【摘 要】：本文分析了反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)風(fēng)量不能自動跟蹤的原因，針對性地進(jìn)行改造，并優(yōu)化了系統(tǒng)配置。
關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī) 調(diào)節(jié)器 可編程控制器
1 前言
閃速爐是金隆銅業(yè)有限公司銅冶煉生產(chǎn)中zui重要的環(huán)節(jié)，只有保證了閃速爐生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，才能使生產(chǎn)任務(wù)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。閃速爐主要由反應(yīng)塔、沉淀池、上升煙道等構(gòu)成。反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)送來的塔風(fēng)與一定量的氧氣混合后，形成過程風(fēng)。銅精礦粉經(jīng)*精礦噴嘴與過程風(fēng)一同進(jìn)入閃速爐的反應(yīng)塔，在幾秒的時間內(nèi)經(jīng)一系列的化學(xué)反應(yīng)，生成冰銅。如果反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，將直接影響閃速爐的正常生產(chǎn)。由此可見，反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)是生產(chǎn)中十分重要的設(shè)備。為保證它能滿足*精礦噴嘴過程風(fēng)的需要，設(shè)置了反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)。主要目的是要求反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)能提供隨閃速爐投料量變化而變化的風(fēng)量；同時要求在恒定投料量下，風(fēng)量保持穩(wěn)定。流量調(diào)節(jié)范圍：6000~20000Nm³/h。
但在生產(chǎn)初期，反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)原來的控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)不能跟蹤設(shè)定值的故障。經(jīng)過一段時間的研究后，找到原有控制系統(tǒng)中存在的問題，并針對性的進(jìn)行了改造，取得了良好的效果。
2 原反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)
采用兩臺武漢鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的D350-18離心鼓風(fēng)機(jī)，配套兩臺液力耦合器和一套控制裝置。


（1）A、B風(fēng)機(jī)各配有液力耦合器，通過現(xiàn)場手操器控制電動執(zhí)行器來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
（2）在A、B風(fēng)機(jī)人口分別設(shè)PV1、PV2兩臺電動密封蝶閥（無錫工裝產(chǎn)600Sф600），在風(fēng)機(jī)出口設(shè)置了回流閥PV3（無錫工裝產(chǎn)710Cф300），及放空閥PV4（無錫工裝產(chǎn)710Cф300）。此閥帶兩位三通電磁閥，以便在緊急時（風(fēng)機(jī)出口壓力P1大于14kPa）放空。
（3）設(shè)置了相應(yīng)的流量、壓力、溫度、轉(zhuǎn)速等測量儀表。
（4）采用兩臺ORMON C60P PLC，一臺用于集中報警即PC1；另一臺用于切換流量的測量值和設(shè)定值即PC2。
（5）設(shè)置了4臺FOXBORO 762CND數(shù)字式過程控制器。C2用于控制防喘振放空閥PV4，C1用于控制轉(zhuǎn)速，C3用于控制風(fēng)機(jī)人口閥PV1、PV2，C4用于控制回流閥PV3。
原控制系統(tǒng)設(shè)計思想采取了兩種風(fēng)機(jī)的防喘振保護(hù)措施。
（1）通過可編程控制器PC2、流量儀表Q2及過程控制器C3、C4進(jìn)行分程控制。即當(dāng)系統(tǒng)管道流量大于是10000Nm³／h時，閃速爐區(qū)域DCS送來的設(shè)定流量Q_sp和測量值Q_pv在Q2的接點(diǎn)開關(guān)控制下，通過PC2送到C3的輸入端，控制PV1或PV2的閥門開度，調(diào)節(jié)流量。此時，通過PC2內(nèi)部的繼電器0613和0615，使調(diào)節(jié)器C4輸出保持不變。當(dāng)Q_pv小于10000Nm³/h時，Q_SP和Q_pv在Q2開關(guān)控制下，通過PC2送到C4的輸入端，控制PV3的閥開度，進(jìn)行流量旁路調(diào)節(jié)。此時，通過PC2內(nèi)部的繼電器0609和0611，使調(diào)節(jié)器C3輸出保持不變，使風(fēng)機(jī)在保證系統(tǒng)工藝流程要求的情況下避開喘振區(qū)。AB風(fēng)機(jī)的切換通過切換開關(guān)觸發(fā)PC2內(nèi)部繼電器0600和0602的得電情況，決定了C3的輸出是控制PV1，還是PV2。
（2）一但風(fēng)機(jī)臨近喘振點(diǎn)即當(dāng)風(fēng)機(jī)流量Q_pv小于10000Nm³／h而出口風(fēng)壓大于14kPa時，通過流量儀表Q1和可編程控制器PC1、風(fēng)壓測量儀表P1逐漸打開放空閥PV4，使風(fēng)機(jī)脫離喘振區(qū)，并發(fā)出報警信號。
3 原反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)存在的問題
如上節(jié)所述，原控制系統(tǒng)中設(shè)置了大量的儀表、閥門及控制器，以期滿足反應(yīng)塔用風(fēng)的要求。但自從投產(chǎn)后，反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)多次出現(xiàn)不能自動跟蹤閃速爐設(shè)定值的故障，嚴(yán)重地影響了閃速爐的正常生產(chǎn)，存在如下問題：
（1）在通常情況下風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速始終為2800rpm，是通過現(xiàn)場手操器調(diào)節(jié)的，并不構(gòu)成回路，因此C1*可取消。
（2）放空閥調(diào)節(jié)器C2經(jīng)查線路，發(fā)現(xiàn)也僅用在開停風(fēng)機(jī)的情況下手動操作，并不參與自動控制。
（3）在風(fēng)機(jī)人口閥和回流閥所構(gòu)成的分程調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，當(dāng)C3、C4受Q2開關(guān)控制在10000Nm³／h上下切換時，存在無法切換的可能。正是這種情況下，導(dǎo)致了風(fēng)量Q_pv有時無法跟蹤設(shè)定量Q_SP。例如反應(yīng)塔人口壓力過高時，入口閥開度較小的情況下，既使回流閥關(guān)閉，風(fēng)量也達(dá)不到10000Nm³／h以上，而此時，入口閥按要求是保持不變的，這就造成了風(fēng)量無法提高。反之亦然，當(dāng)入口閥開度較大時，而反應(yīng)塔入口壓力過低時，既使回流閥全開，風(fēng)量也達(dá)不到10000Nm³／h以下，人口閥按要求是保持不變的，這就造成了風(fēng)量無法降低。問題的關(guān)鍵在于送風(fēng)系統(tǒng)背壓的變化，導(dǎo)致人口閥開度在相同風(fēng)量下變化很大，從而造成回流閥的流量調(diào)節(jié)作用范圍有時無法達(dá)到10000Nm³/h這個點(diǎn)。而此點(diǎn)正是分程控制的切換點(diǎn)，zui終導(dǎo)致兩個分程控制閥不能順利切換。
（4）控制系統(tǒng)過于復(fù)雜，其實不用Q2來觸發(fā)PC2，F(xiàn)OXBORO 762CND調(diào)節(jié)器功能十分強(qiáng)大，利用它就可完成流量的顯示和切換。而且，可在內(nèi)部組成兩個調(diào)節(jié)回路。
（5）通過現(xiàn)場觀察，風(fēng)機(jī)的實際工作區(qū)離喘振區(qū)有很大距離。在10000Nm³／h以下時，一般在10kPa以下，達(dá)不到14kPa，因此不用分程控制也能滿足生產(chǎn)的需要。
4 改造后的反應(yīng)塔風(fēng)視控制系統(tǒng)


762CND調(diào)節(jié)器的功能十分強(qiáng)大，具有顯示、邏輯判斷、雙回路PID控制、串級回路控制等功能。
主要的設(shè)想：在滿足工藝需要和風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，盡量減化系統(tǒng)，減少不必要的中間環(huán)節(jié)。取消分程控制，閃速爐來的流量測量值和設(shè)定值直接送到C3，在調(diào)節(jié)器C3中組態(tài)兩個單回路控制器，分別控制PVl、PV2。放空閥和回流閥一同在調(diào)節(jié)器C4上手動控制，C4組態(tài)成兩個手操器。
（1）風(fēng)機(jī)調(diào)速由現(xiàn)場手操器完成，控制器C1可取消，作為備品。

（2）取消原來的流量表Q2及可編程控制器PC2，流量QPV和設(shè)定值QSP直接進(jìn)入C3，利用762CND調(diào)節(jié)器具有雙回路調(diào)節(jié)功能，取消原來的分程控制，改為兩路單回路分別控制A、B風(fēng)機(jī)的運(yùn)行；同時，在C3的面板上顯示QSP、Qpv。當(dāng)運(yùn)行A風(fēng)機(jī)時，先通過調(diào)節(jié)器上的切換鍵SEL切換到B風(fēng)機(jī)控制回路，將B風(fēng)機(jī)打到手動控制，并手動關(guān)閉人口閥PV2。再通過SEL切回A風(fēng)機(jī)控制回路，則可按單回路對A風(fēng)機(jī)進(jìn)行自動控制。
（3）為保證風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，不進(jìn)入喘振區(qū)，回流閥PV3始終開20％，既避開了喘振區(qū)，又適當(dāng)?shù)卦龃罅讼到y(tǒng)的阻尼，保證了系統(tǒng)在小風(fēng)量下能夠穩(wěn)定。放空閥PV4送風(fēng)前由調(diào)節(jié)器C4手動控制，也就是C4變成了PV3和PV4的手操器。這樣，調(diào)節(jié)器C2可節(jié)省。當(dāng)風(fēng)機(jī)流量QPv小于10000Nm3／h而出口風(fēng)壓大于14kPa時，通過流量儀表Q1、風(fēng)壓測量儀表P1和可編程控制器PCI利用電磁閥打開放空閥PV4，使風(fēng)機(jī)脫離喘振區(qū)，并發(fā)出報警信號。

5 結(jié)束語
反應(yīng)塔風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)此次改造后，節(jié)省兩臺流量數(shù)顯表、兩臺FOXBORO 762CND數(shù)字式調(diào)節(jié)器、一臺OMRON C60P PLC。而且，A、B風(fēng)機(jī)成為了相對獨(dú)立的兩個系統(tǒng)，可以在手動下，進(jìn)行運(yùn)行切換。整個系統(tǒng)變的非常簡單明了，且大大提高了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能，達(dá)到了事半功倍的效果。
對于一個系統(tǒng)，首先應(yīng)充分了解工藝條件，在滿足需要的基礎(chǔ)上，應(yīng)力爭簡單實用，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的功能，以提高系統(tǒng)的性能價格比。