本文主要闡述了GE智能平臺(tái)的90TM－70PLC系統(tǒng)在新型多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐緊急停車系統(tǒng)（ESD）的應(yīng)用設(shè)計(jì)。敘述了新型氣化爐的工藝特點(diǎn)以及對(duì)ESD系統(tǒng)的需要，同時(shí)對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和聯(lián)鎖系統(tǒng)的投用均有較為詳細(xì)的說明，充分表明了在新型對(duì)置式四噴嘴氣化爐在運(yùn)行過程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)在其中起的舉足輕重的作用！
項(xiàng)目名稱
三重冗余安全表決系統(tǒng)（GMR）在新型多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐中的應(yīng)用
應(yīng)用背景
我公司所用三套多噴嘴對(duì)置式新型水煤漿氣化技術(shù)屬于國家“十五”期間“863”課題，由兗礦集團(tuán)和華東理工大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的，具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、第一套千噸級(jí)氣化裝置。該氣化爐的比氧耗、比煤耗、合成氣有效氣體成分、碳轉(zhuǎn)化率、灰渣可燃物含量均優(yōu)于國外引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)?？梢哉f該氣化爐技術(shù)是世界上最先進(jìn)的氣流床煤氣化技術(shù)之一。
該項(xiàng)目自動(dòng)控制部分由Honeywell公司的Experion PKS 系統(tǒng)和GE智能平臺(tái)的GMR緊急停車系統(tǒng)共同完成，其中GMR系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)氣化爐的開停車邏輯管理。
從空分工段來的氧氣和氣化高壓煤漿泵送來的濃度63.5％的煤漿在一定的安全聯(lián)鎖條件下（由程序自動(dòng)控制），通過特制的燒嘴混合后噴入氣化爐內(nèi)，進(jìn)行迅速的氧化和部分氧化反應(yīng)。正常生產(chǎn)條件下，爐溫1300～1450℃、壓力2.7MPa，生成的水煤氣經(jīng)洗滌塔洗滌后送往后續(xù)變換工段，制取合成氣。
氣化主要反應(yīng)機(jī)理如下：
CnHm+(n/2)O2 nCO+(m/2)H2
氣流床反應(yīng)器中物料停留時(shí)間較短（僅數(shù)秒鐘），且氧氣直接參與氧化和部分氧化反應(yīng)。氧煤比是氣流床氣化反應(yīng)中極重要的工藝條件之一，如果控制不好氧煤比就可能發(fā)生爆炸等事故，造成巨大損失，具有化工行業(yè)中高溫，高壓，易燃，易爆，有毒等危害。這里就要求根據(jù)工藝條件如煤漿流量低通過ESD系統(tǒng)緊急停車以保證安全。
解決方案
1 系統(tǒng)構(gòu)架
ESD(氣化爐緊急停車保護(hù))系統(tǒng)使用的是GE 智能平臺(tái)公司的90TM－70PLC，本系統(tǒng)采用了三重優(yōu)化方案，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)由四大部分組成：上位機(jī)、總線、PLC控制器、輸入/輸出模塊。
圖一 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
主要性能：
?結(jié)構(gòu)緊湊單槽的CPU模塊，在CPU模塊中有兩個(gè)處理器。分別處理模擬量和高速的開關(guān)量。
?CPU具有處理浮點(diǎn)運(yùn)算的能力。
?系統(tǒng)機(jī)架采用標(biāo)準(zhǔn)的VME總線結(jié)構(gòu)，可安裝第三方的VME標(biāo)準(zhǔn)模塊。
?系統(tǒng)90－70PLC I/O容量最大為開關(guān)量12288點(diǎn)，模擬量8192點(diǎn)。
?CPU的內(nèi)存從512K字節(jié)到6M字節(jié)。
?具有系統(tǒng)和模塊自診斷功能，極易排除故障。
?系列90－70PLC可構(gòu)成ESD的三重優(yōu)化GMR系統(tǒng)配置。
?系列90－70PLC具有功能很強(qiáng)的編程及組態(tài)軟件。
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2 硬件組成
在硬件方面，模擬量和開關(guān)量輸入都采用三選二表決輸出到CPU中，即一個(gè)信號(hào)分別進(jìn)入到三個(gè)模塊中。對(duì)于開關(guān)量輸出，采用的是H型輸出模式，輸出信號(hào)在DO模塊里進(jìn)行表決。即每一個(gè)現(xiàn)場輸出模塊是兩個(gè)Genius源輸出模塊和兩個(gè)Geniusl漏輸出模塊來表決輸出。
GMR三重優(yōu)化冗余系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)是其具有消除任何故障的特有能力。基于三個(gè)獨(dú)立的PLC和廣泛的診斷系統(tǒng)，GMR三重化冗余系統(tǒng)通過3選2的表決來提供高可靠性和無誤差的操作，以此來保證聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)。
圖二 采用IO類型以及結(jié)構(gòu)
圖三 實(shí)時(shí)監(jiān)控卡件狀態(tài)以及輸出結(jié)果
圖四 系統(tǒng)監(jiān)控畫面
實(shí)施結(jié)果
通過GE 智能平臺(tái)在多噴嘴對(duì)置式新型水煤漿氣化緊急停車系統(tǒng)上成功應(yīng)用，使我公司三套系統(tǒng)安全順利開車，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，同時(shí)使生產(chǎn)可視可控達(dá)到管控一體化。希望GE智能平臺(tái)通過其先進(jìn)的技術(shù)為更多控制行業(yè)提供更安全更強(qiáng)大的成功案例，不斷促進(jìn)中國過程控制水平的提高。
關(guān)于GE智能平臺(tái)
GE智能平臺(tái)是一個(gè)提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動(dòng)化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計(jì)算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€(gè)獨(dú)特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們?cè)诎茉?、水處理、消費(fèi)品、國防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢(shì)。GE智能平臺(tái)是一家總部設(shè)在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團(tuán)公司的一員。想獲取更多信息，請(qǐng)?jiān)L問：。
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