連云港堿廠石灰鏈板機DCS改造

陳蓉鳳

（連云港堿廠，江蘇 連云港 222042）

1 前 言

連云港堿廠的主要產品是純堿，目前產能為120萬t／a，這決定了輸送設備穩定運行的重要性，雖然它結構簡單但對于整個生產系統是否正常運轉卻起著至關重要的作用，其性能的好壞直接影響純堿的產量。我廠石灰車間目前使用2臺鏈板機來輸送生石灰，全長110m，每小時運輸130t，單臺每天運行24h。長時間的運行導致鏈板機的故障率很高、設備維修費用的增加、生產系統的不穩定，它的運行狀況對我廠的穩定生產及經濟效益有著很重要的影響。

2 改造前狀況及存在問題

原先的鏈板機電機是采用熱繼電器作為電機的過載保護、斷路器作為速斷保護的，但由于熱繼電器是按照電機額定功率整定的，如果運行過程中鏈板機出現諸如鏈輪卡死、鏈板損壞等情況時，因為電機的運行電流未達到熱繼電器整定的動作電流，電機仍然繼續運轉，雖然過程中電機電流有所增大但操作人員監控的設備多，以致很難及時發現問題，等到電機熱繼電器保護動作時，已經導致了一連串的鏈輪軸承的損壞，造成設備的故障擴大，并且直接導致了維修費用的增加及維護時間的延長，嚴重影響生產的穩定。

為解決現存問題，在全廠使用DCS控制系統的成熟經驗基礎上，將鏈板機的電流在DCS控制系統中進行組態，用DCS控制系統設置相關數據來發現鏈板機故障，在鏈板機出現故障時及時報警，防止鏈板機故障進一步的擴大，減少故障損失和維修損失，提高生產系統的穩定性，同時提高了石灰車間生產過程的自動化控制水平。

3 集散控制系統簡介

集散控制系統（Distributed Control System—DCS），是一種以微處理器為基礎的分散型綜合控制系統。DCS綜合了計算機技術、網絡通訊技術、自動控制技術、冗余及自診斷技術等先進技術，采用多層分級的結構形式，適應現代化生產的控制與管理需求，目前已成為工業過程控制的主流系統。集散系統備有豐富的I／O卡件、各種控制模塊及多種操作平臺，根據自身的要求選擇硬件設備，有關系統的硬件設備的配置情況也是由用戶提供給系統。

連云港堿廠采用的是浙大中控的JX－300集散控制系統，它吸納了微處理器、圖形顯示和網絡通訊等領域的最新技術，成為近幾年國內市場的佼佼者，該系統應用了最新信號處理技術、高速網絡通信技術、可靠的軟件平臺和軟件設計技術以及現場總線技術，采用了高性能的微處理器和成熟的先進控制算法，全面提高了JX－300的功能和性能，使其兼具了高速可靠的數據輸入、輸出、運算、過程控制功能和PLC聯鎖邏輯控制功能，能適應更廣泛更復雜的應用要求，成為一個全數字化、結構靈活、功能完善的新型開放式集散控制系統。［1］

4 鏈板機改造方案

4.1 故障現象及原因分析

在實際生產中，鏈板機故障多表現為傳送鏈條的故障，造成鏈條故障擴大的原因是鏈輪損壞初期不能被及時發現，電機電流在出現較小波動時，一般為2～3A左右，遠遠達不到整定的保護電流，不能使保護及時動作，很難發現有鏈輪已經損壞。

4.2 具體解決方案

通過利用DCS控制系統來實現快速發現鏈板機故障并精細控制鏈板機停車的操作，現舉例1＃鏈板機的設計方案原理，2＃號同理。

4.2.1 設計程序及釋義

電機正常運行時1＃鏈板機的電機電流為27A，根據實際運行中的長時間觀察，當1＃鏈板機的電機電流達到29.5A時，就表示鏈板機的鏈輪有損壞，所以就有了以下的方案。

設置當1＃鏈板機電機電流達到29.5A時，實現鏈板機停車。

因為電機的啟動電流本來就很大，所以設置電機啟動時DCS不參與保護，即鏈板機啟動時該保護不動作。

由此方案設計了如圖1的1＃鏈板機的電流保護程序。

圖1 1＃鏈板機電機電流保護程序

P10＿162和P10＿181是TP定時器模塊，用于產生持續時間一定的脈沖。

參數描述：IN——輸入PT延時時間；Q——輸出狀態；ET內部時鐘。

圖2 定時模塊的時序圖

如果IN跳變為ON，則Q變為ON；內部時鐘（ET）啟動。

當ET達到PT值，Q將變為OFF（與IN無關）。

如果IN變為OFF，內部時鐘停止，ET＝0。

如果ET尚未達到PT值，ET不會受IN影響。

如果ET已達到PT值，且IN為OFF，則ET＝0，并且Q變為OFF。

P10＿182是與模塊，是將輸入值進行邏輯與操作，并將結果賦予輸出值：公式為OUT＝IN1 ＆IN2 ＆ … ＆INn。

P10＿166是或模塊，是將輸入值進行邏輯或運算，并將結果賦予輸出值：公式為OUT＝IN1or IN2or…or INn。

P10＿175模塊是檢查第一個輸入值是否大于等于第二個輸入值，若是，則輸入值為ON，否則為OFF：公式為OUT＝ON if IN1≥IN2，OUT＝OFF if IN1＜IN2。

4.2.2 鏈板機DCS改造實現的功能

1）當按下“V206aSP＿M 1＃鏈板機關”的按鈕時，實現1＃鏈板機停車。

2）當1＃斗提機和2＃斗提機全停的時候，依靠聯鎖裝置使1＃鏈板機自動停車；當1＃斗提機和2＃斗提機都在運行或者其中有一臺運行的時候，1＃鏈板機不停車。

3）當1＃鏈板機電流顯示閥值（V206aAU.PV）大于等于設定值29.5A時，實現1＃鏈板機自動停車；當1＃鏈板機電流顯示閥值小于設定值29.5A時，1＃鏈板機不停車。

4）P10＿181和P10＿182模塊起的作用是，當電機啟動時7s內，P10＿175模塊的EN輸入值為0，已達到電機啟動后7s內，這個保護程序不參與保護。

5 改造后運行情況和效果分析

經過此次石灰鏈板機的DCS改造，取得良好的應用效果。更加直觀的將鏈板機的運行狀況呈現在操作人員面前，減少了操作工的工作強度，全面提升了對鏈板機的電氣自動化管理水平。提高了系統可靠性，避免了鏈板機故障的擴大化，保證了生產穩定運行。在故障早期發現故障并及時停車檢修，減少了經濟損失和維修費用。該DCS系統提供了通訊接口，通過調制器與遠程網關計算機連接，可并入全廠DCS管理網，為日后實現全廠安全生產過程監控網提供了條件。

6 結 語

隨著計算機技術和DCS技術的發展，DCS以其高性價比、高可靠性、廣泛的適用性和組成控制系統的簡潔性等諸多優點，得到越來越廣泛的應用。實踐證明，連云港堿廠石灰鏈板機的DCS改造是很有成效的，并達到了預期的效果。其簡單又方便的操作使操作人員勞動負荷明顯減輕；設備運行平穩，運行率大大提高。

［1］ 高永德.檢測與自動化儀表［M］.哈爾濱：黑龍江人民出版社，2000

［2］ 劉國海.集散控制與現場總線［M］.北京：機械工業出版社，2006

［3］ 邱公偉.可編程控制器網絡通信及應用［M］.北京：清華大學出版社，2000

［4］ 王愛廣，王琦.過程控制技術［M］.北京：化學工業出版社，2008