Koksownictwo - Sterowanie bateriami koksowniczymi

Koksownictwo - Sterowanie bateriami koksowniczymi

W latach 2002 – 2004 firma ASKOM zrealizowała w Zakładach Koksowniczych ZDZIESZOWICE nowoczesny system sterowania i nadzoru dwóch baterii koksowniczych. Celem postawionym przed systemem, poza realizacją sterowania urządzeń w trybie automatycznym, było obniżenie kosztów eksploatacji urządzeń, utrzymanie stabilnej jakości koksu i podniesienie dyspozycyjności baterii poprzez szybsze i skuteczniejsze diagnozowanie uszkodzeń.

System nadzoru i sterowania baterii koksowniczych
System sterowania pojedynczej baterii skonfigurowany został z 6 sterowników SIMATIC S7-400 i trzech S7-300, które łącznie obsługują ponad 2200 kanałów wejść/wyjść, przy czym łączna ilość sygnałów dla obu baterii przekracza liczbę 3900. Warstwa operatorska dla każdej baterii obejmuje 2 serwery pracujące pod kontrolą systemu wizualizacji asix w gorącej rezerwie oraz stanowisko kontroli eksploatacji. Projekt automatyki obejmował układy sterowania wozów (maszyn) piecowych: zasypowego, wypychowego, przelotowego, gaśniczego z elektrowozem.

Sterownik centralny i komunikacyjny
W warstwie procesowej system sterowania jest odpowiedzialny za właściwe prowadzenie cyklu zgazowania węgla. Zadanie to jest realizowane poprzez:
• stabilizację opalania baterii i odbioru gazu surowego,
• zarządzanie urządzeniami w rejonie wieży węgla,
• sterowanie zrzutnią koksu (wózkiem wygarniającym),
• sterowanie pompownią mokrego gaszenia,
• sterowanie instalacją odpylania i hydroinżekcją,
• koordynację operacji wykonywanych przez wozy piecowe.
Poszczególne funkcje realizowane są przez sterownik centralny, bądź przez sterowniki zarządzające instalacjami towarzyszącymi. Regułą jest stosowanie szczegółowej diagnostyki napędów w oprogramowaniu każdego sterownika, co przyspiesza lokalizację uszkodzeń i skraca czas awaryjnego postoju urządzeń. Sterownik komunikacyjny administruje wymianą danych w sieci radiowej pomiędzy wozami piecowymi a sterownikami „stacjonarnymi”, co umożliwia wzajemną synchronizację pracy maszyn przy realizacji sekwencji zasypywania komór, wypychania i gaszenia koksu. Ponadto sterownik komunikacyjny odbiera wyniki serii pomiarów temperatury bryły koksu wykonywanych przy wykorzystaniu pirometrów na wozie przelotowym i wyniki serii pomiarów prądu napędu drąga z maszyny wypychowej. Odrębną grupę danych stanowią informacje przekazywane łączem szeregowym z systemu monitorowania stężenia tlenku węgla.

Układy regulacji
Bateria koksownicza analizowana pod kątem zastosowań odpowiednich struktur układów regulacji przedstawia sobą zespół nieliniowych procesów ciągłych, poddawanych cyklicznym zakłóceniom wynikającym z zasypy¬wania i opróżniania kolejnych komór. Stabilizacja tak silnie zaburzanych para¬metrów technologicz¬nych jak ciśnienie gazu surowego wymaga wprowadzenia zaawan¬sowanych i niestandar¬dowych technik auto¬matycznej regulacji. W tym przypadku zas¬tosowana struktura obejmuje sprzężenie w przód od sygnału otwar¬cia zaworu hydroin¬żekcji na wozie zasy¬powym i modyfikowanie wartości zadanej regu¬latora.

Sterowniki pokładowe wozów
Sterowniki wozów piecowych zaprojektowane zostały jako autonomiczne jednostki z własną instalacją elektryczną, układami wejść/wyjść i interfejsem użytkownika, który w tym przypadku stanowi panel opera¬torski MP370. Poza automatycznym trybem pracy, kiedy napędy zarządzane są przez system wg sekwencji i harmonogramu kokso¬wania, operator jest w stanie prowadzić wóz „ręcznie”, sterując poszczególnymi urzą¬dzeniami lub inicjując start sekwencji. Nader istotną kwestią jest precyzyjne pozycjo¬nowanie wozów wzglę¬dem kolejnych komór i identyfikacja numeru komory. Zadanie wyko¬nywane jest automa¬tycznie przy wykorzys¬taniu enkoderów, zespołu czujników optycznych oraz systemu identyfikacji MOBY F firmy Siemens, pozwalającego na bezkontaktowe określenie położenia maszyny piecowej.

Warstwa operatorska i system wizualizacji asix
Oprogramowanie wizualizacji asix przekazuje użytkownikowi informację o obiekcie i umożliwia wprowadzanie zmian parametrów obserwowanego procesu. Klasyczna konfiguracja warstwy operatorskiej obejmu¬jąca zdublowane serwery i sta¬cję kontroli eksploatacji zapewnia bezpieczne
i ergonomiczne zarzą¬dzanie technologią. Z poziomu stacji opera¬torskich prowadzony jest nad¬zór wozów piecowych i instalacji towarzyszących. Wszelkie istotne infor¬macje alarmowe a także dane dotyczące diagnos¬tyki i stanu pracy napę¬dów, które widoczne są na panelach sterowników pokładowych są przeka¬zywane poprzez sieć radiową i archiwizowane na stacjach operator¬skich.

Gromadzone w systemie sterowania dane o procesie koksowania są przekazywane do systemu nadrzędnego wspomagającego zarządzanie produkcją baterii. Z funkcjonalnego punktu widzenia system nadrzędny, opracowany przez ASKOM przy współpracy z technologami Koksowni oraz B.P. Koksoprojekt i Instytutem Chemicznej Przeróbki Węgla z Zabrza , wypracowuje na bieżąco harmonogram obsługi komór, rejestruje pomiary kontrolne wykonywane za pomocą przenośnych pirometrów, wspomaga analizę pomiarów z maszyn piecowych oraz optymalizuje proces opalania.