焙燒爐引風機溫度安全聯鎖優化設計

程 帥，徐 才

（1.鄒平伊文華源金屬科技有限公司，山東 鄒平 256200；2.山東魏橋鋁電有限公司，山東 鄒平 256200）

引風機在氧化鋁焙燒爐工藝系統中主要功能是為工藝系統提供穩定的負壓，確保系統暢通，物料懸浮而滿足工藝生產要求，在焙燒系統中是非常重要的單一設備，為確保各部分安全穩定運行，設計了電機軸承、風機軸承、電機定子等溫度監測點，為監測設備穩定運行提供依據的同時根據設備性能參數，確定了溫度的安全聯鎖保護，以保證設備安全。本文重點從溫度安全聯鎖處著手，討論在現有聯鎖保護的基礎上對其進行優化，減小檢測信號故障異常，引起重要設備的誤動作的幾率，給生產穩定提供保障[1]。

1 引風機溫度聯鎖現狀分析

引風機系統的風機兩個軸承溫度、電機的三個定子溫度通過PT100熱電阻檢測信號傳輸至和利時DCS控制系統中，（在DCS控制系統中，對各類開關量、模擬量信號進行綜合分析處理后完成對引風機電機的啟停的控制，簡稱為風機的主控制程序），DCS將采集到的溫度信號直接與控制算法中設定的溫度保護定值進行比較，如果數值大于保護定值，將延時3秒輸出信號至風機主控制程序，觸發停止信號發出，聯鎖風機停車[2]。

現場采用測溫元件為PT100熱電阻，根據其檢測原理，當PT100熱電阻自身出現故障或是信號回路中出現故障時，其輸出信號將出現大幅度跳變波動，在DCS系統畫面上表現為溫度突然上升或下降的假信號，從而導致聯鎖停風機。本文重點為消除這種假信號動作設計一套安全連鎖方案，其實現方法為在DCS控制算法中增加速率報警模塊，當出現假信號時速率報警模塊首先輸出報警信號，并在DCS圖形上同步提示，此報警將持續一段設定時間后輸出信號聯鎖引風機停車，而當溫度正常上升超過保護定值時，速率模塊將直接輸出信號聯鎖引風機停車[3]。該方案能夠提醒監盤操作人員及時發異常問題的同時也能提供充足的時間，等待檢修人員故障搶修，對溫度信號的“真假”進行了判斷，在此方面減少了誤動的幾率。

2 設計方案實施難點

現有的焙燒爐的集散控制系統，采用北京和利時公司的MACSV系統，在控制算法中有集成的速率模塊，但模塊內部變量速率上限、超速周期數、持續周期數等賦值不容易確定，需根據工藝要求及現場實際情況和程序運算周期等共同確定。

3 設計方案的具體實施

本文以和利時MACSV1.1.0系統為例，在X#焙燒爐控制系統的10#站POU控制器算法方案頁，子程序“MAIN”中修改原P17引風機主程序。在圖形組態“Main”畫面中添加一個溫度報警顯示點，并在數據庫中對該點添加語音報警功能，以方便引風機聯鎖點出現故障時，能及時發現。顯示按鈕平時都是隱藏的，若按鈕顯示，并有語音報警輸出，則證明P17引風機溫度出現異常，導致頁面報警，需要對溫度點進行檢查。由于在改變引風機主程序后，需要對引風機溫度連鎖點進行實驗，以驗證程序是否正常運行，所以技改工作盡量選擇在停車情況下進行。

3.1 實施步驟

（1）將原算法進行備份保存，以方便出現問題時及時恢復（特別注意）。

（2）在數據庫總控中找到DM備用內部開關量點做頁面顯示點及語音報警點。

①從“開始”—“程序”—“數據庫總控”。②選擇工程“USER”輸入“用戶名＊＊＊＊＊密碼＊＊＊＊＊”確定。③在數據庫總控中選擇“DM內部開關量點”確定進入。④在10#站的DM內部開關量點中，有BY_BOOL1到BY_BOOL40均為備用內部開關量點中。為方便起見，我們依照順序用BY_BOOL33。⑤在DM點BY_BOOL33的“報警屬性”對話框中選擇“0→1時報警”，在“操作記錄”中選擇“記錄報警并發聲”。⑥更新校驗數據庫。⑦在數據庫總控中對7#爐工程“WQLY”依次進行“基本編譯”、“聯編”、“生成全部下裝文件”等操作。⑧關閉數據庫。

3.2 修改控制器算法

（1）打開控制器算法組態后，找到表示引風機連鎖的控制算法，修改程序功能塊，如圖所示：

圖1 修改后控制器的功能模塊示意圖

注釋：P_TE307為引風機軸承溫度點，BY_bool33為引風機溫度頁面顯示報警點，BY_bool6為引風機溫度連鎖投切點，P17STOP為緊急停車按鈕，P17_tiaozha為引風機連鎖停車輸出點，HSALM_RT為速率報警功能塊，TON為延時功能塊。

（2）其中在命名速率報警功能塊時，需對其進行必要賦值，如圖：

圖2 對速率報警功能模塊進行賦值步驟圖

在必要賦值點里：HL：=10是代表在LC個運算周期內溫度變化超過10度，是報警條件。LC：=4是指滿足報警條件HL后的第LC+1個周期比第1個周期數值變化HL，則功能塊報警輸出。在DCS里，系統默認運算周期為250ms，所以，當LC=4、HL=10的意思是在1秒內，溫度變化了10℃，系統進行報警。AP：=1000是代表在報警持續1000個運算周期后，功能塊報警消除。

其中HL，LC，AP設定值根據工藝要求及現場實際情況及程序運算周期等方面共同確定。

（3）當溫度緩慢變化超過90℃時，報警功能塊不進行輸出，引風機在連鎖程序下，延時10秒鐘停車。

（4）同理，引風機的另一個軸承溫度和三個定子溫度均按以上方案依次進行修改，軸承溫度報警設置為90℃，定子報警溫度設置為120℃，合并程序中的重復項，總程序如圖：

程序中：P_TE307、P_TE308為引風機軸承溫度點，P_TE309、P_TE310、P_TE311均為引風機定子溫度點。

3.3 修改圖形組態

（1）找一空白且醒目處添加一個圖形，并定義圖形文字為“P17溫度報警”為便于監測到報警輸出，可將文字顏色設置為紅色。

（2）選中圖形，單擊鼠標右鍵，選擇“動態特性”選項。在彈出對話框中選擇“顯示/隱藏”及“閃爍”項進行修改，在根據“顯示/隱藏”條件、“閃爍”條件修改完成后，點擊確定。

（3）點擊保存，并退出圖形組態。

圖3 報警功能模塊的總程序圖

3.4 下裝

（1）下裝服務器

①選擇備用服務器進行下裝并注銷服務器。②備用服務器啟動完成后，運行服務器程序，查看有無異常信息，運行服務器軟件10分鐘左右，看系統記錄是否正常。③確認備用服務器正常后，登陸工程師，對服務器進行切換，查看服務器切換后運行是否正常，系統數據顯示是否正常。觀察一段時間，確定無異常后，在控制柜上將P17引風機溫度連鎖點拆下，查看程序有沒有輸出，頁面報警是否正常。④等程序輸出運行正常后，按步驟下裝另一服務器。

（2）下裝操作員站。

3.5 錄制語音報警文件

（1）打開語音合成軟件，在語音編輯文檔中輸入“7#焙燒爐引風機溫度異?！?，在軟件中選擇“開始合成”，在軟件的“文件”菜單中選擇“導出聲音文件”，給文件命名后保存在桌面上。

（2）選擇保存的語音文件，復制到D盤“操作員站安裝”文件夾的根目錄下即可。

4 結語

通過對引風機溫度聯鎖的改進，對原工程單位編寫的DCS初始設計程序進行了優化完善，降低了安全聯鎖的誤動概率，減少焙燒爐工藝系統因風機系統保護誤動作而導致的非計劃停爐事故。同時，該DCS控制算法功能優化方法可以在其他安全聯鎖中進行充分試驗調試后進行推廣使用。

實現此類功能優化的設計，需要DCS系統管理單位技術人員對工藝控制流程和原理充分的掌握、對安全聯鎖實現的原理進行掌握，有打破固有思想的理念和質疑的工作態度，不迷信原始設計，在工作中不斷總結經驗教訓依據自身需求進行完善。