉压的历史记录,报警记录。        8.可手自动设置风机的频率。




  煤化工自动化解决方案:


  ◆系统概述


  近年来,国内逐步发展以煤炭为原料生产石油替代产品的现代煤化工,并取得了长足进步。


  为提升煤化工行业的自动化水平,煤炭加工效率,缓解煤炭加工与环境保护之间的矛盾,促进煤炭加工业健康持续的发展,我公司推出了的煤化工企业自动化解决方案,专为甲醇、乙二醇、烯烃、二甲醚、尿素、合成氨等煤化工产品生产企业量身定制。方案主要包括气化炉设备控制、厂区生产控制、自动化装车及石油化工罐区计量管理等系统。


  气化炉的控制系统


  ◆氧气与煤炭配比控制


  ● 粉煤流量的中值选择——粉煤流量的控制采用煤粉调节阀或改变发料罐压力进行控制,对粉煤流量设计了中值选择对齐回路,将粉煤流量三选二后取中值进行PID调节控制发料罐的压力或煤粉调节阀的开度。


  ● 氧气流量的补偿和纯度校正——入炉氧气流量是影响气化炉温度的关键因素,氧气流量的准确性尤为重要,设置了氧气流量的温度,压力补偿,补偿计算得到的补偿流量与氧气纯度进行校正,最终得到氧气流量来进行控制。


  ● 氧煤比控制——氧煤比控制采用标准比例功能和内部仪表的比例计算保证氧煤比的稳定。氧煤比给出值经过乘法器计算氧气流量OSP,作为氧气回路的远程给定,取倒数后经乘法器计算出粉煤流量,作为煤粉单参数回路的远程给定,从而实现交互控制。煤粉流量发生变化,通过氧煤比自动控制,通过实测的煤粉流量计算氧气流量,通过PID   调节输出值控制氧气自调阀动作。


  ● 氧气流量发生变化,通过氧煤比自动控制,计算对应煤粉量,通过PID调节后的输出值控制煤粉调节阀,使粉煤流量按氧煤比变化。


  ◆气化炉负荷控制


  为了防止气化炉负荷过大,设置了速度限制器,将负荷的每分钟变化限制在一定的范围内。为防止氧气过量,设置高低选择器,在粉煤回路上设置高选器,将测量出的煤粉量与负荷给定的煤粉量进行比较,取高者作为煤粉回路的远程给定的最终值,在氧气回路上设置了低选器,将测量出的煤粉量与负荷给定的煤粉量进行比较,将低者作为氧气回路的给定值。


  ◆系统组网结构图


    


  全厂生产系统控制


  


  ◆系统概述


  煤化工厂由于生产规模大,工艺流程复杂,连续化生产,工艺介质大都具有高温、高压、易燃、易爆的特征,对操作安全和产品质量都有严格要求,因此要求仪表及自动化系统不仅有先进性、而且更重要的必须有高可靠性,高安全性。根据工艺装置的生产规模、流程特点、产品质量、工艺操作要求,全厂生产系统控制分为集散控制系统(DCS),安全仪表系统(SIS),可燃/有毒气体检测报警系统(FGDS),信息管理网络系统(CIMS),工业电视监控系统(CCTV),成套设备可编程逻辑控制器(PLC),机组专用检测和控制系统(ITCC)等7个子系统。


  


  ◆集散控制系统(DCS)


  随着自动化发展的高度集中,采用DCS控制系统具有综合性强的、集成度高的、配置灵活等诸多特点。该系统具有完备的冗余技术,其平均无故障时间(MTBF)和平均修复时间(MTTR)的指标是领先的。系统具有完善的硬件、软件故障诊断和自诊断功能,具备热插拔功能。系统同时通过通讯总线在工业电视监控系统(CCTV)显示。


  ◆安全仪表系统(SIS)


  安全仪表系统(SIS)统筹考虑整个项目的自动保护,独立于DCS控制系统单独设置。系统为故障安全型,采用热备冗余、容错结构;系统的I/O卡件安装在中央控制室的机柜内。


  ◆可燃/有毒气体报警系统(FGDS)


  可燃/有毒气体检测报警系统(FGDS)将装置区环境中可燃/有毒气体的浓度进行指示、浓度超限时可报警。系统同时与DCS通讯,在各个装置DCS画面上显示可燃/有毒气体的浓度,超限时报警。信息I/O卡件安装在中央控制室的机柜间,在操作室内设置声光报警功能,并通过通讯总线在工业电视监控系统(CCTV)显示。


  ◆信息管理网络系统(CIMS)


  信息管理网络系统(CIMS)是将工艺装置、产品储运与销售、公用工程及辅助装置的信息通过DCS系统传送到信息管理系统(CIMS),实现信息共享,逐步实现管控一体化。


  ◆工业电视监控系统(CCTV)


  根据装置区的划分,现场安装若干台(防爆)摄像头,厂区范围内的电视监控信号通过光缆或电缆传输到中央控制室内,在操作室内采用组合大屏幕显示系统(电视墙)进行监视,组合大屏幕包括:文字屏、信息屏、组合监视器和投影单元组成。


  通过大屏幕组合显示系统,可以把多样的信息集中显示出来,便于操作人员选择需要的图像信息,提高图像利用率和综合处理能力,有助于更准确的下达指令,提高操作的效率。还可以通过以太网和视频信号接口卡将DCS系统、FGDS系统连接起来,做到结构上完全独立。


  ◆局部控制单元(PLC)


  火炬、特殊工艺设备的现场仪表和控制系统工艺包和设备供应商配套,采用PLC系统,置于装置现场机柜间,系统具备MODBUS或PROFIEBUS等协议的通讯接口,与装置的DCS系统或中央控制室实时通讯。


  ◆机组专用检测和控制系统(ITCC)


  为复杂的机组设置的机组专用检测和控制系统,可置于机组的现场机柜间,完成机组的调速、负荷控制、过程控制、联锁保护等功能,并与装置的DCS通讯,系统采用三重化冗余容错功能。


  


  自动化装车及石油化工罐区计量管理系统


  


  ◆系统概述


  针对煤化工产品的物流管理系统不断升级换代,无法从一个系统的角度进行优化配置,所采购设备与生产工艺要求脱节,造成大量的资源浪费和生产安全隐患,自动化装车及石油化工罐区计量管理系统,为广大煤化生产商和物流企业提供系统化的一站式服务。


  自动化装车及煤化工罐区计量管理系统分为自动化装车(船)部分和罐区监控两大部分。自动化装车/船部分由财务管理子系统、地衡管理子系统、门卫管理子系统及发油控制管理子系统组成。罐区监控部分由罐区监控子系统、消防监控子系统及电视监控子系统组成。

  

  ◆门卫管理子系统


  系统主要是对进出厂区管理区域的车辆和人员,通过IC卡信息确认,采集相关管理信息,供管理部门查询统计。


  ◆财务管理子系统


  系统主要功能是识别IC卡客户信息,接受其他子系统的数据信息,建立财务数据库,管理客户档案,打印票据等。


  ◆罐区监控子系统


  系统采集储罐的液位、压力、可燃气体浓度及温度等数据,控制罐区泵阀等设备,完成工艺管道生产调度管理和进销库存管理等功能。


  ◆消防监控子系统


  系统与现场焰火探测器、可燃气体报警器信号连锁,当检测到危险信号时,发出声光报警,经管理人员确认,对危险区域进行泡沫或水的喷淋,达到消防的目的。


  ◆电视监控子系统


  系统对主要对关键设备,重要管道工艺,重要出入通道,进行监视,全面提高客户安全管理水平。系统中智能IC卡管理为可选功能,客户可采用提单流程管理或其他简捷方式。 各分项功能可自由组合,用户可根据监控对象的实际情况对各子系统自由取舍,并可提出特殊要求,公司将现场进行软硬件设计,竭诚为您提供个性化服务。


  ◆其他相关系统


  包括污水处理系统及照明系统。


  


  随着我国的社会和经济的高速发展,环境问题日益突出,尤其是城市水环境的恶化,加剧了水资源的短缺,严重影响着人民群众的身心健康,这些情况已经成为城市可持续发展的严重制约因素;我国现阶段很多大中型城市的废水排放量大,已造成城市地表水的严重污染;目前各城市仍然是直接排放污水或因水处理自控系统不完善没处理好就把污水排放了,很多操作和检测监控过程仍停留在人工阶段,监控时间覆盖率低,手工采集样品缺乏科学性和代表性,难以反映企业和城市污水处理及排放连续变化的情况。大范围的建立污水处理系统及在线自动控制监控体系,势在必行。


  系统简介:


  该污水处理厂采用的是典型A2O污水处理工艺,日处理污水量5万吨,厂区主体构筑物有:综合楼、配电房、进水提升泵房、粗细格栅井及旋流沉砂装置、氧化沟、终沉池、污泥回流剩余泵井、脱水机房等;整个厂区设备及阀门均PLC控制方式,正常情况下可以实现仪表、PLC的完全自动检测控制及运行状况监控;下位机采用西门子1500系列和1200系列PLC,上位机采用组态王监控软件。污水处理系统详述:


  一、A2O工艺介绍

如(图一):


  图一 氧化沟工艺简图


  氧化沟水处理工艺起源于南非,后经不断改进和推广,在全球范围得到广泛应用。城市污水由管道集中后,水流首先经过粗格栅,将粗的垃圾去除,然后由提升泵将污水提高水头(后面工艺要求有高水头),再经过细格栅及旋流沉砂池,进一步去除小的垃圾和泥砂,污水进入水处理主体结构——氧化沟,污水在“A2O”型的氧化沟中经过曝气机调节曝气,使得污水得到缺氧、氧化、硝化、反硝化等反应,在该过程中完成BOD(生物耗氧量)、COD(化学耗氧量)的去除及污水脱氮的功能,并为下一步水的沉淀作好准备,经过氧化沟处理的水流入终沉池,沉淀的污泥经脱水机滤干后外运处理。


  二、厂区主要设备控制要求


  1、粗细格栅机及其附属输送压榨设备的控制


  定时控制:根据外来污水状况和运行经验,通过设定相关定时参数,自动控制格栅机的启动时间和停止时间。


  液位差控制:在格栅机的前后均设置一台超声波液位传感器,检测出格栅机的前后液位差。设定低液位差LDF2和高液位差LDF1,当检测到的液位差大于LDF1时,启动格栅机;当检测到的液位差低于LDF2时,停止格栅机(减少了运行时间,有效的节约能源)。


控制过程如(图二)



  图二 格栅间


  格栅附属设备的联动:


  皮带输送机和压榨机作为格栅机的附属输送压榨设备,它们在定时或自动运行模式下,一般与格栅机联动。附属设备适当的提前或延时运行。


  2、提升泵的自动控制


  (1)PLC根据泵池液位高中低信号自动调节三台泵的启停;泵池水位到预设的水位时启动1#泵,水位上升到预设的中水位时,1#泵由变频运行转换到工频运行,这时再变频启动2#泵,依次启动到3#泵。


  (2)切换开始时,变频器停止输出(变频器设置为自由停车),利用水泵的惯性将第一台水泵切换到工频运行,变频器连接到第二台水泵上起动并运行,照此,将第二台水泵切换到工频运行,变频器连接到第三台水泵上起动并运行。


  (3)水位下降需要减泵时,系统将第三台水泵停止,第二台水泵切换到变频调节状态。水位继续下降,系统将第二台水泵停止,第一台水泵切换到变频调节状态。


  (4)另外,设置软启动器作为备用。当变频器或PLC故障时,可用软起动器现场手动轮流起动各泵运行以保证供水。作为多台提升泵的自动控制,满足先启先停的原则,以优化资源的利用率;为了提升泵的安全,系统设置了提升泵的干运转保护;同时,系统还设置了泵的频繁启停保护,群启动保护等,以延长其使用寿命。


  3、曝气系统的自动控制


  生化池作为全厂污水处理的核心,具有举足轻重的作用。污水经过预处理后,在这里通过微生物吸附污水中的有机物,达到除磷脱氮的目的。对生化池的自动控制,主要是溶解氧浓度的控制。


  曝气量自动控制系统作为一个恒值控制系统,系统给定一个保持不变的最佳溶解氧值,通过PLC控制调节输出量(即曝气机开启台数、开启频率),使被控量(实测氧化沟溶解氧浓度)不断地接近给定值。在这个系统中,要求稳定性和动态特性良好,被控量向给定值过渡的时间短,同时过程平稳,振荡幅度小。


  图三 鼓风机房


曝气供氧系统是由曝气风机和溶解氧仪共同组成的闭环系统,为反应池好氧段提供氧气,并维持好氧过程的溶解氧浓度值。依照好氧过程的溶解氧浓度值控制曝气机开启台数,维持溶解氧浓度值在一定范围内变动。控制流程如(图四)。


  图四 曝气池流程工艺


  三、控制模式


  手动模式:手动模式又可以分为盘柜模式和就地模式。盘柜模式就是通过MCC上的按钮实现对设备的操作;就地模式就是通过现场控制箱上的按钮实现对设备的操作。


  维修模式:设备处于故障维修期间,点选“维修模式”后,该台设备不能再被启动,直到维修结束。该种模式下保障了维修人员的人身安全。


  自动模式:设备的运行完全由各PLC根据污水厂的工况及工艺参数来完成对设备的启停控制,而不需要人工干予。


  四、系统构成:


  通过前面的描述,部分设备的控制还是比较复杂的,为达到以上的设备自动控制要求,该工程基本构成如下:


  下位机:选用了西门子1500和1200系列PLC来做系统


  上位机:选用了组态王软件


  中间协议:采用SimaticTCPServer,衔接上、下位机,进行数据交换


  整个厂区共有4个PLC分站,硬件采用西门子模块,分别用光纤及光纤交换机,采用环网连接方式构成以太网络连接至中控室,四个PLC分站采用的是ABBPLC,每个站分别装有现场触摸屏终端。PLC1站位于进水泵房,配置就地I/O站和现场触摸屏控制终端;PLC2站位于格栅间房,配置就地I/O站和现场触摸屏控制终端;PLC3站位于曝气车间,配置就地I/O站和现场触摸屏控制终端;PLC4站位于污泥脱水间,配置就地I/O站和现场触摸屏控制终端。


  PLC系统模块主要配置如下表:


  上位机有两套操作终端,共同反映现场情况,操作互不干扰,一套故障,另一套依然可以完成全部监控操作功能。监控软件采用组态王KingView来开发监控画面,根据工艺绘制流程图,显示所有相关测控仪表的实时值;建立全厂的中心监控系统平台,使操作员能随时监视全厂运行状态,并对设备操作发出控制指令;建立历史数据查询系统和重要数据保存系统,并能对日报表、月报表、年报表进行打印;建立全厂设备的安全报警系统;


  上位机部分监控画面如下图:



  图五 系统总工艺流程图


  五、该工程自控系统的特点


  1、技术先进:现代化的工厂要求与时俱进,该自动化控制系统无论是从使用的profibus-DP现场总线、通讯网络、可编程控制器、组态软件,还是从自动化控制技术来讲,都具有时代领先性。


  2、稳定可靠:选用的自动化产品来自国外知名品牌,建立的自动化控制平台,经过严格的测试,可以保证系统稳定可靠地运行。


  3、自动化程度高,使用简单:对于全厂的控制中心——中心控制室上位界面,采用全中文的设计界面,立体三维流程图形来表达工艺,便于操作员掌握;同时下位机控制器采用ABB的PLC,系统稳定性好,自动化程度高,整个系统维护量小。


  4、开放性:该系统采用的现场总线是国际通用的具有开放协议的现场总线和接口,同时各控制站均留有I/O余量,以便于以后系统的改造和扩展。


  5、安全性:该系统采用全面的设备保护体系,包括提升泵的干运转保护、自控平台的防雷保护、进水水质异常保护、报警系统等,以防止因为某些意外或操作员的疏忽而发生事故。


  六、应用总结


  该城市污水处理系统建成后,PLC系统运行稳定,采集数据准确快捷,控制的重要设备运行安全,程序开发好后,其维护量大幅度降低,同时该PLC自控系统现场安装、与其它设备的接口等均方便好用,系统投运后,自动化程度高,工作人员维护量小,出水水质能达到国家规定的标准。


  供水自动化


  水厂计算机控制管理系统拟采用三级监控结构,由工厂管理级、区域监控级、现场测控级组成,对应于中央控制系统、现场控制系统、现场控制设备和仪表三个层面,三者之间由信息(数据)网络和控制网络连接。信息(数据)网络仍采用工业以太网,控制网络仍采用现场总线和I/O相结合方式。由可编程序控制器(PLC)、现场总线网络、现场控制I/O设备和自动化仪表组成的现场控制系统----分控站,对水厂各过程进行分散控制;再由工业以太网、数据服务器、监控计算机组成的中央控制系统----中央控制室,对全厂实行集中管理。


  工业以太网系统仍采用环形光纤网络,100Mbps传输速率,全双工通信。


   1.中央控制系统


  全厂控制中心设在水厂区中心控制室内。农饮控制中心与水厂区之间采用光缆进行通讯。全厂控制中心设有2台操作站计算机、1台视频管理计算机、1台操作站计算机站、不间断供电电源、1套事件数据图表打印记录装置。调度中心设有1台工程师站、1台视频管理计算机、不间断供电电源。中心控制系统通过光缆与各现场分控站PLC连接。


  2台工控机站用于同一个软件,互为备用,构成监控的操作站。中控室完成全厂自动控制和生产的管理,它集中监视、管理、控制整个水厂的全部生产过程和工艺过程。对生产过程的自动控制、自动保护、自动操作、总调节、以及工艺流程中的各重要参数、设备工况等都进行在线实时监控。数据库服务器和监控工作站采用具有C/S(客户机/服务器)结构形式100M交换式的计算机局域网络。


  2.现场控制系统


  具有PLC,配置操作界面可视化、无人值守的分控站,可以独立运行。 现场总线是将自动化最底层的现场控制设备和自动化测控仪表互连的实时通信网络,遵循ISO的OSI开放系统互连通信协议。用户可以自由选择不同制造商的性能价格比最优的现场设备或仪表,实现“即换即用”。


  3.现场控制设备及测控仪表


  主要电控设备的控制采用就地控制、现场控制、中央控制的三层控制模式,控制级别由高到低为:手动控制、遥控控制、自动控制:  


  1)手动模式:通过就地电控箱或MCC开关柜的按钮实现对设备的启停操作。


  2)遥控模式:即远程手动控制方式。操作人员通过分控站操作面板或中控室监控操作站用鼠标器或键盘来控制现场设备。


  3)自动方式:设备的运行完全由各分控站PLC根据水厂的工况及工艺参数来完成对设备的启停控制,而不需要人工干予。


  对于不具有现场总线接口的现场控制设备和测控仪表,采用远程I/O单元或分散式I/O模块作为现场总线接口。


  6.1 系统组成及功能


  按照工艺及控制对象的功能、设备量,根据改造工程工艺流程和平面布置,设立3个分控站,水源井15个、二级泵房1个。每个分控站由设1套可编程控制器PLC,1台现场操作显示单元OP、1台UPS电源、以及辖区内的自控仪表、设备等组成。   每个分控站均可独立运行,且均具有监控的功能,均可作为临时中控室,可进行全厂数据采集,程序下载等功能。


  6.2 测控内容  


   1. 二级泵站

  二级泵站控制范围:


  二级泵房主要进行控制的设备有增压泵6台,阀门6台,还有低压进线柜进行电流和电压的实时检测。六台增压泵分别是2#和3#为一组有ABB变频器拖动,4#和5#为一组分别有软启拖动,建议先按变频设计,1#和6#为一组有ABB变频拖动,以上的控制方式分为变频控制和工频控制。


  主要采集的数据有:加压泵的三相电压、三相电流、累计电量、累计运行时间、水泵运行频率;出水的余氯量;出水压力、瞬时流量、累积供水量,蓄水池水位,变频器的运行频率、电流等,加氯机的加氯量等。


  主要采集的开关量有:增压泵本地/远程、工频运行/停止、变频频运行/停止、工频正常/故障状态、变频频正常/故障状态;远程控制增压泵启停。


  6个阀门本地/远程、运行/停止、正常/故障状态、远程控制阀门的开关


  自控功能:


  实现增压泵的远程控制,自动为蓄水池补水;


  根据供水压力实现自动恒压供水;根据每个泵的运行时间,实现水泵的轮循工作,每次开两台增压泵,确保设备运行安全。


  根据增压泵的三相电压、三相电流分析水泵的运行情况,及时分析可能发生的故障,确保水泵工作安全。


  根据供水压力、流量、管网末梢的压力情况,分析可能出现的跑冒漏现象,及时发现故障点,同时有效节约水资源。


  根据管网末梢的余氯值情况,及时调整出水加氯量,确保用户的用水安全。


  通讯网络:


  二级泵房采用宽带接入的方式与管理站和调度中心进行控制信号和数据以及视频图像交换;


  视频监控:


  二级设计2路监控点,对变压器、泵房等关键位置进行24小时监控,保证饮水安全。各泵房内光纤交换机,实时将视频信号传输至控制中心进行实时存储,视频监控系统采用红外高清网络摄像机,录像存储30天。


  7、水源井控制系统


  从水源井取水后到水厂蓄水池,经过水处理设备处理后加压供往城市供水管网。


  主要采集的数据有:水源井的动静水位;深井泵的三相电压、三相电流、累计电量、深井泵的累计运行时间;出水的余氯量;出水压力、瞬时流量、累积供水量;


  主要采集的开关量有:深井泵本地/远程、运行/停止、正常/故障状态;远程控制深井泵启停。


  自控功能:


  实现水源井深井泵的远程控制,自动为清水池补水;


  根据清水池水位启停深井泵,实现自动补水,确保清水池水位正常;根据供水压力实现自动恒压供水;根据深井泵的三相电压、三相电流分析水泵的运行情况,及时分析可能发生的故障,确保水泵工作安全。


  通讯网络:


  水源井视频信号、水源井控制等数据信息通过工业以太网传输至管理站和调度中心。


  语音视频监控:


  每个水源井设置1路监控点,对水源井泵房等关键位置进行24小时监控,同时可以实现远程巡检,保证城市饮水安全,传输至控制中心进行实时存储,视频监控系统采用红外高清网络摄像机,录像存储30天。


  


联系电话:182 9547 8779       企业邮箱:nxjrckj@163.com 通讯地址:宁夏银川市金凤区宁安南街iBi育成中心二期10#楼
服务区域:宁夏、石嘴山、大武口、平罗、银川、永宁、贺兰、灵武、吴忠、盐池、                                     青铜峡(小坝)、中卫、中宁、海原、固原、隆德、西吉、泾源,阿拉善、乌海
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