蒸汽干燥機轉速控制

趙洪昆

（江西銅業(yè)集團公司 貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

江西銅業(yè)公司貴溪冶煉廠（以下簡稱“貴冶”）一系統(tǒng)在建廠初期建設的銅精礦氣流干燥系統(tǒng)，已經不能滿足時下銅冶煉技術及安全環(huán)保技術的要求。為了適應銅冶煉需求的變化及達到環(huán)境治理標準，貴冶進行了蒸汽干燥系統(tǒng)替代改造。其中，蒸汽干燥機（以下簡稱“干燥機”）負責銅精礦干燥脫濕，并將干礦送入閃速爐冶煉，在整個工藝流程中，起著承上啟下的作用，其控制結果直接影響閃速爐的穩(wěn)定生產[1]。

圖1 蒸汽干燥機示意

1 干燥機轉速控制要求

為使干燥機筒體內物料受熱均勻，在生產中干燥機筒體需要不停轉動，其轉速快慢會對物料的干燥效果產生不同程度的影響[2]。其控制要求：1)干燥機無轉速測點，控制模式為手動模式，其轉速依據調節(jié)器輸出計算得出的值進行調節(jié)。2)當干燥機現(xiàn)場盤機側/中央開關切至中央時，若干燥機筒體正轉，則干燥機轉速V.PV=PID.OUT×0.02，單位 r/min，在運行過程中，干燥機轉速最大不得超過2 r/min，最小不得低于0.3 r/min;若干燥機反轉或停止，轉速顯示為0。

2 干燥機轉速控制實現(xiàn)方法

干燥機轉速控制是基于Honeywell Experion PKS C300(過程知識系統(tǒng))[3]平臺來實現(xiàn)的。干燥機現(xiàn)場盤“機側/中央”開關切至中央DCS控制時，首先設置PID.OUT為15%，當現(xiàn)場盤加速按鈕按下時，PID.OUT自動循環(huán)加5%，直至加速按鈕彈起或干燥機達到最大轉速2 r/min為止；當現(xiàn)場減速按鈕按下，PID.OUT循環(huán)減5%，直至減速按鈕彈起或干燥機達到最低轉速0.3 r/min為止。若干燥機筒體正轉，則干燥機轉速V.PV=PID.OUT×0.02，單位 r/min;若干燥機反轉或停止，轉速顯示為0。具體控制原理如圖2所示。

圖2 干燥機轉速控制邏輯示意

2.1 轉速運算

干燥機的轉速運算用到了Honeywell Experion PKS C300系統(tǒng)特有的2個功能塊：SELREAL塊和AUXCALC塊。其中，SELREAL塊是1個模擬量選擇器，共有3個輸入針腳和1個輸出針腳，第1個輸入針腳為選擇條件，第2、3個針腳為模擬量輸入。若選擇條件不成立，則SELREAL塊輸出為第2輸入針腳的模擬量，若選擇條件成立，則SELREAL塊輸出為第3輸入針腳的模擬量。AUXCALC塊是1個自定義運算塊，在本回路中它的運算公式被定義為：15%（最低轉速）+加速累計-減速累計。

干燥機轉速控制的輸出（AO）取決于它的前一個模擬量選擇器（SELREAL1）。當干燥機在機側運行時，AO的值為AUXCALC塊的輸出;否則，AO的值為PID塊的輸出值。PID塊的輸入又取決于它的前一個模擬量選擇器（SELREAL）。當干燥機停運或者干燥機反轉時，PID塊的輸入為0；否則PID塊的輸入為 PID.OP 與 0.02 的乘積。

2.2 加速累計

加速累計是指干燥機現(xiàn)場操作盤上的加速按鈕按下的時間內，以5%的速度（轉速為5%×2=0.1 r/min）進行累加，干燥機所接收的加速累計量。加速按鈕僅在干燥機為機側控制時有效，其累計功能是通過1個累計功能塊（TOTALIZER）來實現(xiàn)的，具體控制原理如圖3所示。

1)累計開始（STARTFL）。當干燥機現(xiàn)場操作盤上的加速按鈕按下，并且干燥機的轉速尚未達到最高轉速（2 r/min）時，干燥機轉速開始加速累計。

2）累計停止(STOPFL)。當干燥機現(xiàn)場操作盤上的加速按鈕彈起，或者干燥機的轉速達到最高轉速（2 r/min）時，干燥機轉速停止加速累計。

3）累計復位。當干燥機選擇中央控制或者干燥機停止運行時，干燥機加速累計復位，即所有累計數據清零。

圖3 干燥機加速累計邏輯示意

2.3 減速累計

減速累計與加速累計原理相似：減速累計是指干燥機現(xiàn)場操作盤上的減速按鈕按下的時間內，以-5%為加速度（轉速為-5%×2=-0.1 r/min），干燥機所接收的減速累計量。減速按鈕僅在干燥機為機側控制時有效，其累計功能也是通過一個累計功能塊（TOTALIZER）來實現(xiàn)的，具體控制原理如圖4所示。

圖4 干燥機減速累計邏輯示意

1）累計開始（STARTFL）。當干燥機現(xiàn)場操作盤上的減速按鈕按下，并且干燥機的轉速尚未低于最低轉速（0.3 r/min）時，干燥機轉速開始減速累計。

2）累計停止(STOPFL)。當干燥機現(xiàn)場操作盤上的減速按鈕彈起，或者干燥機的轉速小于等于最低轉速（0.3 r/min）時，干燥機轉速停止減速累計。

3）累計復位。當干燥機選擇中央控制或者干燥機停止運行時，干燥機減速累計復位，即所有累計數據清零。

2.4 干燥機聯(lián)鎖

在日常生產過程中，為了確保設備的安全運行，需要設置必要的聯(lián)鎖程序。蒸汽干燥系統(tǒng)前承備料車間的銅精礦配料系統(tǒng)，后繼閃速爐給料系統(tǒng)，干燥機在整個工藝流程過程中處于一個咽喉要道的位置，所以它的聯(lián)鎖至關重要[4]。具體聯(lián)鎖情況如圖5所示。

圖5 干燥機聯(lián)鎖邏輯

由圖5可以看出，聯(lián)鎖干燥機停運的條件共有6條：1)主電機繞阻溫度高報3 500 Ω；2)干燥機變頻器故障(來自變頻器）；3)干燥機齒輪箱溫度低報，延時600 s；4)干燥機制動故障；5)干燥機故障報警（來自變頻器）；6)出料倉料位高高報，延時5 s（聯(lián)鎖投入狀態(tài)下有效）。當干燥機聯(lián)鎖跳車時，可以在DCS上第一時間找到導致干燥機聯(lián)鎖的條件，以便維護人員及時應對，對相應的設備進行故障排查。

3 結語

嚴密的控制程序是保障設備穩(wěn)定運行不可或缺的前提。一系統(tǒng)工藝優(yōu)化項目投入至今，蒸汽干燥機已使用5年多時間，設備運轉狀況穩(wěn)定，干燥效果良好。工藝的優(yōu)化為后續(xù)提升機輸送系統(tǒng)、風動溜槽系統(tǒng)、閃速爐失重稱給料系統(tǒng)的穩(wěn)定運行打下了堅實的基礎，也為閃速爐提供了更優(yōu)質的原料，對閃速爐爐況的穩(wěn)定、降低煙灰發(fā)生率、延長爐窯壽命等起著舉足輕重的作用[5]。