焙燒爐引風(fēng)機溫度安全聯(lián)鎖優(yōu)化設(shè)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(fēng)機在氧化鋁焙燒爐工藝系統(tǒng)中主要功能是為工藝系統(tǒng)提供穩(wěn)定的負壓，確保系統(tǒng)暢通，物料懸浮而滿足工藝生產(chǎn)要求，在焙燒系統(tǒng)中是非常重要的單一設(shè)備，為確保各部分安全穩(wěn)定運行，設(shè)計了電機軸承、風(fēng)機軸承、電機定子等溫度監(jiān)測點，為監(jiān)測設(shè)備穩(wěn)定運行提供依據(jù)的同時根據(jù)設(shè)備性能參數(shù)，確定了溫度的安全聯(lián)鎖保護，以保證設(shè)備安全。本文重點從溫度安全聯(lián)鎖處著手，討論在現(xiàn)有聯(lián)鎖保護的基礎(chǔ)上對其進行優(yōu)化，減小檢測信號故障異常，引起重要設(shè)備的誤動作的幾率，給生產(chǎn)穩(wěn)定提供保障[1]。

1 引風(fēng)機溫度聯(lián)鎖現(xiàn)狀分析

引風(fēng)機系統(tǒng)的風(fēng)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(tǒng)中，（在DCS控制系統(tǒng)中，對各類開關(guān)量、模擬量信號進行綜合分析處理后完成對引風(fēng)機電機的啟停的控制，簡稱為風(fēng)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(shè)定的溫度保護定值進行比較，如果數(shù)值大于保護定值，將延時3秒輸出信號至風(fēng)機主控制程序，觸發(fā)停止信號發(fā)出，聯(lián)鎖風(fēng)機停車[2]。

現(xiàn)場采用測溫元件為PT100熱電阻，根據(jù)其檢測原理，當(dāng)PT100熱電阻自身出現(xiàn)故障或是信號回路中出現(xiàn)故障時，其輸出信號將出現(xiàn)大幅度跳變波動，在DCS系統(tǒng)畫面上表現(xiàn)為溫度突然上升或下降的假信號，從而導(dǎo)致聯(lián)鎖停風(fēng)機。本文重點為消除這種假信號動作設(shè)計一套安全連鎖方案，其實現(xiàn)方法為在DCS控制算法中增加速率報警模塊，當(dāng)出現(xiàn)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(xù)一段設(shè)定時間后輸出信號聯(lián)鎖引風(fēng)機停車，而當(dāng)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(lián)鎖引風(fēng)機停車[3]。該方案能夠提醒監(jiān)盤操作人員及時發(fā)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(shè)計方案實施難點

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

3 設(shè)計方案的具體實施

本文以和利時MACSV1.1.0系統(tǒng)為例，在X#焙燒爐控制系統(tǒng)的10#站POU控制器算法方案頁，子程序“MAIN”中修改原P17引風(fēng)機主程序。在圖形組態(tài)“Main”畫面中添加一個溫度報警顯示點，并在數(shù)據(jù)庫中對該點添加語音報警功能，以方便引風(fēng)機聯(lián)鎖點出現(xiàn)故障時，能及時發(fā)現(xiàn)。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(fēng)機溫度出現(xiàn)異常，導(dǎo)致頁面報警，需要對溫度點進行檢查。由于在改變引風(fēng)機主程序后，需要對引風(fēng)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(xiàn)問題時及時恢復(fù)（特別注意）。

（2）在數(shù)據(jù)庫總控中找到DM備用內(nèi)部開關(guān)量點做頁面顯示點及語音報警點。

①從“開始”—“程序”—“數(shù)據(jù)庫總控”。②選擇工程“USER”輸入“用戶名＊＊＊＊＊密碼＊＊＊＊＊”確定。③在數(shù)據(jù)庫總控中選擇“DM內(nèi)部開關(guān)量點”確定進入。④在10#站的DM內(nèi)部開關(guān)量點中，有BY_BOOL1到BY_BOOL40均為備用內(nèi)部開關(guān)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(fā)聲”。⑥更新校驗數(shù)據(jù)庫。⑦在數(shù)據(jù)庫總控中對7#爐工程“WQLY”依次進行“基本編譯”、“聯(lián)編”、“生成全部下裝文件”等操作。⑧關(guān)閉數(shù)據(jù)庫。

3.2 修改控制器算法

（1）打開控制器算法組態(tài)后，找到表示引風(fēng)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(fēng)機軸承溫度點，BY_bool33為引風(fēng)機溫度頁面顯示報警點，BY_bool6為引風(fēng)機溫度連鎖投切點，P17STOP為緊急停車按鈕，P17_tiaozha為引風(fēng)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(nèi)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(shù)值變化HL，則功能塊報警輸出。在DCS里，系統(tǒng)默認運算周期為250ms，所以，當(dāng)LC=4、HL=10的意思是在1秒內(nèi)，溫度變化了10℃，系統(tǒng)進行報警。AP：=1000是代表在報警持續(xù)1000個運算周期后，功能塊報警消除。

其中HL，LC，AP設(shè)定值根據(jù)工藝要求及現(xiàn)場實際情況及程序運算周期等方面共同確定。

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

（4）同理，引風(fēng)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(shè)置為90℃，定子報警溫度設(shè)置為120℃，合并程序中的重復(fù)項，總程序如圖：

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

3.3 修改圖形組態(tài)

（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(jiān)測到報警輸出，可將文字顏色設(shè)置為紅色。

（2）選中圖形，單擊鼠標右鍵，選擇“動態(tài)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(jù)“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(tài)。

圖3 報警功能模塊的總程序圖

3.4 下裝

（1）下裝服務(wù)器

①選擇備用服務(wù)器進行下裝并注銷服務(wù)器。②備用服務(wù)器啟動完成后，運行服務(wù)器程序，查看有無異常信息，運行服務(wù)器軟件10分鐘左右，看系統(tǒng)記錄是否正常。③確認備用服務(wù)器正常后，登陸工程師，對服務(wù)器進行切換，查看服務(wù)器切換后運行是否正常，系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(fēng)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(wù)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(fēng)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(dǎo)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(fù)制到D盤“操作員站安裝”文件夾的根目錄下即可。

4 結(jié)語

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

實現(xiàn)此類功能優(yōu)化的設(shè)計，需要DCS系統(tǒng)管理單位技術(shù)人員對工藝控制流程和原理充分的掌握、對安全聯(lián)鎖實現(xiàn)的原理進行掌握，有打破固有思想的理念和質(zhì)疑的工作態(tài)度，不迷信原始設(shè)計，在工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)依據(jù)自身需求進行完善。