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1、盈丰科技/德维森实业 邢钢TRT自动化系统控制功能规格书邢台钢铁股份有限公司TRT自动化系统控制功能规格书(审议稿)西安盈丰科技股份有限公司德维森实业(深圳)有限公司二七年三月TRT自动化系统控制功能规格书目录1概述31.1高炉主要技术参数31.2TRT装置主要技术参数32设计遵循的基本原则42.1控制站42.2操作员站52.3控制和数据处理系统62.3.1控制器控制能力62.3.2处理器硬件要求72.3.3输入/输出要求72.3.4过程站硬件接口要求72.3.5控制室机柜72.4系统主要技术要求72.4.1平均无故障时间及平均故障维修时间72.4.2自控系统的自诊断及容错82.4.3系统可靠
2、性裕量82.4.4电源系统82.4.5电子机柜和接线93工艺流程及系统硬件构成93.1工艺流程简介93.2控制系统构成及选型103.2.1ControlLog系统控制平台113.2.2控制系统选型153.3现场仪表构成及选型163.3.1TRT现场仪表构成163.3.2现场仪表选型184TRT控制要求与控制系统功能实现204.1反馈控制系统204.1.1 转速调节系统204.1.2 功率调节系统214.1.3 高炉顶压调节系统224.1.4 超驰控制系统224.1.5 氮气密封压差调节系统234.2顺序逻辑控制系统234.2.1 启动(停机)联锁控制234.2.2 重故障自动紧急停机联锁控制2
3、44.2.3 大型阀门开关指令系统和电气联锁控制245TRT过程监控系统的实现操作员站245.1设计要求的主要画面255.1.1 主要流程图画面255.1.2 机组启、停和运行过程监视画面252.5监控系统主要功能阐述295.2.1 启动前的准备工作：295.2.2 启动操作295.2.3 停机操作：296结束语301 概述现代高炉炉顶压力高达0.15-0.25MPa，炉顶煤气中存有大量势能。高炉煤气余压能量回收透平发电装置（Blast-FurnaceTop Pressure Recovery Turbine Unit），简称TRT，就是利用高炉炉顶的余压余热，将高炉煤气导入透平膨胀机作功，驱
4、动发电机发电的一种能量回收装置。邢钢在建的高炉TRT发电装置，其装机容量为5000KW，自动控制系统采用基于PC的过程控制系统PPC，用以完成机组的反馈控制、顺序/逻辑控制和过程监视等功能。1.1 高炉主要技术参数项目单位参考值备注1高炉容量M34502年产炼钢生铁X106t3综合利用系数t/M3d4热风温度5炉顶压力KPa1356平均煤气发生量X104M3/h132300Nm3/hMAX144500 Nm3/h7除尘器出口煤气温度1802101.2 TRT装置主要技术参数项目单位参考值备注1炉顶压力设定值KPa2透平入口煤气容积流量Nm3/h3透平入口煤气压力MPa4透平入口煤气温度5透平入
5、口煤气相对湿度6透平出口煤气压力MPa7透平入口煤气含尘量Mg/m38透平输出功率kW9转数rpm10前端轴瓦温度11后端轴瓦温度121314发电机额定功率kW15发电机额定电压kV16发电机额定转速r/min17发电机功率因数18前端轴承温度19后端轴承温度202122循环水进水压力MPa23循环水进水温度24循环水回水压力MPa25循环水回水温度26氮气温度27氮气压力MPa28氮气流量L/min29润滑油油站油箱容积L30润滑油油站供流量L/min31润滑油冷却器出口油温32润滑油供油压力MPa33动力油站油箱容积L34动力油油泵输出油压力MPa35动力油油泵流量L/min362 设计遵
6、循的基本原则2.1 控制站1) 自控系统是由以DCS/PLC为基础的，分布式的多台系统组件所组成，这些系统组件分布在具有开放式结构的通讯网络上，包括：操作员站、控制和数据采集系统、外设及有关的硬件和软件。2) 自控系统应在严格的工业环境下长期、稳定地运行。系统组件的设计应符合真正的工业等级，满足国内、国际的安全标准。并且易配置、易接线、易维护、隔离性好，结构坚固，抗腐蚀，适应较宽的温度变化范围。系统应具备良好的电磁兼容性，支持I/O模块在系统运行过程中进行带电热插拔、交换。能够承受工业环境的严格要求。3) 自控系统是经过现场实验的，并且是出厂前最新的硬件和软件版本。4) 通讯系统是可靠的，即单
7、台硬件设备出现故障（包括通讯系统硬件故障）都不会影响其它系统组件之间的通讯。通讯波特率1Mbps，通讯距离1KM，网络要求使用可直埋的电缆，在出现故障时，在线增加或删除任意一个节点，都不会影响到其他设备的运行和通讯。5) 系统中的任何组件通电或掉电都不会影响其他组件的运行。6) 系统允许在线修改软件，也就是除被修改的组件外，不会影响其它系统组件，数据点的修改仅仅影响被修改的回路，回路的输出将保持在修改前最后时刻的数值。7) 联锁系统故障检出元件动作时，在操作员站的显示屏上应进行声光报警，同时报警打印机立即打印出来，并存储在历史模件中，报警的确认和消声由键盘和按钮来实现，联锁系统通常采用手动紧急
8、切断按钮和联锁复位按钮。对某些联锁的输入应设旁路开关。2.2 操作员站操作员站包括用于操作员远程操作和工程师站工程维护的人机接口（HMI）和高性能工业级计算机。操作员站是操作员了解各装置全部信息的接口单元，操作员可在正常或异常情况下对各装置进行控制和监视。n 操作员站的功能1) 显示全部的过程变量及有关参数2) 操作所有控制回路的参数，如改变设定点、工作方式、回路输出、调整PID参数等3) 报警显示4) 过程流程图显示5) 趋势显示（实时的和历史的）6) 报告和报表7) 系统诊断报告8) 操作受权限制n 操作员站支持功能操作员站应能支持通用的编程软件，以帮助用户维护和修改数据库，编制应用程序。
9、支持功能包括在线和离线的数据库定义（即组态、下载等）、备份文件程序管理等。1) 操作员站的实际处理能力不能超过满负荷的30%。2) 每台操作员站具有独立的CPU，操作员站之间应具有内部切换的能力。3) 操作员站的画面刷新时间1s。n 打印机打印机应能自动、连续地打印报表、报警、系统维护记录等，也能按命令要求打印报表、屏幕画面和组态记录等。2.3 控制和数据处理系统控制和数据处理系统包括完成控制功能和I/O监视功能的全部硬件和软件，系统通常是由控制处理器、I/O模件所组成，他们都安装在标准的机柜内，控制处理器执行控制功能，I/O接口模块处理现场输入/输出信号。供货商应按各种组件的10%提供备用量
10、，同时在机柜中提供20%的备用空间以备扩展。2.3.1 控制器控制能力1) 控制和数据处理系统接受过程变量的输入信号，然后按照组态数据的要求，对输入信号进行处理，存放到相应的数据库中显示或计算，传送输出信号至最终控制元件。2) 在I/O 信号处理方面，系统对模拟量提供线性化、补偿、累积、开方和报警功能；系统对开关量提供报警和状态变化的检测。3) 在控制方面，系统能够完成调节控制、联锁逻辑、手动操作、由标准算法或用户程序组合而成的自动顺序。4) 调节控制功能至少包括各种PID算法（反馈、前馈、开关、比率、超前/滞后等）、标准计算（加、减、乘、除、复合运算等）、基本的控制功能（开关、限幅、高/低选
11、择等）、自适应控制功能。5) 联锁控制功能包括用于开关控制的梯形逻辑。6) 系统必须提供控制回路的自整定调节软件。7) 现场控制站通信能力：现场控制站能够插入较多的通信卡,至少能方便支持ControlNet 、ProfiBUS、ModBUS等最常用的标准通信方式。2.3.2 处理器硬件要求1) CPU为高性能32位RISC中央处理器，时钟频率不小于50MHz。2) 控制器整体应具有抗化工厂经常出现的电磁干扰和抗振的能力。3) 控制器可提供Ethernet通讯或通过安装在机架上的通讯接口卡提供。2.3.3 输入/输出要求1) 控制和数据处理系统可以支持来自现场设备的各种输入和输出信号。2) 所有
12、信号在进出自控系统时都必须采取隔离措施，以防信号过载、瞬变和浪涌冲击。3) 模拟量的扫描周期1s,数字量的扫描周期10ms。4) 输入/输出数据的分辨率不低于12位。5) 驱动接口应能保证驱动600m范围以内的二线制24VDC变送器。2.3.4 过程站硬件接口要求1) I/O的隔离要能做到回路级间电气隔离；2) I/O信号分辨，应在有关资料中说明；3) 输入接口应能保证在使用安全栅的情况下驱动600米范围内的EJA二线制VDC变送器。2.3.5 控制室机柜要求供方提供的机柜为前后开门，接线端子采用优质进口产品，机柜中端子排将有不少于10%的备用量。220VAC端子应与信号隔离，机内配线在小汇线
13、槽内敷设。经过UPS后机柜内的系统所需电源配电工作由供方完成。为了保持机柜内温度低于各元件允许的最高温度，要提供强制的通风。供方提供端子柜的接地方式及要求。2.4 系统主要技术要求2.4.1 平均无故障时间及平均故障维修时间n 平均无故障时间（MTBF）供方应给出其系统的MTBF，并能解释其计算方式。n 平均故障维修时间（MTTR）供方应给出其系统的MTTR，并给出其计算方法，以及列举两个以上的控制回路所使用部件的MTTR。n 模块化要求供方应保证自控系统具备较高程度的模块化水平。2.4.2 自控系统的自诊断及容错自控系统应具有完整的自诊断系统，应为软件级及硬件级的自诊断报警，并且定时自动或人工启动诊断系统，并在操作员站CRT上显示自诊断状态和结果。自诊断系统包括全面的离线和在线诊断软件，诊断程序能对系统设备故障的检查和对外部设备运行状态的检查。自控系统应具有一定程度的容错能力，即当某些模块发生故障后，不影响整个系统的有效工作。2.4.3 系统可靠性裕量系统应按下列原则考虑备用容量：n CPU负荷率 控制器 60%操作员
