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风机控制系统的改造

风机控制系统的改造

2007/1/25 9:06:00
【摘 要】:本文分析了反应塔风机风量不能自动跟踪的原因,针对性地进行改造,并优化了系统配置。 关键词:风机 调节器 可编程控制器 1 前言 闪速炉是金隆铜业有限公司铜冶炼生产中最重要的环节,只有保证了闪速炉生产的稳定运行,才能使生产任务达产达标。闪速炉主要由反应塔、沉淀池、上升烟道等构成。反应塔风机送来的塔风与一定量的氧气混合后,形成过程风。铜精矿粉经中央精矿喷嘴与过程风一同进入闪速炉的反应塔,在几秒的时间内经一系列的化学反应,生成冰铜。如果反应塔风机出现故障,将直接影响闪速炉的正常生产。由此可见,反应塔风机是生产中十分重要的设备。为保证它能满足中央精矿喷嘴过程风的需要,设置了反应塔风机控制系统。主要目的是要求反应塔风机能提供随闪速炉投料量变化而变化的风量;同时要求在恒定投料量下,风量保持稳定。流量调节范围:6000~20000Nm3/h。 但在生产初期,反应塔风机原来的控制系统经常出现不能跟踪设定值的故障。经过一段时间的研究后,找到原有控制系统中存在的问题,并针对性的进行了改造,取得了良好的效果。 2 原反应塔风机控制系统 改造前的风机控制系统框图如图1所示,采用两台武汉鼓风机厂生产的D350-18离心鼓风机,配套两台液力耦合器和一套控制装置。配置如下:
(1)A、B风机各配有液力耦合器,通过现场手操器控制电动执行器来调节风机转速。 (2)在A、B风机人口分别设PV1、PV2两台电动密封蝶阀(无锡工装产600Sф600),在风机出口设置了回流阀PV3(无锡工装产710Cф300),及放空阀PV4(无锡工装产710Cф300)。此阀带两位三通电磁阀,以便在紧急时(风机出口压力P1大于14kPa)放空。 (3)设置了相应的流量、压力、温度、转速等测量仪表。 (4)采用两台ORMON C60P PLC,一台用于集中报警即PC1;另一台用于切换流量的测量值和设定值即PC2。 (5)设置了4台FOXBORO 762CND数字式过程控制器。C2用于控制防喘振放空阀PV4,C1用于控制转速,C3用于控制风机人口阀PV1、PV2,C4用于控制回流阀PV3。 原控制系统设计思想采取了两种风机的防喘振保护措施。 (1)通过可编程控制器PC2、流量仪表Q2及过程控制器C3、C4进行分程控制。即当系统管道流量大于是10000Nm3/h时,闪速炉区域DCS送来的设定流量Qsp和测量值Qpv在Q2的接点开关控制下,通过PC2送到C3的输入端,控制PV1或PV2的阀门开度,调节流量。此时,通过PC2内部的继电器0613和0615,使调节器C4输出保持不变。当Qpv小于10000Nm3/h时,QSP和Qpv在Q2开关控制下,通过PC2送到C4的输入端,控制PV3的阀开度,进行流量旁路调节。此时,通过PC2内部的继电器0609和0611,使调节器C3输出保持不变,使风机在保证系统工艺流程要求的情况下避开喘振区。AB风机的切换通过切换开关触发PC2内部继电器0600和0602的得电情况,决定了C3的输出是控制PV1,还是PV2。 (2)一但风机临近喘振点即当风机流量Qpv小于10000Nm3/h而出口风压大于14kPa时,通过流量仪表Q1和可编程控制器PC1、风压测量仪表P1逐渐打开放空阀PV4,使风机脱离喘振区,并发出报警信号。 3 原反应塔风机控制系统存在的问题 如上节所述,原控制系统中设置了大量的仪表、阀门及控制器,以期满足反应塔用风的要求。但自从投产后,反应塔风机多次出现不能自动跟踪闪速炉设定值的故障,严重地影响了闪速炉的正常生产,存在如下问题: (1)在通常情况下风机转速始终为2800rpm,是通过现场手操器调节的,并不构成回路,因此C1完全可取消。 (2)放空阀调节器C2经查线路,发现也仅用在开停风机的情况下手动操作,并不参与自动控制。 (3)在风机人口阀和回流阀所构成的分程调节系统中,当C3、C4受Q2开关控制在10000Nm3/h上下切换时,存在无法切换的可能。正是这种情况下,导致了风量Qpv有时无法跟踪设定量QSP。例如反应塔人口压力过高时,入口阀开度较小的情况下,既使回流阀关闭,风量也达不到10000Nm3/h以上,而此时,入口阀按要求是保持不变的,这就造成了风量无法提高。反之亦然,当入口阀开度较大时,而反应塔入口压力过低时,既使回流阀全开,风量也达不到10000Nm3/h以下,人口阀按要求是保持不变的,这就造成了风量无法降低。问题的关键在于送风系统背压的变化,导致人口阀开度在相同风量下变化很大,从而造成回流阀的流量调节作用范围有时无法达到10000Nm3/h这个点。而此点正是分程控制的切换点,最终导致两个分程控制阀不能顺利切换。 (4)控制系统过于复杂,其实不用Q2来触发PC2,FOXBORO 762CND调节器功能十分强大,利用它就可完成流量的显示和切换。而且,可在内部组成两个调节回路。 (5)通过现场观察,风机的实际工作区离喘振区有很大距离。在10000Nm3/h以下时,一般在10kPa以下,达不到14kPa,因此不用分程控制也能满足生产的需要。 4 改造后的反应塔风视控制系统 改造后的反应塔风机控制系统框图如图2所示。
762CND调节器的功能十分强大,具有显示、逻辑判断、双回路PID控制、串级回路控制等功能。 主要的设想:在满足工艺需要和风机安全运行的基础上,尽量减化系统,减少不必要的中间环节。取消分程控制,闪速炉来的流量测量值和设定值直接送到C3,在调节器C3中组态两个单回路控制器,分别控制PVl、PV2。放空阀和回流阀一同在调节器C4上手动控制,C4组态成两个手操器。 (1)风机调速由现场手操器完成,控制器C1可取消,作为备品。 (2)取消原来的流量表Q2及可编程控制器PC2,流量QPV和设定值QSP直接进入C3,利用762CND调节器具有双回路调节功能,取消原来的分程控制,改为两路单回路分别控制A、B风机的运行;同时,在C3的面板上显示QSP、Qpv。当运行A风机时,先通过调节器上的切换键SEL切换到B风机控制回路,将B风机打到手动控制,并手动关闭人口阀PV2。再通过SEL切回A风机控制回路,则可按单回路对A风机进行自动控制。 (3)为保证风机的安全运行,不进入喘振区,回流阀PV3始终开20%,既避开了喘振区,又适当地增大了系统的阻尼,保证了系统在小风量下能够稳定。放空阀PV4送风前由调节器C4手动控制,也就是C4变成了PV3和PV4的手操器。这样,调节器C2可节省。当风机流量QPv小于10000Nm3/h而出口风压大于14kPa时,通过流量仪表Q1、风压测量仪表P1和可编程控制器PCI利用电磁阀打开放空阀PV4,使风机脱离喘振区,并发出报警信号。 5 结束语 反应塔风机控制系统经此次改造后,节省两台流量数显表、两台FOXBORO 762CND数字式调节器、一台OMRON C60P PLC。而且,A、B风机成为了相对独立的两个系统,可以在手动下,进行运行切换。整个系统变的非常简单明了,且大大提高了系统的调节性能,达到了事半功倍的效果。 对于一个系统,首先应充分了解工艺条件,在满足需要的基础上,应力争简单实用,充分发挥现有设备的功能,以提高系统的性能价格比。
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