DCS控制系統在羅茨鼓風機控制中的應用

DCS控制系統在羅茨鼓風機控制中的應用

山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨風機、羅茨鼓風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。此類產品已廣泛應用于電力、污水處理、環保、化工、鋼鐵、建材、農藥、制藥等行業。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

羅茨鼓風機是焦化廠的心臟，現我廠冷鼓工段的DCS系統存在以下缺點：其一，原DCS系統為四川川儀的FCS-2000系統，生產使用7年設備老化，各設備儀表數據反應慢，系統經常導致風機停車。其二，原DCS系統落后，儀表數據無法再滿足生產要求。其三，原硬件已經停止生產，設備備品周期長，系統的維護成本較高且維護存在滯后性。結合我廠的實際情況，為保證安全生產和環保的要求，以及化產和甲醇工藝生產的連續性，為進一步實現安全指標和經濟效益，故對冷羅茨風機的DCS系統進行開發和研究。結合實際情況，對原有的DCS系統進行分析后，不能有效滿足安全要求，根據工藝要求，結合浙大中控的JX-300XP系統進行分析和研究后，可全面滿足我廠冷鼓工段技術研究后的全部要求。現我車間對浙大中控的JX-300XP系統的硬件和組態軟件有初步的認識。
2.DCS系統的功能簡介
山西焦煤集團五麟公司焦化一廠共有羅茨鼓風機2臺，為了提高生產過程自動化控制水平，更好地控制運行參數，我們配備了DCS控制系統。鑒于運行速度需滿足工藝要求，完成諸如實時數據顯示、報警、回路調節、設備的啟停、聯鎖、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技術領先、功能完善的浙大中控股份有限公司集散控制系統。根據生產需要，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網和SBUS網互相連接。為了加強系統運行的安全性，均采用了冗余控制。主控卡、數據轉發卡、外配24VDC電源、網絡交換機等都采用了冗余控制，當一路出現故障時，系統能自動切換，保證系統的正常運行。工程師站的主要作用是完成軟件組態及對各站數據庫、報表、圖形、歷史庫的下裝，I/O站完成現場信號采集及控制功能，操作員站完成現場監視，包括報警、工藝流程顯示、控制操作參數修改（如PID參數修改）、趨勢顯示、統計等功能。系統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，這樣可實現對整個系統的多重保護，將事故的可能性降至最低。
3.DCS系統的數據顯示功能
3.1數據、流程圖顯示畫面
流程圖主要包括：
根據工藝要求將系統的工藝流程在DCS系統操作員站屏幕上形象逼真地反映出來，將所有能動的設備在運行時，讓其產生動態，使操作人員易于識別哪些設備運行，哪些設備停止，如風機運行時，風機由綠色變成紅色，并運用隱藏顯示功能，便可轉動。所有調節閥隨閥門開度變化而產生閥位的變化，液位亦隨實際液位實時變化。DCS對采集到的數據進行實時保存，操作人員可在趨勢一覽里查詢需要的參數。可以準確地反映當時的工況，趨勢保存時間與操作站電腦硬盤的容量有關。較以前的二次表顯示體現出很大的優勢。
3.2操作畫面
系統組態提供了初冷器畫面、羅茨鼓風機畫面、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壓力溫度等參數顯示，電捕焦油器運行狀態。
（2）羅茨鼓風機畫面
包括羅茨鼓風機AB軸承溫度、軸位移、潤滑油油溫高溫油箱液位等參數顯示；油泵連鎖系統運行情況：是否啟動電加熱器；羅茨鼓風機連鎖系統運行情況；羅茨鼓風機停車原因顯示，其系統狀態圖如圖3-1所示。
（3）DI/DO畫面
變頻器AB運行狀態：準備好、運行、故障、報警；羅茨鼓風機變頻狀態：自動/手動；焦爐集氣管壓力閥位給定信號和反饋信號；風機油泵運行狀態；急停按鈕、循環氨水泵急停、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
4.1設備啟停組態 一般現場設備的啟停都是依靠圖形編程來完成，是集散控制系統（DCS）的一種運用，在組態時，需要結合考慮包括設備功率、控制原理等現場設備的因素。根據電機設備的功率，又可以分為以下兩種情況：①大功率電機根據設計資料，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系統控制的繼電器（位于I/O開出端子板）來實現。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，無需加入其他設備即可直接控制。
4.2系統連鎖功能 本系統所有連鎖開關都采用自定義一字節軟開關來實現，可以在畫面上手動切除與投入。油泵系統連鎖運行時，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。羅茨鼓風機連鎖系統運行時，油溫、油壓、軸位移范圍時自動停車，解除連鎖時，羅茨風機運行與連鎖調節無關，一般用于儀表故障檢修時使用。具體而言，其優勢表現在以下幾個方面：首先，參與風機調速的各信號采用雙卡控制，運行卡件和備用卡件自動切換，實現了由于卡件原因，而導致風機停車和降速的故障；其次，支持組態的在線下載，數據的修改和維護比較方便；同時，由于采用雙網、雙模光纖傳輸儀表數據，各儀表數據傳輸快，滿足生產調節要求。
5.結束語
本系統運行穩定，安全性高，操控靈敏；至2010年投入運行以來，沒有出現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控制，DCS系統在焦爐壓力調節系統上節約了大量的人力和資金投入，在今后的發展中有著非常廣泛的應用前景。

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