DCS控制系統(tǒng)在羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用

DCS控制系統(tǒng)在羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。此類產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農(nóng)藥、制藥等行業(yè)。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷全國(guó)各地及東南亞，深受客戶好評(píng)。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)是焦化廠的心臟，現(xiàn)我廠冷鼓工段的DCS系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn)：其一，原DCS系統(tǒng)為四川川儀的FCS-2000系統(tǒng)，生產(chǎn)使用7年設(shè)備老化，各設(shè)備儀表數(shù)據(jù)反應(yīng)慢，系統(tǒng)經(jīng)常導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停車。其二，原DCS系統(tǒng)落后，儀表數(shù)據(jù)無(wú)法再滿足生產(chǎn)要求。其三，原硬件已經(jīng)停止生產(chǎn)，設(shè)備備品周期長(zhǎng)，系統(tǒng)的維護(hù)成本較高且維護(hù)存在滯后性。結(jié)合我廠的實(shí)際情況，為保證安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求，以及化產(chǎn)和甲醇工藝生產(chǎn)的連續(xù)性，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)安全指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益，故對(duì)冷羅茨風(fēng)機(jī)的DCS系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研究。結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)原有的DCS系統(tǒng)進(jìn)行分析后，不能有效滿足安全要求，根據(jù)工藝要求，結(jié)合浙大中控的JX-300XP系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究后，可全面滿足我廠冷鼓工段技術(shù)研究后的全部要求?，F(xiàn)我車間對(duì)浙大中控的JX-300XP系統(tǒng)的硬件和組態(tài)軟件有初步的認(rèn)識(shí)。
2.DCS系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)介
山西焦煤集團(tuán)五麟公司焦化一廠共有羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，為了提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制水平，更好地控制運(yùn)行參數(shù)，我們配備了DCS控制系統(tǒng)。鑒于運(yùn)行速度需滿足工藝要求，完成諸如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警、回路調(diào)節(jié)、設(shè)備的啟停、聯(lián)鎖、解鎖、事故追憶、歷史值的查閱等功能。我們選用了選用相對(duì)國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先、功能完善的浙大中控股份有限公司集散控制系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)需要，我們配備了三個(gè)操作員站，一個(gè)工程師站，兩個(gè)控制站；通過(guò)SCNET網(wǎng)和SBUS網(wǎng)互相連接。為了加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，均采用了冗余控制。主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、外配24VDC電源、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等都采用了冗余控制，當(dāng)一路出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)切換，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。工程師站的主要作用是完成軟件組態(tài)及對(duì)各站數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)表、圖形、歷史庫(kù)的下裝，I/O站完成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集及控制功能，操作員站完成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視，包括報(bào)警、工藝流程顯示、控制操作參數(shù)修改（如PID參數(shù)修改）、趨勢(shì)顯示、統(tǒng)計(jì)等功能。系統(tǒng)中所有電機(jī)開(kāi)停均由DCS操作，為了及時(shí)處理緊急情況，在操作臺(tái)上安裝了緊急停車按鈕，這樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的多重保護(hù)，將事故的可能性降至最低。
3.DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示功能
3.1數(shù)據(jù)、流程圖顯示畫(huà)面
流程圖主要包括：
根據(jù)工藝要求將系統(tǒng)的工藝流程在DCS系統(tǒng)操作員站屏幕上形象逼真地反映出來(lái)，將所有能動(dòng)的設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，讓其產(chǎn)生動(dòng)態(tài)，使操作人員易于識(shí)別哪些設(shè)備運(yùn)行，哪些設(shè)備停止，如風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)由綠色變成紅色，并運(yùn)用隱藏顯示功能，便可轉(zhuǎn)動(dòng)。所有調(diào)節(jié)閥隨閥門(mén)開(kāi)度變化而產(chǎn)生閥位的變化，液位亦隨實(shí)際液位實(shí)時(shí)變化。DCS對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)保存，操作人員可在趨勢(shì)一覽里查詢需要的參數(shù)。可以準(zhǔn)確地反映當(dāng)時(shí)的工況，趨勢(shì)保存時(shí)間與操作站電腦硬盤(pán)的容量有關(guān)。較以前的二次表顯示體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。
3.2操作畫(huà)面
系統(tǒng)組態(tài)提供了初冷器畫(huà)面、羅茨鼓風(fēng)機(jī)畫(huà)面、DI/DO等畫(huà)面。
（1）初冷器畫(huà)面
包括入初冷器ABC煤氣壓力初冷器ABC入水溫度初冷器ABC出水溫度電捕焦油器AB壓力溫度等參數(shù)顯示，電捕焦油器運(yùn)行狀態(tài)。
（2）羅茨鼓風(fēng)機(jī)畫(huà)面
包括羅茨鼓風(fēng)機(jī)AB軸承溫度、軸位移、潤(rùn)滑油油溫高溫油箱液位等參數(shù)顯示；油泵連鎖系統(tǒng)運(yùn)行情況：是否啟動(dòng)電加熱器；羅茨鼓風(fēng)機(jī)連鎖系統(tǒng)運(yùn)行情況；羅茨鼓風(fēng)機(jī)停車原因顯示，其系統(tǒng)狀態(tài)圖如圖3-1所示。
（3）DI/DO畫(huà)面
變頻器AB運(yùn)行狀態(tài)：準(zhǔn)備好、運(yùn)行、故障、報(bào)警；羅茨鼓風(fēng)機(jī)變頻狀態(tài)：自動(dòng)/手動(dòng)；焦?fàn)t集氣管壓力閥位給定信號(hào)和反饋信號(hào)；風(fēng)機(jī)油泵運(yùn)行狀態(tài)；急停按鈕、循環(huán)氨水泵急停、剩余氨水泵急停、上段冷凝泵急停、下段冷凝泵急停。
4.DCS組態(tài)
4.1設(shè)備啟停組態(tài) 一般現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟停都是依靠圖形編程來(lái)完成，是集散控制系統(tǒng)（DCS）的一種運(yùn)用，在組態(tài)時(shí)，需要結(jié)合考慮包括設(shè)備功率、控制原理等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的因素。根據(jù)電機(jī)設(shè)備的功率，又可以分為以下兩種情況：①大功率電機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)資料，為了滿足其信號(hào)開(kāi)出端的子版繼電器對(duì)電流的承受需求，可以通過(guò)加入受DCS系統(tǒng)控制的繼電器（位于I/O開(kāi)出端子板）來(lái)實(shí)現(xiàn)。②電機(jī)功率相對(duì)較小時(shí)，可以利用I/O開(kāi)出端繼電器完成控制，無(wú)需加入其他設(shè)備即可直接控制。
4.2系統(tǒng)連鎖功能 本系統(tǒng)所有連鎖開(kāi)關(guān)都采用自定義一字節(jié)軟開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以在畫(huà)面上手動(dòng)切除與投入。油泵系統(tǒng)連鎖運(yùn)行時(shí)，當(dāng)油壓低時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)輔助油泵。連鎖切除時(shí)，主油泵和輔助油泵可隨意啟停。羅茨鼓風(fēng)機(jī)連鎖系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，油溫、油壓、軸位移范圍時(shí)自動(dòng)停車，解除連鎖時(shí)，羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行與連鎖調(diào)節(jié)無(wú)關(guān)，一般用于儀表故障檢修時(shí)使用。具體而言，其優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，參與風(fēng)機(jī)調(diào)速的各信號(hào)采用雙卡控制，運(yùn)行卡件和備用卡件自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)了由于卡件原因，而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停車和降速的故障；其次，支持組態(tài)的在線下載，數(shù)據(jù)的修改和維護(hù)比較方便；同時(shí)，由于采用雙網(wǎng)、雙模光纖傳輸儀表數(shù)據(jù)，各儀表數(shù)據(jù)傳輸快，滿足生產(chǎn)調(diào)節(jié)要求。
5.結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，安全性高，操控靈敏；至2010年投入運(yùn)行以來(lái)，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)軟件及硬件上的問(wèn)題，這使得操作工人的工作強(qiáng)度大大減少，同時(shí)有效提升了工作效率，降低了能源的利用和污染。初步估算，由DCS系統(tǒng)所帶來(lái)有效降低投資約50萬(wàn)元。實(shí)踐也證明，相比以前的二次表常規(guī)控制，DCS系統(tǒng)在焦?fàn)t壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)上節(jié)約了大量的人力和資金投入，在今后的發(fā)展中有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

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