某大型高炉自动化仪表设备及安装工程施工组织.docx

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1、某大型高炉自动化仪表设备及安装工程施工组织一、高炉仪表工程概述：大型高炉过程检测与操纵，自动化仪表设备及安装工程（为叙述方便下列简称高炉仪表工程）。 是高炉系统工程的一部分，在工艺生产中有工业眼睛之称。随着自动操纵水平的不断提高，智能 仪表与PLC及DCS计算机系统在高炉生产中广泛应用，其作用越来越大，地位越来越高。3200m3高炉设计年产生铁225万吨，计划投资16.8亿元，其中工程费用是13.98亿元，生产 备用金2.82亿元，2004年8月8日破土动工，2005年12月26号联动试车完毕，工期17个月 18天。3200m3高炉是仅次于宝钢高炉（4063 m3）的第二等高炉，是国内同等容积

2、高炉中的第 三座。它汇聚了中国、俄罗斯、卢森堡、美国、意大利、日本、瑞典及英国等国家的高炉冶金技 术、设备与优质材料，集当代高炉先进技术之大成。技术含量高，自动化水平高，经济技术指标 高。从高产长寿（20年），节能消耗、环保要求各方面都进入全国高炉的先进行列。1、高炉仪表工程构成高炉仪表工程按生产系统大致可分为如下部分：（1） 外部管网仪表（含热力综合管线、燃气综合管线、富氧系统）（2） 供料及上料系统仪表（含槽上供料、矿槽、矿槽除尘、矿槽碎料仓）（3） 本体及附属工程仪表（含高炉本体，炉顶、煤气分析）（4） 出铁场系统仪表（含液压站管道泵、出铁场除尘）（5） 水冲洗仪表（含干渣泵房，炉后役循

3、环水）（6） 热风炉系统仪表（含热风炉、双予热系统）（7） 煤气清洗系统仪表（含煤气清洗及水处理）（8） 中心循环水泵房仪表（9） 鼓风机站仪表（10）煤气余压发电TRT系统仪表（11）喷煤系统仪衣2、高炉仪表工程量自动化仪表在高炉过程中，点多、线长、面广。温度、压力、流量、重量、物位、机械量，成份 分析等。工艺参数检测操纵分布在高炉的所有系统。随时监控高炉的工作状况，给生产操作提供 可靠的根据。（1）高炉本体测控点：检测参数285点，设置为：炉基温度1点，炉底温度82点，分二层第一层41点第二层41点，均匀分布在直径30m的炉底 底面上。炉缸温度48点，分四层，每层12点，均匀分布在炉缸周围

4、。冷却壁100点，分别均匀 分布在11段冷却壁上炉喉十字测温29点，均匀分布在炉喉测温十字冷却架上（为保证炉体温度 测温准确可靠，热电耦使用特制双支铠装热电耦），热风温度2点，一点用于检测，一点用于热 风温度自动操纵。热风压力1点，炉身静压检测10点，分五段均匀分布在炉身周围。静压变送 器集中安装在炉台上。炉身压差检测4点，用于检测高炉上下部位的透气率。氮气、氧气、蒸汽、 压缩空气、天然气流量检测5点。压力检测5点。（2）高炉仪表工程量：A、仪表设备1225台套B、PLC仪表检测操纵1484点，包含仪表模拟量输入/输出（AI/AO）,开关量输入/输出（DI/DO）C、仪表工程预制件5792套D

5、、仪表电缆导线250316mE、仪表钢管型材101519mF、仪表阀门管件5279件。见附表1、2。（3）高炉仪表工程设计高炉仪表工程设计设备与施工图共53套，基础自动化仪表31套，PLC检测操纵系统21套 （其中电控15套，仪控6套）。见附表3、4。（4）高炉仪表工程慨算高炉总投资16.8亿元，其中工程费用13.98亿元，设备安装费用6.78亿元，其中仪表自动化 设备安装费用5497.03万元。见附表5 二、高炉仪表技术特点1、基础自动化仪控系统 （1）热风炉拱顶温度检测：热风炉拱顶温度生产工艺通常为IooO.C130（FC0目前要紧使用S分度钳钱钳热电锅或者B分度双钿错热电偶，配置相应的补

6、偿导线进行环境温 度补偿后检测拱顶温度，性能稳固可靠，为通常设计常选。国内也有些高炉使用“插入式光电温度 传感器及配套仪表”检测拱顶温度。传感器由感温管，通常使用刚玉管（也可使用金属陶瓷管，耐 高温合金管），具有很好的耐高温，高压，防爆裂，抗腐蚀功能。感温管定长、管腔密封，内表 面热辐射与温度符合热辐射定律：E=T4 ,其中斯缔芬.波兹曼常数5.67*10-8wm2.K4 , 黑度系数。由于感应管内径远小于管长，可近似于黑体辐射=1 （利于互换性），感温管热 辐射光束经光电转换器（由物镜、光栏、光电转换器及有温度补偿特性负载网络构成）产生光电 信号。光电温度传感器的输出特性经验公式：Vt=e2

7、9T5655t+273.15,+0.02技术指标为：适用温度为：750-1600,C绝对误差：V5C响应速度：1S实际应用情况说明，重复性，互换性能好，抗干扰能力强于热电耦，使用寿命试验：拱顶使用为 S热电耦5-7倍。（2）热风炉空气，煤气流量检测压力补偿空气、煤气流量检测是通过节流装置产生压差，通过开方运算后测得的。而节流装置的计算 以一定的工作压力为基础。实际空气压力受鼓风机站输出压力而变化。高炉煤气压力也受高炉生 产情况而波动。为克服介质压力对流量检测的影响，将压力信号及流量信号一起送入计算机对流 量进行补正运算从而检测煤气、空气的实际流量。（3）热风炉空气煤气比值燃烧操纵：热风炉燃烧使

8、用前馈型双交叉限幅串级操纵方式，以温度操纵器作为主操纵器，通过温度检测操 纵煤气量大小，完成炉温主回路操纵，煤气、空气流量操纵器作为串级操纵副回路保持空气与煤 气随动调节，完成炉温精确操纵。双交叉限幅保证空气与煤气燃烧的一定比例与限量安全配比。 前馈操纵提供操纵系统提早调节信号，保证温度操纵的响应速度。在低负荷状态下，由于煤气，空气电动调节阀进入非线性阶段，可能引起系统的振荡波动，危及 温度的恒值操纵与安全运行。系统使用开度操纵。从而保证低负荷状态下，操纵阀门的有效开度， 使系统既稳固工作，又能维持较好的燃烧配比，使调节阀在小开度范围内稳固运行。（4）热风炉含氧量操纵:检测热风炉烟气中含氧量，

9、反馈操纵煤气量的大小，实现最佳化。空气煤气比值燃烧，对优 化工艺操纵，节能降耗具有重要价值。在热风炉排烟管道出口安装氧化倍微氧分析仪，分析检测烟气中不完全燃烧的残余氧量，经转换 器转换成统一标准420mA直流电信号，输入氧气调节器与工艺设定的氧气操纵值比较后输送到 煤气空气比值燃烧系统，作为煤气操纵的辅助信号，参与操纵煤气量大小调节空/煤比值，完成烟 气含痒量操纵。含氧量操纵方式：自动方式（A方式）：在PLC监控CRT上由人工给定作为氧气调节回路的设定值，进行含氧量 最佳化空/煤比燃烧操纵。手动方式（M方式）：在CRT上由人工对氧气调节器的输出值进行手动操纵。操纵功能：A、微氧分析仪对氧量测量

10、滤波，转换。B,氧气调节器实现超前，滞后比例，积分、微分（PlD）操纵。C、氧量分析仪校正，清扫，自动切换/保持。保证在氧气分析仪校正，检修或者采样测量管道清 扫时停止操纵运算，保持原有输出值不变。D、含氧量切入/切出：含氧量操纵可按生产工艺需要切入/切出操纵系统，以保证工艺流程稳固与 生产正常进行。2、过程操纵PLC局域网络系统（1）系统构成：高炉过程操纵为电气、仪表一体化PLC操纵系统，并构成局域网络。其中仪表 过程操纵分为：高炉本体及炉顶子系统（含炉底仪控PLC,冷却壁仪控PLC,高炉冷却水仪控 PLO ,热风炉子系统，出铁场及除尘子系统，供料上料及除尘子系统。煤气清洗及水处理子系 统，

11、水冲洗子系统，中心循环泵房子系统，热力燃气能源介质子系统，喷煤子系统，TRT余压发 电子系统等十个子系统。以上仪控子系统与电控子系统共同构成高炉局域网络操纵系统（附图）。（2）系统要紧功能:1、实时监控：各仪控子系统，完成高炉各区域数据采集与监控。对生产过程中产生的温度、压 力、流量、料位、料重、液位，成分分析等1500个模拟量工艺参数连续采样检测。通过传感器、 变送器、转换器、PLC模块实现实时监控。2、自动调节：对高炉各系统的重要工艺参数，比如热风炉拱顶温度，送高炉热风雨管温度，炉 顶煤气压力，烟气含氧量操纵，燃烧空/煤比自动调节，冷却水系统脱气罐液面自动操纵。通过参 数检测与计算机运算功

12、能，对这些重要的参数实现优化自动调节。3、报警连锁：对危及生产安全与质量的工艺参数设置不一致的限位，提供报警与连锁措施。有 上限报警、上上限连锁，下限报警、下下限连锁，限位中断，限位切断功能，保证工艺流程的衔 接，产品的高质量与人身设备的安全运行。4、数据通讯：通过建立的拟态局域网络通讯系统，将高炉各区域子系统的设备状态与过程信息 数据。在主控楼集中操纵操作站上位计算机进行显示操作，实现对整个高炉炼铁生产工艺环节的 集中操纵。各区域子系统也可在本区域集中操纵室操作站对本区域工艺参数实现显示监控，构成 冗余操纵系统。（3）人机接口（HMI）及功能：1、提供画面：按高炉生产工艺流程要求提供概貌图、

13、流程图、分布图、趋势图等画面功能与格 式2、物流信息：生产过程中反应物流信息、矿石、焦碳、碎焦、溶剂等物流状况。3、设备状态：待机启动、阀门停机开度位置状态。4、报警提示：工艺参数超过正常时提示操作人员并发出声光报警信号。5、数据显示：工艺温度、压力、流量、物位（含液位）成分分析等参数测量值显示。6、设定修正：根据设计与工艺要求变化，设定与修正生产操纵量，报警连锁值及限位值的大小。7、数据输入、储存与调用：系统可将检测信息作为历史数据自动储存，用于设备故障与运行状 态分析。8、过程数据处理及趋势图显示9、选择类操作：包含操作模式选择（手动、半自动、自动）；模型操纵开关选择操作。10、操纵类操作

14、：直接操纵设备运行与停止 11、保护性操作：用于系统操作与保护12、作业事件信息；各类生产故障及报警信息显示、记录及打印。（4）系统的模拟运行：高炉生产流程，使用软件访确实方法，通常在不使用物料实物（包含原料量与介质流量）的 情况下，基础自动化能够按照具体的工艺操纵要求进行局部区域（比如供料系统，上料系统）的 模拟生产运行。模拟运行分区域模拟与全线模拟。该软件功能要紧用于系统调试，设备检查与操作技术培训。三、高炉仪表系统调试1、单台仪表校验：（1）首次确认：高炉检测与操纵仪表出厂检定合格后，通过包装、储存、运输、开箱、现场保 管等环节后，不能保证其性能与技术指标保持出厂合格状态，因此在施工安装

15、前应予以首次校验 确认。（2）环境条件：单台仪表校验需在室内进行，并保证环境清洁卫生，无振动与强磁干扰，环境 温度满足技术要求。校验所用电源稳固，气源洁净干燥、稳固，标准仪器仪表具有计量鉴定合格 证书，并在有效的周期内，精度高于被校验的单台仪表。（3）校验方法：单台仪表校验项目、指标、方法务必符合产品技术说明书的要求，并按设计图 纸确定的量程，零点迁移量，报警连锁值、限位值进行校验。校准点通常很多于5个（零点、25%、 50%、75%、IOO%量程）（4）禁油防爆：有禁油与脱脂要求的仪表校验时需按规定进行禁油与脱脂处理，校验后注意保 管。防止安装前污染。高炉煤气系统仪表（含炉顶、上升下降管、旋

16、风除尘、煤气洗涤塔，捕滴 器，TRT余压发电等部位）。校验安装时按设计要求认真检查防爆选型与处理措施。（5）操纵阀门：操纵调节阀与执行机构要进行行程试验，仪表膜头，缸体泄露性试验。事故切 断线与设计规定有全行程时间的调节线需进行全行程时间试验。（6）其它：现场不具备条件的流量仪表务必验证制造厂产品合格证与检定试验报告。液位计， 料位计及开关可在安装完成后，直接模拟液位、料位信号进行就地校验。称重仪表及其传感器可 在安装完成后，直接均匀加载法码进行就地校验。测量轴位移、轴振动的机械量仪表可用专用设 备校验。校验合格的单台仪表要有合格标志，需加封印与漆封的部位应铅封与漆封。合格待装仪表要及时 填写校验合格证与试验记录并