淺談鉻鐵渣處理的控制系統(tǒng)

張文斌

（山西太鋼工程技術(shù)有限公司電氣科，山西 太原 030009）

生產(chǎn)實踐·應(yīng)用技術(shù)

生產(chǎn)實踐·應(yīng)用技術(shù)

淺談鉻鐵渣處理的控制系統(tǒng)

張文斌

（山西太鋼工程技術(shù)有限公司電氣科，山西 太原 030009）

主要介紹了高碳鉻鐵渣處理系統(tǒng)的工藝流程、控制系統(tǒng)的硬件配置和主要功能。通過介紹使讀者了解高碳鉻鐵渣處理系統(tǒng)的控制過程及思路。

鉻鐵渣 工藝流程 功能

近年來，國家節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)等節(jié)能高效生產(chǎn)政策推出，對于企業(yè)高效經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)提出了更高的要求。在太鋼集團(tuán)公司萬邦爐料有限公司30萬t節(jié)能型高碳鉻鐵項目生產(chǎn)運行后，在生產(chǎn)30萬t/年高碳鉻鐵的同時，根據(jù)所使用鉻礦品位的不同約產(chǎn)生36～42萬t的爐渣，其中干渣量約為10～12萬t，水渣量約為25～30萬t。根據(jù)生產(chǎn)鉻鐵干渣實際檢驗，干渣中約含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%高碳鉻鐵金屬顆粒，具有金屬回收價值。

1 項目介紹

根據(jù)鉻鐵干渣實際檢驗報告，太鋼高碳鉻鐵渣綜合回收項目具有節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)、提高產(chǎn)品成品率的優(yōu)點。項目流程為：根據(jù)重力選礦方法進(jìn)行分選，先將鉻鐵渣破碎篩分分級，然后利用渣鐵密度相差較大的原理，將鋼渣、鉻鐵渣進(jìn)行分選分類。該項目根據(jù)工藝流程共分為上料、破碎、篩分、浮選、成品等幾個系統(tǒng)。作為國內(nèi)第一條鉻鐵渣綜合回收項目，其建成后具有技術(shù)先進(jìn)、高效、實用、安全等特點，對于相關(guān)企業(yè)具有一定的借鑒作用。

2 工藝流程

經(jīng)過鉻鐵冶煉后，待扒到渣盤中的爐渣凝固成為干渣后，通過裝載機(jī)從澆注挎轉(zhuǎn)運到成品挎中，利用天車抓斗送入原礦料倉。

鉻鐵渣經(jīng)過料倉下板式給料機(jī)進(jìn)入顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后粒度小于100 mm。破碎后物料經(jīng)膠帶運輸機(jī)送入反擊式破碎機(jī)細(xì)碎，細(xì)碎后物料通過膠帶輸送機(jī)送入圓振動篩分級，小于25 mm顆粒成為合格顆粒經(jīng)膠帶運輸機(jī)、斗式提升機(jī)與膠帶運輸機(jī)送入中間緩沖料倉，大于25 mm顆粒通過膠帶運輸機(jī)返回反擊式破碎機(jī)循環(huán)破碎。

破碎后物料從中間緩沖倉經(jīng)膠帶運輸機(jī)轉(zhuǎn)運進(jìn)入選別系統(tǒng)，首先利用雙層振動篩分級，將爐渣分為0～2 mm、2～8 mm和8～25 mm三個等級。

8～25 mm粒度的爐渣通過溜槽送入粗粒度跳汰機(jī)，跳汰機(jī)采用水作為介質(zhì)，由于金屬礦和爐渣比重不同，將金屬與爐渣分離，分別通過膠帶運輸機(jī)輸送到存料堆堆存，中間礦渣通過膠帶機(jī)轉(zhuǎn)運回粗粒破碎機(jī)破碎后再進(jìn)入雙層振動篩循環(huán)；2～8 mm粒度的爐渣通過溜槽送入細(xì)粒度跳汰機(jī)，通過跳汰機(jī)將金屬與爐渣分離，分別通過膠帶運輸機(jī)輸送到存料堆堆存；0～2 mm爐渣通過溜槽送入溜槽選礦機(jī)，通過溜槽將金屬與爐渣分離，含水金屬料通過溜槽利用高頻脫水篩脫水后，通過膠帶運輸機(jī)輸送到存料堆堆存。

每個渣堆都有控水功能，渣堆控出水自流回污水池，利用渣漿泵送入水處理系統(tǒng)循環(huán)。脫水篩篩下礦漿與溜槽選礦機(jī)尾礦進(jìn)入地下料坑，然后通過渣漿泵送入水處理系統(tǒng)。物料經(jīng)水系統(tǒng)處理后，底流通過沉淀后利用抓斗進(jìn)入水渣堆場，澄清液收集后循環(huán)利用。

粗跳汰機(jī)、細(xì)跳汰機(jī)、溜槽選礦機(jī)的重力分選介質(zhì)為水。渣堆有控水功能，渣堆控出水送入水處理系統(tǒng)，進(jìn)行循環(huán)使用。工藝流程圖如下頁圖1所示。

3 硬件配置

在鉻鐵渣回收項目中，系統(tǒng)采用一套SIEMENS S7-400 PLC作為主站，采用S7-300作為從站，和采用ET200遠(yuǎn)程站構(gòu)成控制系統(tǒng)，HMI采用WinCC7.0 SP2組態(tài)軟件，PLC與操作站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)控制系統(tǒng)的信息、數(shù)據(jù)的傳遞和交換。IO模板選用西門子ET200M相關(guān)模板，所選的接口模板和IO模板支持在線更改配置、模塊自診斷等功能，數(shù)字量模板支持時標(biāo)功能，時鐘精度1 ms，即開關(guān)量狀態(tài)的改變由PLC處理，再由工控機(jī)和WinCC處理并顯示出來，其延時在1 s以內(nèi)，但發(fā)生的時間是由IO模板記錄并傳送到系統(tǒng)中的，其分辨率達(dá)到1 ms。采用現(xiàn)場總線技術(shù)，即PROFIBUS總線系統(tǒng)，將變頻器、軟啟動器、遠(yuǎn)程站、執(zhí)行器等相關(guān)獨立設(shè)備或單體控制設(shè)備通過其與主控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)狀態(tài)，發(fā)送控制命令。分系統(tǒng)粗粒跳汰機(jī)、細(xì)粒跳汰機(jī)、水系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等各采用一套PLC（S7-300）系統(tǒng)，各個分系統(tǒng)與主系統(tǒng)通過以太網(wǎng)總線與主系統(tǒng)通訊。系統(tǒng)采用2個操作員站、1個工程師站和1臺服務(wù)器對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、參數(shù)計算設(shè)定及控制。并配有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對項目各區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)控。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖如圖2所示。

圖1 工藝流程圖

4 系統(tǒng)介紹

本項目中的三電控制系統(tǒng)可實現(xiàn)高碳鉻鐵渣回收處理生產(chǎn)過程中的工藝控制、系統(tǒng)運行監(jiān)控以及生產(chǎn)中關(guān)鍵工藝參數(shù)的監(jiān)視、報警和歸檔等功能，并實現(xiàn)對回收工藝要求的精確控制，保證生產(chǎn)的高效穩(wěn)定運行，對整體工藝生產(chǎn)過程實現(xiàn)質(zhì)量跟蹤和自動化管理。

電氣系統(tǒng)設(shè)計中，每臺設(shè)備均設(shè)有集中控制和機(jī)旁控制兩種控制方式。在機(jī)旁均設(shè)有按鈕盒或控制箱，裝有控制方式選擇開關(guān)，設(shè)有中控、零位、機(jī)旁三種選擇方式。中控控制時，PLC按預(yù)先編制的程序，將工藝流程線上的設(shè)備按照工藝要求順序啟動與停車；機(jī)旁控制時，人工可在機(jī)旁單獨開、停設(shè)備，以便于單機(jī)試車；零位控制時，中控及機(jī)旁均不能開車，以確保檢修人員的安全。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖

PLC系統(tǒng)是連接電氣控制系統(tǒng)與人機(jī)操作系統(tǒng)之間的關(guān)鍵紐帶，PLC主要對整個工藝流程進(jìn)行自動控制。PLC程序包括工藝流程順序控制、現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)顯示程序、故障診斷程序、過程控制運行程序等。系統(tǒng)程序具有一定的自檢自診斷能力，在系統(tǒng)運行時，先根據(jù)現(xiàn)場采集狀態(tài)信號，自動檢查系統(tǒng)初始條件，并隨時監(jiān)測系統(tǒng)各部分是否正常。當(dāng)系統(tǒng)外部具備運行條件時，系統(tǒng)程序?qū)⒏鶕?jù)工藝流程進(jìn)行啟動和停止操作，在工藝流程控制程序中，包括了上料、破碎、篩分、浮選、成品等程序，在以上控制流程中，含有單體手動程序和系統(tǒng)工藝全自動運行程序，程序根據(jù)操作員的指令，按照工藝流程實施運行，程序按照逆流程啟動運行，按照順流程停止運行。當(dāng)操作失誤或系統(tǒng)出現(xiàn)異常，能給出故障信息及故障處理方法，以幫助操作人員排除故障。在生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)程序具有完備的過程監(jiān)控和故障保護(hù)措施以及實時報警能力，為操作人員盡可能的提供高效和完備自動化控制，減少人為錯誤造成的設(shè)備損壞和人身傷害。同時故障診斷程序可將故障操作及故障原因記錄在案，以備查詢和排查原因。現(xiàn)場實時顯示程序?qū)F(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)狀態(tài)信號通過處理后，反饋給上位機(jī)，通過上位機(jī)顯示后供給操作人員查看。

操作員站的HMI畫面由工藝流程畫面、故障報警畫面、實時操作畫面、現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控畫面、報表打印畫面、實時趨勢畫面等畫面組成。在工藝流程畫面組態(tài)有上料、破碎、篩分、浮選、成品等工藝流程畫面，在這些組態(tài)畫面上，匯集和顯示有關(guān)的運行信息，操作員通過工藝流程畫面，可以對機(jī)組的運行工況進(jìn)行監(jiān)視和控制，操作員通過輸入登錄信息后，獲取操作權(quán)限，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備操作和參數(shù)設(shè)置，通過切換選擇進(jìn)行全線自動和單體手動操作方式。現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控畫面可以監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)每一個模擬量和數(shù)字量。故障報警畫面顯示故障報警信息并確認(rèn)報警，同時提供故障處理操作指導(dǎo)。在實時趨勢畫面中可以獲得關(guān)鍵參數(shù)的實時趨勢信息和歷史趨勢信息，方便操作員多數(shù)據(jù)曲線觀察。對于生產(chǎn)信息如消耗原料的數(shù)量即原始鉻鐵礦渣的噸數(shù)，生產(chǎn)的成品數(shù)量即0～2 mm、2～8 mm和8～25 mm三個等級的精選后的鉻鐵渣噸數(shù)，生產(chǎn)過程中消耗的水、天然氣、蒸汽等數(shù)據(jù)，都可通過網(wǎng)絡(luò)傳送給工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)。在其他畫面還有打印報表、操作記錄、控制驅(qū)動裝置、調(diào)整過程設(shè)定值和偏差等。兩臺操作員站獨立運行，其中一臺發(fā)生故障不影響另一臺的正常操作。

5 結(jié)語

本項目控制系統(tǒng)經(jīng)過施工、調(diào)試、試運行、正常生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，現(xiàn)已穩(wěn)定生產(chǎn)了一年多，實際年產(chǎn)量為15萬t。由于在設(shè)計當(dāng)初就本著先進(jìn)、高效、實用、安全等特點，在投入生產(chǎn)后，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，故障率低，便于操作，安全可靠。為集團(tuán)公司的節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)、提高產(chǎn)品成品率發(fā)揮了一定的作用。

（編輯：張偉）

Discussion on Ferrochrome Slag Processing Control

Zhang Wenbing
（Electrical Section of Shanxi Taigang Engineering&Technology Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030009）

This article mainly introduces process flow of high carbon ferrochrome slag，hardware configure and main function of control system.Through the introduction reader can know control process and thinking of high carbon ferrochrome slag processing system.

ferrochrome slag，process flow，control system

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2015.06.23

TF641

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1672-1152（2015）06-0064-03

生產(chǎn)實踐·應(yīng)用技術(shù)

2015-09-08

張文斌（1971—），男，主要從事冶金電氣設(shè)計，工程師。E-mail:tgsjyzwb@163.com