DCS控制系統(tǒng)在羅茨鼓風(fēng)機控制中的應(yīng)用

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機、羅茨鼓風(fēng)機等機械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機、水冷羅茨鼓風(fēng)機、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機、低噪音羅茨鼓風(fēng)機，贏得了市場好評和認可。此類產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農(nóng)藥、制藥等行業(yè)。產(chǎn)品和服務(wù)遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

羅茨鼓風(fēng)機是焦化廠的心臟，現(xiàn)我廠冷鼓工段的DCS系統(tǒng)存在以下缺點：其一，原DCS系統(tǒng)為四川川儀的FCS-2000系統(tǒng)，生產(chǎn)使用7年設(shè)備老化，各設(shè)備儀表數(shù)據(jù)反應(yīng)慢，系統(tǒng)經(jīng)常導(dǎo)致風(fēng)機停車。其二，原DCS系統(tǒng)落后，儀表數(shù)據(jù)無法再滿足生產(chǎn)要求。其三，原硬件已經(jīng)停止生產(chǎn)，設(shè)備備品周期長，系統(tǒng)的維護成本較高且維護存在滯后性。結(jié)合我廠的實際情況，為保證安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求，以及化產(chǎn)和甲醇工藝生產(chǎn)的連續(xù)性，為進一步實現(xiàn)安全指標和經(jīng)濟效益，故對冷羅茨風(fēng)機的DCS系統(tǒng)進行開發(fā)和研究。結(jié)合實際情況，對原有的DCS系統(tǒng)進行分析后，不能有效滿足安全要求，根據(jù)工藝要求，結(jié)合浙大中控的JX-300XP系統(tǒng)進行分析和研究后，可全面滿足我廠冷鼓工段技術(shù)研究后的全部要求?，F(xiàn)我車間對浙大中控的JX-300XP系統(tǒng)的硬件和組態(tài)軟件有初步的認識。
2.DCS系統(tǒng)的功能簡介
山西焦煤集團五麟公司焦化一廠共有羅茨鼓風(fēng)機2臺，為了提高生產(chǎn)過程自動化控制水平，更好地控制運行參數(shù)，我們配備了DCS控制系統(tǒng)。鑒于運行速度需滿足工藝要求，完成諸如實時數(shù)據(jù)顯示、報警、回路調(diào)節(jié)、設(shè)備的啟停、聯(lián)鎖、解鎖、事故追憶、歷史值的查閱等功能。我們選用了選用相對國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先、功能完善的浙大中控股份有限公司集散控制系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)需要，我們配備了三個操作員站，一個工程師站，兩個控制站；通過SCNET網(wǎng)和SBUS網(wǎng)互相連接。為了加強系統(tǒng)運行的安全性，均采用了冗余控制。主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、外配24VDC電源、網(wǎng)絡(luò)交換機等都采用了冗余控制，當一路出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能自動切換，保證系統(tǒng)的正常運行。工程師站的主要作用是完成軟件組態(tài)及對各站數(shù)據(jù)庫、報表、圖形、歷史庫的下裝，I/O站完成現(xiàn)場信號采集及控制功能，操作員站完成現(xiàn)場監(jiān)視，包括報警、工藝流程顯示、控制操作參數(shù)修改（如PID參數(shù)修改）、趨勢顯示、統(tǒng)計等功能。系統(tǒng)中所有電機開停均由DCS操作，為了及時處理緊急情況，在操作臺上安裝了緊急停車按鈕，這樣可實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的多重保護，將事故的可能性降至最低。
3.DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示功能
3.1數(shù)據(jù)、流程圖顯示畫面
流程圖主要包括：
根據(jù)工藝要求將系統(tǒng)的工藝流程在DCS系統(tǒng)操作員站屏幕上形象逼真地反映出來，將所有能動的設(shè)備在運行時，讓其產(chǎn)生動態(tài)，使操作人員易于識別哪些設(shè)備運行，哪些設(shè)備停止，如風(fēng)機運行時，風(fēng)機由綠色變成紅色，并運用隱藏顯示功能，便可轉(zhuǎn)動。所有調(diào)節(jié)閥隨閥門開度變化而產(chǎn)生閥位的變化，液位亦隨實際液位實時變化。DCS對采集到的數(shù)據(jù)進行實時保存，操作人員可在趨勢一覽里查詢需要的參數(shù)?？梢詼蚀_地反映當時的工況，趨勢保存時間與操作站電腦硬盤的容量有關(guān)。較以前的二次表顯示體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。
3.2操作畫面
系統(tǒng)組態(tài)提供了初冷器畫面、羅茨鼓風(fēng)機畫面、DI/DO等畫面。
（1）初冷器畫面
包括入初冷器ABC煤氣壓力初冷器ABC入水溫度初冷器ABC出水溫度電捕焦油器AB壓力溫度等參數(shù)顯示，電捕焦油器運行狀態(tài)。
（2）羅茨鼓風(fēng)機畫面
包括羅茨鼓風(fēng)機AB軸承溫度、軸位移、潤滑油油溫高溫油箱液位等參數(shù)顯示；油泵連鎖系統(tǒng)運行情況：是否啟動電加熱器；羅茨鼓風(fēng)機連鎖系統(tǒng)運行情況；羅茨鼓風(fēng)機停車原因顯示，其系統(tǒng)狀態(tài)圖如圖3-1所示。
（3）DI/DO畫面
變頻器AB運行狀態(tài)：準備好、運行、故障、報警；羅茨鼓風(fēng)機變頻狀態(tài)：自動/手動；焦爐集氣管壓力閥位給定信號和反饋信號；風(fēng)機油泵運行狀態(tài)；急停按鈕、循環(huán)氨水泵急停、剩余氨水泵急停、上段冷凝泵急停、下段冷凝泵急停。
4.DCS組態(tài)
4.1設(shè)備啟停組態(tài) 一般現(xiàn)場設(shè)備的啟停都是依靠圖形編程來完成，是集散控制系統(tǒng)（DCS）的一種運用，在組態(tài)時，需要結(jié)合考慮包括設(shè)備功率、控制原理等現(xiàn)場設(shè)備的因素。根據(jù)電機設(shè)備的功率，又可以分為以下兩種情況：①大功率電機根據(jù)設(shè)計資料，為了滿足其信號開出端的子版繼電器對電流的承受需求，可以通過加入受DCS系統(tǒng)控制的繼電器（位于I/O開出端子板）來實現(xiàn)。②電機功率相對較小時，可以利用I/O開出端繼電器完成控制，無需加入其他設(shè)備即可直接控制。
4.2系統(tǒng)連鎖功能 本系統(tǒng)所有連鎖開關(guān)都采用自定義一字節(jié)軟開關(guān)來實現(xiàn)，可以在畫面上手動切除與投入。油泵系統(tǒng)連鎖運行時，當油壓低時，自動啟動輔助油泵。連鎖切除時，主油泵和輔助油泵可隨意啟停。羅茨鼓風(fēng)機連鎖系統(tǒng)運行時，油溫、油壓、軸位移范圍時自動停車，解除連鎖時，羅茨風(fēng)機運行與連鎖調(diào)節(jié)無關(guān)，一般用于儀表故障檢修時使用。具體而言，其優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，參與風(fēng)機調(diào)速的各信號采用雙卡控制，運行卡件和備用卡件自動切換，實現(xiàn)了由于卡件原因，而導(dǎo)致風(fēng)機停車和降速的故障；其次，支持組態(tài)的在線下載，數(shù)據(jù)的修改和維護比較方便；同時，由于采用雙網(wǎng)、雙模光纖傳輸儀表數(shù)據(jù)，各儀表數(shù)據(jù)傳輸快，滿足生產(chǎn)調(diào)節(jié)要求。
5.結(jié)束語
本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，安全性高，操控靈敏；至2010年投入運行以來，沒有出現(xiàn)過軟件及硬件上的問題，這使得操作工人的工作強度大大減少，同時有效提升了工作效率，降低了能源的利用和污染。初步估算，由DCS系統(tǒng)所帶來有效降低投資約50萬元。實踐也證明，相比以前的二次表常規(guī)控制，DCS系統(tǒng)在焦爐壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)上節(jié)約了大量的人力和資金投入，在今后的發(fā)展中有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

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