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焙烧炉引风机安全联锁优化设计研究

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摘要:文章主要介绍了氧化铝焙烧炉引风机轴承、定子温度安全联锁,简述了避免温度信号异常,导致引风机安全联锁误动的方案,对氧化铝焙烧炉安全稳定工作增加保障。

关键词:引风机;温度信号;安全联锁

引风机在氧化铝焙烧炉工艺系统中主要功能是为工艺系统提供稳定的负压,确保系统畅通,物料悬浮而满足工艺生产要求,在焙烧系统中是非常重要的单一设备,为确保各部分安全稳定运行,设计了电机轴承、风机轴承、电机定子等温度监测点,为监测设备稳定运行提供依据的同时根据设备性能参数,确定了温度的安全联锁保护,以保证设备安全。本文重点从温度安全联锁处着手,讨论在现有联锁保护的基础上对其进行优化,减小检测信号故障异常,引起重要设备的误动作的几率,给生产稳定提供保障[1]。

1引风机温度联锁现状分析

引风机系统的风机两个轴承温度、电机的三个定子温度通过PT100热电阻检测信号传输至和利时DCS控制系统中,(在DCS控制系统中,对各类开关量、模拟量信号进行综合分析处理后完成对引风机电机的启停的控制,简称为风机的主控制程序),DCS将采集到的温度信号直接与控制算法中设定的温度保护定值进行比较,如果数值大于保护定值,将延时3秒输出信号至风机主控制程序,触发停止信号发出,联锁风机停车[2]。现场采用测温元件为PT100热电阻,根据其检测原理,当PT100热电阻自身出现故障或是信号回路中出现故障时,其输出信号将出现大幅度跳变波动,在DCS系统画面上表现为温度突然上升或下降的假信号,从而导致联锁停风机。本文重点为消除这种假信号动作设计一套安全连锁方案,其实现方法为在DCS控制算法中增加速率报警模块,当出现假信号时速率报警模块首先输出报警信号,并在DCS图形上同步提示,此报警将持续一段设定时间后输出信号联锁引风机停车,而当温度正常上升超过保护定值时,速率模块将直接输出信号联锁引风机停车[3]。该方案能够提醒监盘操作人员及时发异常问题的同时也能提供充足的时间,等待检修人员故障抢修,对温度信号的“真假”进行了判断,在此方面减少了误动的几率。

2设计方案实施难点

现有的焙烧炉的集散控制系统,采用北京和利时公司的MACSV系统,在控制算法中有集成的速率模块,但模块内部变量速率上限、超速周期数、持续周期数等赋值不容易确定,需根据工艺要求及现场实际情况和程序运算周期等共同确定。

3设计方案的具体实施

本文以和利时MACSV1.1.0系统为例,在X#焙烧炉控制系统的10#站POU控制器算法方案页,子程序“MAIN”中修改原P17引风机主程序。在图形组态“Main”画面中添加一个温度报警显示点,并在数据库中对该点添加语音报警功能,以方便引风机联锁点出现故障时,能及时发现。显示按钮平时都是隐藏的,若按钮显示,并有语音报警输出,则证明P17引风机温度出现异常,导致页面报警,需要对温度点进行检查。由于在改变引风机主程序后,需要对引风机温度连锁点进行实验,以验证程序是否正常运行,所以技改工作尽量选择在停车情况下进行。

3.1实施步骤

(1)将原算法进行备份保存,以方便出现问题时及时恢复(特别注意)。(2)在数据库总控中找到DM备用内部开关量点做页面显示点及语音报警点。①从“开始”—“程序”—“数据库总控”。②选择工程“USER”输入“用户名*****密码*****”确定。③在数据库总控中选择“DM内部开关量点”确定进入。④在10#站的DM内部开关量点中,有BY_BOOL1到BY_BOOL40均为备用内部开关量点中。为方便起见,我们依照顺序用BY_BOOL33。⑤在DM点BY_BOOL33的“报警属性”对话框中选择“0→1时报警”,在“操作记录”中选择“记录报警并发声”。⑥更新校验数据库。⑦在数据库总控中对7#炉工程“WQLY”依次进行“基本编译”、“联编”、“生成全部下装文件”等操作。⑧关闭数据库。

3.2修改控制器算法

(1)打开控制器算法组态后,找到表示引风机连锁的控制算法,修改程序功能块,如图所示:引风机温度页面显示报警点,BY_bool6为引风机温度连锁投切点,P17STOP为紧急停车按钮,P17_tiaozha为引风机连锁停车输出点,HSALM_RT为速率报警功能块,TON为延时功能块。(2)其中在命名速率报警功能块时,需对其进行必要赋值,如图:在必要赋值点里:HL:=10是代表在LC个运算周期内温度变化超过10度,是报警条件。LC:=4是指满足报警条件HL后的第LC+1个周期比第1个周期数值变化HL,则功能块报警输出。在DCS里,系统默认运算周期为250ms,所以,当LC=4、HL=10的意思是在1秒内,温度变化了10℃,系统进行报警。AP:=1000是代表在报警持续1000个运算周期后,功能块报警消除。其中HL,LC,AP设定值根据工艺要求及现场实际情况及程序运算周期等方面共同确定。(3)当温度缓慢变化超过90℃时,报警功能块不进行输出,引风机在连锁程序下,延时10秒钟停车。(4)同理,引风机的另一个轴承温度和三个定子温度均按以上方案依次进行修改,轴承温度报警设置为90℃,定子报警温度设置为120℃,合并程序中的重复项,总程序如图:程序中:P_TE307、P_TE308为引风机轴承温度点,P_TE309、P_TE310、P_TE311均为引风机定子温度点。

3.3修改图形组态

(1)找一空白且醒目处添加一个图形,并定义图形文字为“P17温度报警”为便于监测到报警输出,可将文字颜色设置为红色。(2)选中图形,单击鼠标右键,选择“动态特性”选项。在弹出对话框中选择“显示/隐藏”及“闪烁”项进行修改,在根据“显示/隐藏”条件、“闪烁”条件修改完成后,点击确定。(3)点击保存,并退出图形组态。

3.4下装

(1)下装服务器①选择备用服务器进行下装并注销服务器。②备用服务器启动完成后,运行服务器程序,查看有无异常信息,运行服务器软件10分钟左右,看系统记录是否正常。③确认备用服务器正常后,登陆工程师,对服务器进行切换,查看服务器切换后运行是否正常,系统数据显示是否正常。观察一段时间,确定无异常后,在控制柜上将P17引风机温度连锁点拆下,查看程序有没有输出,页面报警是否正常。④等程序输出运行正常后,按步骤下装另一服务器。(2)下装操作员站。

3.5录制语音报警文件

(1)打开语音合成软件,在语音编辑文档中输入“7#焙烧炉引风机温度异常”,在软件中选择“开始合成”,在软件的“文件”菜单中选择“导出声音文件”,给文件命名后保存在桌面上。(2)选择保存的语音文件,复制到D盘“操作员站安装”文件夹的根目录下即可。

4结语

通过对引风机温度联锁的改进,对原工程单位编写的DCS初始设计程序进行了优化完善,降低了安全联锁的误动概率,减少焙烧炉工艺系统因风机系统保护误动作而导致的非计划停炉事故。同时,该DCS控制算法功能优化方法可以在其他安全联锁中进行充分试验调试后进行推广使用。实现此类功能优化的设计,需要DCS系统管理单位技术人员对工艺控制流程和原理充分的掌握、对安全联锁实现的原理进行掌握,有打破固有思想的理念和质疑的工作态度,不迷信原始设计,在工作中不断总结经验教训依据自身需求进行完善。

参考文献

[1]乐嘉谦.仪表工手册(第二版)[M].第二版,北京:化学工业出版社,2000年:410页.

[2]和利时.MACSV组态手册(第一版)[M].杭州:杭州和利时自动化有限公司,2005年:316-490页.

[3]和利时.Hollysys标准功能模块说明[M].杭州:杭州和利时自动化有限公司,2005年:258页.

作者:程帅 徐才 单位:邹平伊文华源金属科技有限公司

焙烧炉引风机安全联锁优化设计研究责任编辑:张雨    阅读:人次
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