李俊濤

摘 要：在目前的冶煉廠中通常多臺(tái)余熱鍋爐共用一套給水系統(tǒng)，但是由于儀表用氣失氣、單臺(tái)鍋爐緊急停爐等特殊情況的產(chǎn)生，導(dǎo)致鍋爐給水系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。因此，文章提出了一種Deltav-DCS控制系統(tǒng)在鉛鋅冶煉余熱鍋爐自動(dòng)給水中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：DCS；鍋爐恒壓供水；給水泵控制

1 引言

冶煉行業(yè)的沸騰爐、艾薩爐、煙化爐、還原爐工藝均為火法冶煉，其冶煉過程中所產(chǎn)生的大量高溫?zé)煔饩c余熱鍋爐的受熱面經(jīng)行熱量交換，在各汽包中經(jīng)行汽水分離，產(chǎn)出飽和蒸汽，供發(fā)電站進(jìn)行余熱發(fā)電和全廠生產(chǎn)用蒸汽，對(duì)火法冶煉所產(chǎn)生余熱經(jīng)行充分的利用，可以達(dá)到節(jié)能減排的效果。

目前冶煉廠通常共設(shè)5臺(tái)余熱鍋爐，其中艾薩爐1臺(tái)、煙化爐2臺(tái)、還原爐1臺(tái)、沸騰爐1臺(tái)，每臺(tái)余熱鍋爐都單獨(dú)配有獨(dú)立的汽包，汽包壓力均為4.4 MPa。供水系統(tǒng)共用一套，設(shè)在余熱發(fā)電站，主要由3臺(tái)除氧器、4臺(tái)鍋爐給水泵組成。

由于共用一套供水系統(tǒng)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)有很多特殊的情況產(chǎn)生，例如：（1）當(dāng)儀表用氣失氣時(shí)，各個(gè)鍋筒的進(jìn)水調(diào)節(jié)閥會(huì)處于全開狀態(tài)造成各個(gè)鍋筒大量進(jìn)水，供水壓力驟降。（2）單臺(tái)鍋爐緊急停爐，用水量大幅變化，造成供水壓力大幅波動(dòng)。（3）由于各個(gè)鍋爐不處于同一標(biāo)高上，在給水壓力、流量不足時(shí)會(huì)出現(xiàn)搶水的情況。針對(duì)這些隨時(shí)可能突然出現(xiàn)的情況，冶煉廠余熱鍋爐的控制必須具有自身的特點(diǎn)，以保證鍋爐供水的安全、可靠。

2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成

冶煉行業(yè)DCS控制系統(tǒng)多數(shù)使用的是美國(guó)EMERSON 公司DeltaV系統(tǒng)。余熱發(fā)電站DCS控制系統(tǒng)和余熱發(fā)電循環(huán)水DCS控制系統(tǒng)均設(shè)置在余熱發(fā)電站，其所有信號(hào)接入余熱發(fā)電站機(jī)柜室系統(tǒng)柜，其操作員站等設(shè)置在發(fā)電車間中央控制室。主要由：1個(gè)AMS/PLUS站、1個(gè)工程師站、3個(gè)操作員站、1個(gè)OPC歷史服務(wù)器、3個(gè)交換機(jī)、2個(gè)光纖盤、1臺(tái)打印機(jī)、2套不間斷電源等組成（含發(fā)電車間中央控制室硬件），其結(jié)構(gòu)如圖1所示，DeltaV硬件配置如圖2所示。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 DeltaV硬件配置

工程師站的主要功能包括：系統(tǒng)的生成、程序編制、操作組態(tài)、流程圖畫面組態(tài)、報(bào)表程序編制、系統(tǒng)維護(hù)等。

操作員站用于監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程，包括組態(tài)流程圖、監(jiān)控程序文件等，可以同時(shí)顯示多個(gè)窗口畫面，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)過程中信息的集中顯示、操作和管理。

3 控制系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)

動(dòng)態(tài)流程圖顯示：包括各區(qū)域的總畫面，區(qū)域內(nèi)的分畫面及其設(shè)備的操作畫面。

趨勢(shì)圖顯示：能夠顯示所有模擬量的過程值和設(shè)定值的變化趨勢(shì)。

電動(dòng)機(jī)單機(jī)操作和顯示：在設(shè)備組操作方式切換為手動(dòng)模式下，可對(duì)各組內(nèi)的各單機(jī)設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)啟停。

備用操作方式：重要且容易損壞的設(shè)備都設(shè)有備用，備用電機(jī)均為熱備，運(yùn)行的電機(jī)故障時(shí)備用電機(jī)自動(dòng)投運(yùn)。

PID調(diào)節(jié)回路：設(shè)有若干個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)回路完成對(duì)工藝參數(shù)的自動(dòng)控制。

各種工藝參數(shù)的顯示：如：壓力、溫度、液位、濃度、PH值等。

報(bào)警信息顯示：當(dāng)系統(tǒng)中任何一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障或工藝參數(shù)超限時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，以聲光方式通知工藝操作員。

報(bào)表顯示和打?。簹v史站儲(chǔ)存系統(tǒng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，可用系統(tǒng)配有的打印機(jī)打印歷史數(shù)據(jù)存檔或分析系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性等。

4 鍋爐供水系統(tǒng)的控制

4.1 主要參數(shù)監(jiān)控

除氧器液位、壓力、溫度、加熱蒸汽壓力；鍋爐給水泵進(jìn)、出口管道壓力，給水泵出口總管流量、壓力溫度：鍋爐給水泵電機(jī)電流、電機(jī)前后軸承溫度、水泵前后軸承溫度，任一參數(shù)達(dá)到高報(bào)值或低報(bào)值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，達(dá)到高高報(bào)值或低低報(bào)值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警并觸發(fā)相應(yīng)聯(lián)鎖，同時(shí)對(duì)事件經(jīng)行記錄。

4.2 除氧器壓力及水位控制

除氧器的壓力控制采用恒壓運(yùn)行方式，以除氧器內(nèi)的蒸汽壓力作為被調(diào)量。進(jìn)入除氧器的蒸汽作為被調(diào)介質(zhì)，調(diào)節(jié)除氧器壓力調(diào)節(jié)閥，使除氧器內(nèi)壓力保持在恒壓狀態(tài)。除氧器壓力調(diào)節(jié)閥失氣時(shí)完全關(guān)閉，保證除氧器安全。除氧器的水位控制則是除氧器內(nèi)液位作為被調(diào)量，除氧器補(bǔ)水作為被調(diào)介質(zhì)，調(diào)節(jié)除氧器液位控制閥，使除氧器水位保持在設(shè)定范圍之內(nèi)。除氧器液位調(diào)節(jié)閥失氣時(shí)完全打開，以保證出爐給水。用由于調(diào)節(jié)對(duì)象的自平衡能力較強(qiáng)而慣性較小，故采用單沖量單回路PID調(diào)節(jié)方式，屬常規(guī)控制。

4.3 水泵聯(lián)鎖控制

余熱鍋爐給水泵共有四臺(tái)水泵。根據(jù)生產(chǎn)情況，正常時(shí)只啟動(dòng)其中任意三臺(tái)泵，剩余一臺(tái)作為備用泵。無論現(xiàn)場(chǎng)或是遠(yuǎn)程啟動(dòng)水泵，電機(jī)、水泵的各種狀態(tài)信號(hào)均采集進(jìn)DCS用于監(jiān)測(cè)，并在遠(yuǎn)集中控制時(shí)作為聯(lián)鎖條件。集中控制時(shí)，在遠(yuǎn)方啟動(dòng)保證正常生產(chǎn)所需的水泵，在運(yùn)行穩(wěn)定后，可將任意一臺(tái)未啟用的水泵選作備用泵，則可進(jìn)入聯(lián)鎖狀態(tài)。鍋爐給水泵電機(jī)電流、電機(jī)前后軸承溫度、水泵前后軸承溫度任意一點(diǎn)達(dá)到跳車值、任一在用泵出現(xiàn)故障，或是出水總管壓力低于6.0 MPa，備用泵自動(dòng)啟動(dòng)。備用泵啟動(dòng)后將轉(zhuǎn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，如果還有未啟動(dòng)的水泵可在將其投入備用狀態(tài)。由于在每臺(tái)鍋爐給水泵出口都設(shè)有自動(dòng)回流閥，在保證總管壓力高于6.0 MPa的前提下多余的水將回流至除氧器，所以在備用泵自投、管道壓力恢復(fù)正常后不用擔(dān)心因?yàn)槎嗤哆\(yùn)了一臺(tái)水泵而造成總管壓力過高的情況。在正常生產(chǎn)中，可在工況穩(wěn)定后已投運(yùn)將備用泵停止，重新投入備用，恢復(fù)三用一備的狀態(tài)。鍋爐給水泵采取這樣的控制方案可極好的解決在引言中所提出的搶水，管道壓力波動(dòng)等突發(fā)情況，安全、可靠的為各個(gè)余熱鍋爐供水。

5 結(jié)束語(yǔ)

冶煉廠余熱發(fā)電站供水系統(tǒng)通過Deltav-DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)三臺(tái)除氧器、四臺(tái)鍋爐給水泵的自動(dòng)控制，用給水泵的備自投實(shí)現(xiàn)了在各種工況下均能保證鍋爐恒壓供水的目標(biāo)，取代了人工手動(dòng)調(diào)節(jié)給水總管壓力的狀況。對(duì)給水的壓力、流量、溫度，給水流量等進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，提供了趨勢(shì)圖、報(bào)表等功能，為出現(xiàn)故障時(shí)準(zhǔn)確分析原因提供了可靠依據(jù)。從而為發(fā)電站供水系統(tǒng)的使用、維護(hù)、改進(jìn)提供了準(zhǔn)確信息。

參考文獻(xiàn)

[1]步輝，蒯英.DCS在銅冶煉余熱鍋爐自動(dòng)給水控制中的應(yīng)用[J].有色冶煉，2003.