控制系统设计说明

控制部分设计说明

北京国电富通科技发展有限责任公司

2015年12月

目录

前言 (3)

一、干排渣系统部分控制要求 (3)

1.干排渣设备综述 (3)

2.液压系统部分 (5)

3.钢带输渣机 (9)

4.碎渣机 (11)

5.斗提机 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。

6.链斗机 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。

二、干式排渣系统画面设计说明 (11)

1 画面要求 (12)

前言

1）本设计说明仅用于十里泉干式排渣系统的控制部分。

2）说明的内容主要是为设计单位和程控编程提供设计和工作依据。

3）本设计说明的依据是技术协议以及技术协议相关的标准、规定。

4）有关控制逻辑是以文字描述和时序表进行描述的。

一、干排渣系统部分控制要求

1.干排渣设备综述

1.1 干排渣设备的组成

干排渣系统可分为多种不同的结构，根据各个现场不同要求选用适合的产品，本项目为两级钢带型干排渣系统：

二级钢带型：包含炉底排渣装置、一级钢带输渣机、碎渣机（两台）、二级钢带机1.2 系统的启动与停止

系统控制分为“程序控制”和“就地控制”两种方式。切换按钮设在就地控制箱上。每台设备均设有程控就地按钮，并传送该设备的信号至控制用PLC或DCS。

1.2.1 要求在程序中对“远方”与“就地”信号进行判断，当某一设备处于“就地”状态时，不允许发出对于该设备的启动、停止或其他控制命令，也就是“就地”优于“程控”。

1.2.2 在“程控”状态下，干排渣设备启动、停止时应有“自动”与“手动”两种状态，

可以实现切换。

1.2.2.1 “手动”状态既远方手动操作状态，主要用于系统调试，在“手动”状态下，设备可独立启动，不受联锁保护影响。“自动”状态为系统通常运行状态，此状态下系统具备联锁功能，系统中不同设备发生故障，应相应的产生不同的联锁保护动作。正常运行时，钢带输送系统必需在“自动”状态，并保证所有保护正常动作。

二级钢带型包含的设备有：炉底排渣装置、一级钢带输渣机、碎渣机、二级钢带输渣机

启动时，点击自动按钮进行自动启动。

启动顺序为：

启动二级钢带机启动碎渣机（启动前选择）启动一级钢带机打开炉底排渣装置

停止顺序为：

关闭炉底排渣装置关闭一级钢带机关闭碎渣机关闭二级钢带机连锁保护关系为：

故障名称应联跳设备故障名称应联跳设备

一级钢带伸长一级钢带电机风扇、一

级钢带电机，关闭炉底

排渣装置

一级清扫链A侧断带一级清扫链电机风扇、

一级清扫链电机

一级钢带电机风扇故障一级钢带电机风扇、一

级钢带电机，关闭炉底

排渣装置

一级清扫链B侧断带一级清扫链电机风扇、

一级清扫链电机

一级钢带电机故障一级钢带电机风扇、一

级钢带电机，关闭炉底

排渣装置

一级钢带打滑钢带电机风扇、钢带电

机，关闭炉底排渣装置

一级清扫链电机风扇故障一级清扫链电机风扇、

一级清扫链电机

一级清扫链打滑

一级清扫链电机风扇、

一级清扫链电机

一级清扫链电机故障

一级清扫链电机风扇、

一级清扫链电机碎渣机卡阻

一级钢带电机风扇、一

级钢带电机、一级清扫

链电机风扇、一级清扫

链电机、碎渣机，关闭

炉底排渣装置

碎渣机电机故障一级钢带电机风扇、一

级钢带电机、一级清扫

链电机风扇、一级清扫

链电机、碎渣机，关闭

炉底排渣装置

一级钢带头部料位高

一级级钢带电机风扇、

一级钢带电机、一级清

扫链电机风扇、一级清

扫链电机，关闭炉底排

渣装置

二级钢带电机风扇故障一级钢带电机风扇、一

级钢带电机、一级清扫

链电机风扇、一级清扫

链电机、碎渣机、二级

钢带电机风扇、二级钢

带电机，关闭炉底排渣

装置

二级钢带打滑

一级钢带电机风扇、一

级钢带电机、一级清扫

链电机风扇、一级清扫

链电机、碎渣机、二级

钢带电机风扇、二级钢

带电机，关闭炉底排渣

装置

二级钢带伸长一级钢带电机风扇、一

级钢带电机、一级清扫

链电机风扇、一级清扫

链电机、碎渣机、二级

钢带电机风扇、二级钢

带电机，关闭炉底排渣

二级钢带电机故障

一级钢带电机风扇、一

级钢带电机、一级清扫

链电机风扇、一级清扫

链电机、碎渣机、二级

钢带电机风扇、二级钢

带电机，关闭炉底排渣

装置装置

二级清扫链打滑二级清扫链电机风扇、

二级清扫链电机

二级清扫链A侧断带

二级清扫链电机风扇、

二级清扫链电机

二级清扫链B侧断带二级清扫链电机风扇、二级清扫链电机

当整个系统因为故障发生联跳时，系统应自动关闭所有炉底排渣装置，并在监视画面上给出明显的报警显示。

2.液压系统部分

整个干排渣设备液压系统的起、停和各工况动作均由电气系统集中控制，通过相应电磁换向阀的电磁铁通、断电，实现液压油路换向，从而改变执行机构——各个液压缸的工作状态。干式排渣设备的液压系统主要有两个功能，一是驱动炉底排渣装置将，二是钢带和清扫链张紧。

2.1 二级钢带型液压系统的控制

2.1.1 二级钢带型液压系统主要包含如下设备：挤压液压泵站，张紧液压泵站，挤压头，

钢带张紧装置，清扫链张紧装置，控制箱。

2.1.2 挤压液压泵站包含1#、2#二台电动机，一个压力变送器以及1CT、2CT、3CT三个

电磁阀。二台电动机正常工作时互为备用，应设置轮流启动程序，使两台泵平均使用。特殊情况可以两台同时启动。液压系统工作时必须启动至少一台电动机以提供压力。

2.1.3 挤压头由本体、液压缸、电磁阀、行程开关组成。每个挤压头由一个专用电磁阀控

制，以实现打开和关闭动作。每个挤压头还设有两个行程开关，用以对开到位和关到位进行反馈。

2.1.4 挤压头的操作步骤为：a）打开时

启动液压泵启动1CT 启动2CT 打开挤压头电磁阀

挤压头开到位关闭挤压头电磁阀打开下一个挤压头电磁阀

全部挤压头开到位关闭所有挤压头电磁阀关闭2CT

关闭1CT 停止液压泵

b）关闭时

启动液压泵启动1CT 启动3CT 打开挤压头电磁阀

挤压头关到位关闭挤压头电磁阀打开下一个挤压头电磁阀

全部挤压头关到位关闭所有挤压头电磁阀关闭3CT

关闭1CT 停止液压泵

2.1.5 压力变送器为挤压系统压力变送器。压力变送器输出4-20mA信号至控制系统，量

程均为0-16MPa。挤压系统压力信号均需在画面上进行显示

2.1.6 张紧液压泵站包含3#、4#二台电动机，五个压力变送器以及4CT、5CT、6CT、7CT、

8CT、9 CT、10CT、11 CT、12 CT、九个电磁阀。二台电动机正常工作时互为备用，应设置轮流启动程序，使两台泵平均使用。液压系统工作时必须启动至少一台电动

机以提供压力。

2.1.7 4CT为张紧系统升压电磁阀，控制整个张紧液压系统总压力，所有张紧液压系统动

作前均需开启4CT。5CT为一级钢带放松电磁阀，控制一级钢带张紧装置的放松。

6CT为一级钢带张紧电磁阀，控制一级钢带张紧装置的张紧。7CT为一级清扫链放

松电磁阀，控制一级清扫链张紧装置的放松。8CT为一级清扫链张紧电磁阀，控制

一级清扫链张紧装置的张紧。9CT为二级钢带放松电磁阀，控制一级钢带张紧装置

的放松。10CT为二级钢带张紧电磁阀，控制一级钢带张紧装置的张紧。11CT为二

级清扫链放松电磁阀，控制一级清扫链张紧装置的放松。12CT为二级清扫链张紧

电磁阀，控制一级清扫链张紧装置的张紧。

2.1.8钢带张紧装置与清扫链张紧装置的控制主要控制五个电磁阀，即4CT、6CT、8CT、

10CT、12CT。

2.1.9五个压力变送器分别为：张紧系统压力变送器、一级钢带压力变送器、一级清扫链

压力变送器、二级钢带压力变送器、二级清扫链压力变送器。五个压力变送器均输出4-20mA信号至控制系统，量程均为0-16MPa。这五个压力信号均需在画面上进行显示

2.1.10一级钢带张紧的步骤为：启动液压泵打开4CT 打开6CT 压

力判断（钢带张紧压力大于预设值）并延时3分钟关闭6CT 关闭4CT 停止液压泵

一级清扫链张紧的步骤为：启动液压泵打开4CT 打开8CT 压

力判断（清扫链张紧压力大于预设值）并延时3分钟关闭8CT 关闭

4CT 停止液压泵

二级钢带张紧的步骤为：启动液压泵打开4CT 打开10CT 压

力判断（钢带张紧压力大于预设值）并延时3分钟关闭10CT 关

闭4CT 停止液压泵

二级清扫链张紧步骤为：启动液压泵打开4CT 打开12CT 压

力判断（清扫链张紧压力大于预设值）并延时3分钟关闭4CT 关闭12CT 停止液压泵

一级钢带张紧进行需要进行自动控制，画面上设置一级钢带压力设定按钮，可随时

进行压力设定，当一级钢带压力变送器信号低于设定值并保持5秒后，启动自动补

压程序。程序按照上述操作步骤执行。

一级清扫链张紧进行需要进行自动控制，画面上设置一级清扫链压力设定按钮，可

随时进行压力设定，当一级清扫链压力变送器信号低于设定值并保持5秒后，启动

自动补压程序。程序按照上述操作步骤执行

二级钢带张紧进行需要进行自动控制，画面上设置二级钢带压力设定按钮，可随时

进行压力设定，当二级钢带压力变送器信号低于设定值并保持5秒后，启动自动补

压程序。程序按照上述操作步骤执行。

二级清扫链张紧进行需要进行自动控制，画面上设置二级清扫链压力设定按钮，可

随时进行压力设定，当二级清扫链压力变送器信号低于设定值并保持5秒后，启动

自动补压程序。程序按照上述操作步骤执行

2.1.11液压泵站应设置自动与手动按钮，自动状态下可实现各种自动控制功能，手动状态

下取消各种自动控制功能，只能实现基本的远方操作。

2.2 干式排渣设备液压系统见图2，各操作工况与相应电磁铁的动作关系如电磁铁动作表

所示（见表1）。其中，1CT、2CT、3CT、4CT、5CT、6CT、7CT七个电磁铁安装在液压泵站内；1A1CT、1B1CT、1A2CT、1B2CT、1A3CT、1B3CT、2A1CT、2B1CT、2A2CT、2B2CT、3A1CT、3B1CT、3A2CT、3B2CT、3A3CT、3B3CT 16个电磁铁均安装在挤压头相应的液压缸附近。电磁铁的控制电压均为AC220V。

表1GPZ10型干排渣设备液压系统电磁铁动作表

电磁铁编号液压泵站部分挤压头部分

工况

1

CT

2

CT

3

CT

4

CT

5

CT

6

CT

7

CT

1

A

1

1

B

1

1

A

2

1

B

2

1

A

3

1

B

3

2

A

1

2

B

1

2

A

2

2

B

2

3

A

1

3

B

1

…

…

低负荷运行-------------------泵预测试工况+ ------------------挤压缸1A1伸出+-+----+ -----------挤压缸1B1伸出+-+-----+ ----------挤压缸1A2伸出+-+------+ ---------挤压缸1B2伸出+-+-------+ --------挤压缸1A3伸出+-+--------+ -------挤压缸1B3伸出+-+---------+ ------挤压缸2A1伸出+ -+----------+ -----挤压缸2B1伸出+-+-----------+ ----挤压缸2A2伸出+-+------------+ ---挤压缸2B2伸出+-+-------------+ --挤压缸3A1伸出+-+--------------+ -挤压缸3B1伸出

……

+-+---------------+ 挤压缸紧急伸出+-+----+ + + + + + + + + + + + 挤压缸1A1缩回++-----+ -----------挤压缸1B1缩回++------+ ----------挤压缸1A2缩回++-------+ ---------挤压缸1B2缩回++--------+ --------挤压缸1A3缩回++---------+ -------挤压缸1B3缩回++----------+ ------挤压缸2A1缩回++-----------+ -----挤压缸2B1缩回++------------+ ----挤压缸2A2缩回++-------------+ ---挤压缸2B2缩回++--------------+ --挤压缸3A1缩回++---------------+ -挤压缸3B1缩回

……

++----------------+ 钢带张紧+---+--

钢带放松+--+---

清扫链张紧+-----+

清扫链放松+----+-

注：表中“+ ”——表示电磁铁通电、“–”——表示电磁铁断电

3.钢带输渣机

3.1 钢带输渣机主要分为一级钢带输渣机和二级钢带输渣机，均包括钢带电机，钢带风扇电机，清扫链电机，清扫链风扇电机，两种钢带机的保护装置完全相同，现针对各种保护装置进行说明。

3.1.1 钢带打滑检测保护装置

通过安装在改向滚筒轴端的接近开关来完成对钢带输渣机的速度检测。

该装置能够对改向滚筒在不同速度下处于时转时不转(速度低于整定值)的状态进行检测，如果出现该情况，必须报警并显示目前处于“打滑”状态，这时必须立即停止钢带运行同时关闭炉底排渣装置。钢带机一般运行时转速为20-30Hz，一般要求DCS或PLC系统对打滑检测用接近开关进行判断，当连续10s没有脉冲信号时，即认为钢带打滑，画面发出“钢带打滑”报警。

3.1.2钢带伸长检测

钢带尾部装有钢带断带检测接近开关，当此开关信号为1时，表明钢带伸长，应立即停止钢带运行，画面显示“钢带伸长”报警。此保护要求进行2s的延时，防止误报。

3.1.3钢带电机过电流保护

本系统设有钢带电机过流保护装置，通过变频器将钢带电机故障信号以及钢带驱动电机的电流信号引到DCS或PLC，以便随时监控，监控画面上应设置钢带机故障报警以及电流显示，并对电流进行历史记录，以便进行事故分析。当电流达到电动机额定电流的115%时，变频器会发出报警信号，并停止钢带电机运行，此时画面上应显示电机故障报警。3.1.4 钢带电机风扇故障

钢带电机为变频电机，带有独立的强冷风扇，风扇设有热继电器保护，名称为钢带电机风扇故障，当热继动作时，画面上应显示钢带电机风扇故障报警，并停止钢带电机及风扇的运行。

3.1.5 钢带电机启动和停止均使用脉冲信号，并且钢带电机和钢带电机风扇之间具有连锁关

系。钢带电机风扇启动是钢带电机启动的必要条件。钢带机可随时进行调速控制，画面上应设置频率设定输入对话框，设定范围为0~50Hz，对应模拟量输出模块为4-20mA。

3.2钢带机本体设有电动进风门，电动进风门由PLC进行自动控制，具体控制方式见“钢

带风门控制说明”

3.3 钢带机设有3个温度变送器（或K分度热电偶），测点名称分别为炉底进风温度、过渡段温度以及钢带头部温度。画面上需对这三个温度测点做显示。

3.4钢带头部设有阻旋料位计，测点名称为钢带头部料位高，当此信号报警，应按照连锁保护关系表停止相应设备。此报警信号需要2s稳定时间，防止误报。

3.5清扫链打滑检测保护装置

该装置能够对清扫链打滑状态进行检测，如果出现该情况，必须报警并显示目前处于“打滑”状态，这时必须立即停止清扫链。清扫链一般运行时转速为40-50Hz，控制要求DCS 或PLC系统对打滑检测用接近开关进行判断，当连续15s没有脉冲信号时，即认为清扫链打滑，画面发出“清扫链打滑”报警。

3.6 清扫链断链检测保护装置

清扫链断链检测装置安装在清扫链尾部，分为清扫链A侧断链和清扫莲B侧断链两个测点。当这两个开关量测点任意一个为1时，说明清扫链断链，应立即停止清扫链运行，在画面上显示相应报警。此保护要求进行2s的延时，防止误报。

3.7清扫链电机过电流保护

本系统设有清扫链电机过流保护装置，通过变频器将清扫链电机故障信号以及清扫链驱动电机的电流信号引到DCS或PLC，以便随时监控，监控画面上应设置清扫链机故障报警以及电流显示，并对电流进行历史记录，以便进行事故分析。当电流达到电动机额定电流的115%时，变频器会发出报警信号，并停止清扫链电机运行，此时画面上应显示清扫链电机故障报警。

3.8 清扫链电机风扇故障

清扫链电机为变频电机，带有独立的强冷风扇，风扇设有热继电器保护，名称为清扫链电机风扇故障，当热继动作时，画面上应显示清扫链电机风扇故障报警，并停止清扫链电机及风扇的运行。

3.9清扫链电机启动和停止均使用脉冲信号，并且清扫链电机和清扫链电机风扇之间具有连锁关系。清扫链电机风扇启动是清扫链电机启动的必要条件。清扫链应设计间隔运行，停

止时间和运行时间可独立设定。清扫链可随时进行调速控制，画面上应设置频率设定输入对话框，设定范围为0~50Hz，对应模拟量输出模块为4-20mA。

4.碎渣机

4.1 碎渣机是钢带输送系统的必备设备，所有不同形式的钢带输送系统中均设置碎渣机。碎渣机设有碎渣机卡阻保护、碎渣机电机故障保护两个保护装置。本项目设有两台碎渣机，一台故障自动切换到另一台运行。干式排渣系统整机运行前需选择要投运的碎渣机，系统自动运行时，判断选择的碎渣机无故障报警，方可开启对应的插板门，启动碎渣机。如运行期间碎渣机故障报警，此时判断备用碎渣机有无故障，然后打开备用碎渣机的插板门启动碎渣机，关闭故障侧插板门及碎渣机，完成切换。

4.2碎渣机的卡阻保护

通过安装在碎渣机联轴器附近的两个接近开关来完成对碎渣机卡阻的检测。这两个检测装置测点名称为碎渣机卡阻检测1和碎渣机卡阻检测2。当碎渣机正常运行时，两个测点发出每1-2秒一次的脉冲信号，当两个测点均不再发出脉冲信号5秒时，应判断为碎渣机卡阻故障。此时需立即停止碎渣机运行，联跳相应设备，并在画面上显示碎渣机卡阻报警。

4.3 碎渣机电机故障

碎渣机设有热继电器保护装置，当运行电流超过整定值时，热继电器会动作，停止碎渣机运行，并将故障信号发送至DCS或PLC，此时控制系统应作出反应，发出碎渣机停止运行信号，并联跳相关设备。画面上显示碎渣机电机故障报警。

4.4碎渣机的启动和停止均使用脉冲信号，以防止DCS或PLC故障时碎渣机非正常停运。

二、干式排渣系统画面设计说明

系统运行说明：

炉底渣渣斗钢带机碎渣机

用户干灰罐车干灰卸料器贮渣仓二级钢带机

灰场自卸汽车湿式搅拌机

炉渣经由锅炉渣斗下落到输渣机输送钢带上，高温炉渣由输送钢带送出。送出过程中的热渣到钢带机头部已经逐渐被冷却到100～200℃左右；冷却用的空气，是在锅炉炉膛负压的作用下，由输渣机壳体上开设的可调进风口进入设备内部，冷空气与热渣进行逆向热交换；冷空气吸收热量升温到300℃-400℃直接进入炉膛，将炉渣的热量回收，从而减少锅炉的热量损失。

被冷却的炉渣在输渣机出口进入破碎及分选装置，大渣被破碎、小于70mm的炉渣直接进入中间渣斗暂时储存；炉渣经斗提、链斗或二级钢带输送机输送至储渣仓；储渣仓中的干渣用汽车散装机装入干灰罐车或选择加湿搅拌后装入自卸汽车，送至用户或灰场。

1 画面要求

1.1 本系统要求设置“钢带运行”、“参数设定”、“报警记录”、“历史趋势”四幅画面。具体要求和示例如下。

1.2钢带运行画面是干排渣系统得主要监控画面，此画面要求包括所有干排渣系统运行设备，显示运行状态，运行参数，故障报警，并具有远方操作单个设备和程控启动停止整个系统的功能。

图1：钢带运行画面（参考画面）

1.3参数设定画面用于设定整个钢带系统的所有参数。具体内容见下表：参数名称设定范围量程

钢带设定频率5-50Hz 0-50Hz

清扫链设定频率5-50Hz 0-50Hz

斗提设定频率5-50Hz 0-50Hz

钢带张紧设定压力 1.5-4 MPa 0-16MPa 清扫链张紧设定压力0.8-1.50-16MPa 0-16MPa 清扫链运行时间设定1-1000 Min

清扫链停止时间设定1-1000 Min

钢带风门开启温度设定80℃0-1000℃

钢带风门关闭温度设定120℃0-1000℃

图2：参数设定画面（参考画面）

1.4报警记录画面用于记录系统报警，可查询系统运行6个月以内的报警记录，以便查询故

障原因。

1.5历史趋势画面用于查询系统中模拟量的历史趋势情况，干排渣系统中所有可记录模拟量

据需要进行历史趋势记录，并提供时间查询功能。

图4：历史趋势画面（参考画面）

钢带风门控制说明

钢带机风门采用自动控制，利用钢带头部进风温度作为控制参数，当钢带头部进风温度低于80℃时，钢带风门采取关闭动作，每次关闭10%，间隔10分钟，直至全部关闭。当钢带头部进风温度高于120℃时，钢带风门采取打开动作，每次打开10%，间隔10分钟，直至全部打开。逻辑框图如下所示。

开始

温度比较

（10分钟延

高于120℃

低于80℃

结束打开10%

关闭10% 高于80℃低于120℃

未全关

已全关

未全开已全开