李大為

摘 要：文章介紹了葫蘆島宏躍北方銅業(yè)公司Ausmelt熔煉爐過程控制系統(tǒng)的改造，在近一年的生產(chǎn)過程中隨著時間的推移，各種設(shè)備的磨損以及爐況的不穩(wěn)定對熔煉爐主體結(jié)構(gòu)造成了比較嚴(yán)重的損耗，被迫對爐體的耐火材料進(jìn)行過多次的停產(chǎn)檢修，在此過程中積累了很多寶貴的生產(chǎn)經(jīng)驗，以節(jié)能環(huán)保，降低成本，在不影響生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，計劃對精礦的混合制粒進(jìn)行升級改造。改造中涉及的DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計與程序的編寫在本文中將做進(jìn)一步的介紹。改造后取消了塊煤的加入，直接減少由于不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳，二氧化碳等污染物的排放，對后續(xù)制酸系統(tǒng)起到了凈化原料氣體，減少大氣污染的作用。取消塊煤的同時將成本更加低廉的煤粉加入到銅精礦的制粒工序中，煤粉與銅精礦混合制粒后加入到熔煉爐與熔池直接接觸可以充分燃燒提高了熱量的利用率，從而減少污染物的排放。

關(guān)鍵詞：Ausmelt熔煉爐；節(jié)能環(huán)保；混合制粒；DCS控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP273；TQ545 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）21-0020-02

Ausmelt熔煉爐的核心程序通過加密手段固化在了兩個Lance Control Moudle（噴槍控制模塊：以下簡稱LCM）中，他的熔煉技術(shù)是通過對入爐的銅精礦數(shù)量及溶劑數(shù)量進(jìn)行檢測后通過LCM自動對入爐的風(fēng)量，燃料，氧氣等進(jìn)行精確計算之后經(jīng)過DCS控制系統(tǒng)輸出給各個控制單元進(jìn)行自動控制。

Ausmelt公司當(dāng)初為宏躍北銅設(shè)計的熔煉爐是以柴油為噴槍燃料，使用塊煤為爐膛及熔池提供熱量，LCM當(dāng)中也是使用塊煤的熱值進(jìn)行計算以達(dá)到各個運(yùn)行參數(shù)的平衡。當(dāng)進(jìn)行改造時由于核心程序是進(jìn)行加密的，澳方公司拒絕提供有關(guān)LCM的任何有價值信息，我方只能對現(xiàn)有的各項參數(shù)進(jìn)行分析處理以達(dá)到所需目的。

1 控制系統(tǒng)介紹

澳方的DCS系統(tǒng)使用的是橫河電機(jī)生產(chǎn)的的CS3000系列DCS，我方外圍的控制系統(tǒng)由德國西門子公司的PLC組成，兩組控制系統(tǒng)之間有許多控制參數(shù)進(jìn)行交換，改造中增加的設(shè)備要使用不同的軟件進(jìn)行聯(lián)合編程之后才能完成，這為我們的改造帶來了一定的困難。因為澳方控制系統(tǒng)中的塊煤設(shè)定端口與LCM的通訊是相對應(yīng)進(jìn)行固化的，所以不能在澳方控制系統(tǒng)上增加粉煤流量的設(shè)定以送給LCM進(jìn)行計算，只能通過現(xiàn)有的塊煤的設(shè)定端口進(jìn)行入爐燃料的設(shè)定，因此在塊煤的設(shè)定值設(shè)定以后要在澳方的DCS系統(tǒng)當(dāng)中對其進(jìn)行處理之后再輸出給外圍的控制系統(tǒng)，由外圍的控制系統(tǒng)將設(shè)定數(shù)值輸送到實際的粉煤給料裝置上。同樣在外圍DCS系統(tǒng)對粉煤給料裝置反饋的瞬時流量進(jìn)行采集處理之后才能輸送給澳方的LCM系統(tǒng)進(jìn)行計算。

下面將詳細(xì)介紹對澳爐主體與外圍DCS系統(tǒng)的改造。經(jīng)過與相關(guān)技術(shù)人員研究確定了兩套控制方案，兩組程序經(jīng)虛擬機(jī)試驗后均符合現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行要求。具體的應(yīng)用需要由技術(shù)部門對工藝參數(shù)的計算之后確定最為高效的方案。

2 控制方案的制定

2.1 方案一：平均分配

①通過對1#，2#，3#精礦加料裝置的運(yùn)行反饋進(jìn)行判斷；

②將原系統(tǒng)中塊煤的設(shè)定值按上述判斷結(jié)果進(jìn)行平均分配之后通過外圍DCS系統(tǒng)將設(shè)定值送給粉煤加料裝置的設(shè)定端；（以上在DCS中完成）；

③當(dāng)設(shè)定值送達(dá)加料裝置后在外圍DCS中編寫相應(yīng)的加料裝置的啟動及停止程序；

④各種故障信號要完整送到急停系統(tǒng)中用以保證加料系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

2.2 方案二：按比例分配

①優(yōu)先判斷精礦加料裝置1#，2#，3#的流量設(shè)定值，并計算出每臺精礦加料裝置的流量占全部總料量的百分比；

②在澳方系統(tǒng)中不對原有塊煤設(shè)定值進(jìn)行處理，需要在外圍DCS系統(tǒng)中切斷原有塊煤的設(shè)定值與塊煤加料裝置的信號聯(lián)系，將上述計算出的百分比按相應(yīng)比例分配給其相對應(yīng)的粉煤加料裝置；

③完成流量設(shè)定之后編寫同樣的運(yùn)行程序并確保系統(tǒng)運(yùn)行安全。

以上兩種方案都是針對煤粉加料裝置進(jìn)行的自動控制，為了完善操作環(huán)境要求可設(shè)計自動轉(zhuǎn)換程序使每個粉煤裝置能單獨(dú)啟動與停止。當(dāng)啟動程序設(shè)置完成后要無論應(yīng)用哪種控制方案，最后都要將三個粉煤裝置的瞬時流量相加之后的總和送回給澳方DCS進(jìn)行最后的計算。

3 實施方案

3.1 方案一實施方案

第一步：如下段程序所示在CS3000的Function Block 中建立CALCU數(shù)據(jù)塊用來存儲精礦加料裝置的運(yùn)行狀態(tài)判斷程序，如下圖所示YI-9101，YI-9102，YI-9103三個信號為1#，2#，3#精礦加料裝置的運(yùn)行反饋，MODE3F04-BS.DT04為粉煤的設(shè)定值（原程序中定義為塊煤的加料量設(shè)定值）。其余程序?qū)⑷齻€信號進(jìn)行狀態(tài)判定以計算出數(shù)量相等的粉煤設(shè)定數(shù)值。

program

ALIAS A YI-9101.PV

ALIAS B YI-9102.PV

ALIAS C YI-9103.PV

ALIAS SV MODE3F04-BS.DT04

IF（A==0）AND（B==0）AND（C==0）THEN CPV=0 END IF

IF（A==0）AND（B==0）AND（C==1）THEN CPV=SV END IF

IF（A==0）AND（B==1）AND（C==0）THEN CPV=SV END IF

IF（A==1）AND（B==0）AND（C==0）THEN CPV=SV END IF

IF（A==1）AND（B==1）AND（C==0）THEN CPV=SV/2 END IF

IF（A==1）AND（B==0）AND（C==1）THEN CPV=SV/2 END IF

IF（A==0）AND（B==1）AND（C==1）THEN CPV=SV/2 END IF

IF（A==1）AND（B==1）AND（C==1）THEN CPV=SV/3 END IF

END

計算完畢之后將最終的數(shù)值ZINC-FEED.CPV通過信號輸出端送給外圍DCS系統(tǒng)。

第二步：將澳方DCS送來的粉煤設(shè)定值（量程15T）存儲到數(shù)據(jù)塊DB1之后再由DB1.DBD180送到PQW通道輸出給現(xiàn)場的皮帶秤作為加料設(shè)定值。

最后以一號加料裝置為例，當(dāng)一號精礦加料運(yùn)行信號I33.3且一號粉煤加料裝置就地/遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換開關(guān)在遠(yuǎn)程模式I33.0并且無故障狀態(tài)I33.2，同時粉煤設(shè)定值大于量程的百分之一延遲兩秒后啟動粉煤加料裝置，與銅精礦一同進(jìn)入制粒裝置進(jìn)行混合制粒。如圖1所示。

停止條件，如圖2所示。

①粉煤加料裝置發(fā)生故障；

②一號精礦稱停止加料（下游工藝設(shè)備故障均可造成精礦加料停止）

③粉煤設(shè)定值小于量程的百分之一。

如果需要上位機(jī)進(jìn)行單獨(dú)的手動啟停操作，需在啟動和停止的程序段中添加手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。具體情況視實際工藝操作情況確定。

3.2 方案二實施方案

方案二為按比例分配方式，因此CS3000中不對MODE3F04-BS.DT04粉煤設(shè)定值（原程序中定義為塊煤的加料量設(shè)定值）進(jìn)行處理，所以將設(shè)定值直接送給PLC。

在按比例分配的過程中要優(yōu)先判斷精礦加料裝置1#，2#，3#的流量設(shè)定數(shù)值，計算每臺精礦加料裝置的流量占入爐總料量的百分比，計算出比值后與CS3000送來的粉煤設(shè)定值相乘計算出每臺精礦加料系統(tǒng)所對應(yīng)的粉煤加料裝置的設(shè)定值。如圖3所示。

上述程序段反映了一號粉煤加料裝置所需設(shè)定值的整個計算過程最終將設(shè)定值送到DB1.DBD184中再通過相同的輸出通道送給對應(yīng)的輸出端。

在設(shè)備的啟動和停止的控制中，兩種分配方式都采用相同的設(shè)備控制方式，故不進(jìn)行詳細(xì)介紹。

4 結(jié) 語

Ausmelt公司最初要求的是精礦給料皮帶秤與精礦制粒系統(tǒng)一一對應(yīng)，要想將粉煤與精礦混合制粒，增加的粉煤裝置在位置與空間的選擇和利用上有很大的困難，既要實現(xiàn)工藝要求，又要考慮設(shè)備位置的擺放，因此需要對場地進(jìn)行多次的測量與計算才能完成。

改造的最初目的是為了降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，并且一定程度上改善對大氣的污染，改造后一段時間內(nèi)勢必會增加操作的不穩(wěn)定性，因為塊煤與粉煤存在本質(zhì)上的區(qū)別，物理形態(tài)與化學(xué)參數(shù)的不同會影響操作人員對熔煉狀態(tài)的判斷，只有需要通過長時間的摸索才能逐步掌握。

參考文獻(xiàn)：

[1] 盛強(qiáng)，馬加年.Ausmelt銅熔煉爐SO_2煙氣輸送管路改造[J].硫磷設(shè)計與 粉體工程，2015，（2）.