張文斌

（山西太鋼工程技術(shù)有限公司電氣科，山西 太原 030009）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

淺談鉻鐵渣處理的控制系統(tǒng)

張文斌

（山西太鋼工程技術(shù)有限公司電氣科，山西 太原 030009）

主要介紹了高碳鉻鐵渣處理系統(tǒng)的工藝流程、控制系統(tǒng)的硬件配置和主要功能。通過(guò)介紹使讀者了解高碳鉻鐵渣處理系統(tǒng)的控制過(guò)程及思路。

鉻鐵渣 工藝流程 功能

近年來(lái)，國(guó)家節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)等節(jié)能高效生產(chǎn)政策推出，對(duì)于企業(yè)高效經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)提出了更高的要求。在太鋼集團(tuán)公司萬(wàn)邦爐料有限公司30萬(wàn)t節(jié)能型高碳鉻鐵項(xiàng)目生產(chǎn)運(yùn)行后，在生產(chǎn)30萬(wàn)t/年高碳鉻鐵的同時(shí)，根據(jù)所使用鉻礦品位的不同約產(chǎn)生36～42萬(wàn)t的爐渣，其中干渣量約為10～12萬(wàn)t，水渣量約為25～30萬(wàn)t。根據(jù)生產(chǎn)鉻鐵干渣實(shí)際檢驗(yàn)，干渣中約含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%高碳鉻鐵金屬顆粒，具有金屬回收價(jià)值。

1 項(xiàng)目介紹

根據(jù)鉻鐵干渣實(shí)際檢驗(yàn)報(bào)告，太鋼高碳鉻鐵渣綜合回收項(xiàng)目具有節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)、提高產(chǎn)品成品率的優(yōu)點(diǎn)。項(xiàng)目流程為：根據(jù)重力選礦方法進(jìn)行分選，先將鉻鐵渣破碎篩分分級(jí)，然后利用渣鐵密度相差較大的原理，將鋼渣、鉻鐵渣進(jìn)行分選分類(lèi)。該項(xiàng)目根據(jù)工藝流程共分為上料、破碎、篩分、浮選、成品等幾個(gè)系統(tǒng)。作為國(guó)內(nèi)第一條鉻鐵渣綜合回收項(xiàng)目，其建成后具有技術(shù)先進(jìn)、高效、實(shí)用、安全等特點(diǎn)，對(duì)于相關(guān)企業(yè)具有一定的借鑒作用。

2 工藝流程

經(jīng)過(guò)鉻鐵冶煉后，待扒到渣盤(pán)中的爐渣凝固成為干渣后，通過(guò)裝載機(jī)從澆注挎轉(zhuǎn)運(yùn)到成品挎中，利用天車(chē)抓斗送入原礦料倉(cāng)。

鉻鐵渣經(jīng)過(guò)料倉(cāng)下板式給料機(jī)進(jìn)入顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后粒度小于100 mm。破碎后物料經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)送入反擊式破碎機(jī)細(xì)碎，細(xì)碎后物料通過(guò)膠帶輸送機(jī)送入圓振動(dòng)篩分級(jí)，小于25 mm顆粒成為合格顆粒經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)、斗式提升機(jī)與膠帶運(yùn)輸機(jī)送入中間緩沖料倉(cāng)，大于25 mm顆粒通過(guò)膠帶運(yùn)輸機(jī)返回反擊式破碎機(jī)循環(huán)破碎。

破碎后物料從中間緩沖倉(cāng)經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入選別系統(tǒng)，首先利用雙層振動(dòng)篩分級(jí)，將爐渣分為0～2 mm、2～8 mm和8～25 mm三個(gè)等級(jí)。

8～25 mm粒度的爐渣通過(guò)溜槽送入粗粒度跳汰機(jī)，跳汰機(jī)采用水作為介質(zhì)，由于金屬礦和爐渣比重不同，將金屬與爐渣分離，分別通過(guò)膠帶運(yùn)輸機(jī)輸送到存料堆堆存，中間礦渣通過(guò)膠帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)回粗粒破碎機(jī)破碎后再進(jìn)入雙層振動(dòng)篩循環(huán)；2～8 mm粒度的爐渣通過(guò)溜槽送入細(xì)粒度跳汰機(jī)，通過(guò)跳汰機(jī)將金屬與爐渣分離，分別通過(guò)膠帶運(yùn)輸機(jī)輸送到存料堆堆存；0～2 mm爐渣通過(guò)溜槽送入溜槽選礦機(jī)，通過(guò)溜槽將金屬與爐渣分離，含水金屬料通過(guò)溜槽利用高頻脫水篩脫水后，通過(guò)膠帶運(yùn)輸機(jī)輸送到存料堆堆存。

每個(gè)渣堆都有控水功能，渣堆控出水自流回污水池，利用渣漿泵送入水處理系統(tǒng)循環(huán)。脫水篩篩下礦漿與溜槽選礦機(jī)尾礦進(jìn)入地下料坑，然后通過(guò)渣漿泵送入水處理系統(tǒng)。物料經(jīng)水系統(tǒng)處理后，底流通過(guò)沉淀后利用抓斗進(jìn)入水渣堆場(chǎng)，澄清液收集后循環(huán)利用。

粗跳汰機(jī)、細(xì)跳汰機(jī)、溜槽選礦機(jī)的重力分選介質(zhì)為水。渣堆有控水功能，渣堆控出水送入水處理系統(tǒng)，進(jìn)行循環(huán)使用。工藝流程圖如下頁(yè)圖1所示。

3 硬件配置

在鉻鐵渣回收項(xiàng)目中，系統(tǒng)采用一套SIEMENS S7-400 PLC作為主站，采用S7-300作為從站，和采用ET200遠(yuǎn)程站構(gòu)成控制系統(tǒng)，HMI采用WinCC7.0 SP2組態(tài)軟件，PLC與操作站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的信息、數(shù)據(jù)的傳遞和交換。IO模板選用西門(mén)子ET200M相關(guān)模板，所選的接口模板和IO模板支持在線(xiàn)更改配置、模塊自診斷等功能，數(shù)字量模板支持時(shí)標(biāo)功能，時(shí)鐘精度1 ms，即開(kāi)關(guān)量狀態(tài)的改變由PLC處理，再由工控機(jī)和WinCC處理并顯示出來(lái)，其延時(shí)在1 s以?xún)?nèi)，但發(fā)生的時(shí)間是由IO模板記錄并傳送到系統(tǒng)中的，其分辨率達(dá)到1 ms。采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，即PROFIBUS總線(xiàn)系統(tǒng)，將變頻器、軟啟動(dòng)器、遠(yuǎn)程站、執(zhí)行器等相關(guān)獨(dú)立設(shè)備或單體控制設(shè)備通過(guò)其與主控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)狀態(tài)，發(fā)送控制命令。分系統(tǒng)粗粒跳汰機(jī)、細(xì)粒跳汰機(jī)、水系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等各采用一套PLC（S7-300）系統(tǒng)，各個(gè)分系統(tǒng)與主系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)總線(xiàn)與主系統(tǒng)通訊。系統(tǒng)采用2個(gè)操作員站、1個(gè)工程師站和1臺(tái)服務(wù)器對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、參數(shù)計(jì)算設(shè)定及控制。并配有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)項(xiàng)目各區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖如圖2所示。

圖1 工藝流程圖

4 系統(tǒng)介紹

本項(xiàng)目中的三電控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高碳鉻鐵渣回收處理生產(chǎn)過(guò)程中的工藝控制、系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控以及生產(chǎn)中關(guān)鍵工藝參數(shù)的監(jiān)視、報(bào)警和歸檔等功能，并實(shí)現(xiàn)對(duì)回收工藝要求的精確控制，保證生產(chǎn)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)整體工藝生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)質(zhì)量跟蹤和自動(dòng)化管理。

電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，每臺(tái)設(shè)備均設(shè)有集中控制和機(jī)旁控制兩種控制方式。在機(jī)旁均設(shè)有按鈕盒或控制箱，裝有控制方式選擇開(kāi)關(guān)，設(shè)有中控、零位、機(jī)旁三種選擇方式。中控控制時(shí)，PLC按預(yù)先編制的程序，將工藝流程線(xiàn)上的設(shè)備按照工藝要求順序啟動(dòng)與停車(chē)；機(jī)旁控制時(shí)，人工可在機(jī)旁單獨(dú)開(kāi)、停設(shè)備，以便于單機(jī)試車(chē)；零位控制時(shí)，中控及機(jī)旁均不能開(kāi)車(chē)，以確保檢修人員的安全。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖

PLC系統(tǒng)是連接電氣控制系統(tǒng)與人機(jī)操作系統(tǒng)之間的關(guān)鍵紐帶，PLC主要對(duì)整個(gè)工藝流程進(jìn)行自動(dòng)控制。PLC程序包括工藝流程順序控制、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示程序、故障診斷程序、過(guò)程控制運(yùn)行程序等。系統(tǒng)程序具有一定的自檢自診斷能力，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集狀態(tài)信號(hào)，自動(dòng)檢查系統(tǒng)初始條件，并隨時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各部分是否正常。當(dāng)系統(tǒng)外部具備運(yùn)行條件時(shí)，系統(tǒng)程序?qū)⒏鶕?jù)工藝流程進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作，在工藝流程控制程序中，包括了上料、破碎、篩分、浮選、成品等程序，在以上控制流程中，含有單體手動(dòng)程序和系統(tǒng)工藝全自動(dòng)運(yùn)行程序，程序根據(jù)操作員的指令，按照工藝流程實(shí)施運(yùn)行，程序按照逆流程啟動(dòng)運(yùn)行，按照順流程停止運(yùn)行。當(dāng)操作失誤或系統(tǒng)出現(xiàn)異常，能給出故障信息及故障處理方法，以幫助操作人員排除故障。在生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)程序具有完備的過(guò)程監(jiān)控和故障保護(hù)措施以及實(shí)時(shí)報(bào)警能力，為操作人員盡可能的提供高效和完備自動(dòng)化控制，減少人為錯(cuò)誤造成的設(shè)備損壞和人身傷害。同時(shí)故障診斷程序可將故障操作及故障原因記錄在案，以備查詢(xún)和排查原因?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示程序?qū)F(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)狀態(tài)信號(hào)通過(guò)處理后，反饋給上位機(jī)，通過(guò)上位機(jī)顯示后供給操作人員查看。

操作員站的HMI畫(huà)面由工藝流程畫(huà)面、故障報(bào)警畫(huà)面、實(shí)時(shí)操作畫(huà)面、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控畫(huà)面、報(bào)表打印畫(huà)面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫(huà)面等畫(huà)面組成。在工藝流程畫(huà)面組態(tài)有上料、破碎、篩分、浮選、成品等工藝流程畫(huà)面，在這些組態(tài)畫(huà)面上，匯集和顯示有關(guān)的運(yùn)行信息，操作員通過(guò)工藝流程畫(huà)面，可以對(duì)機(jī)組的運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視和控制，操作員通過(guò)輸入登錄信息后，獲取操作權(quán)限，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備操作和參數(shù)設(shè)置，通過(guò)切換選擇進(jìn)行全線(xiàn)自動(dòng)和單體手動(dòng)操作方式。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控畫(huà)面可以監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)每一個(gè)模擬量和數(shù)字量。故障報(bào)警畫(huà)面顯示故障報(bào)警信息并確認(rèn)報(bào)警，同時(shí)提供故障處理操作指導(dǎo)。在實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫(huà)面中可以獲得關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)信息和歷史趨勢(shì)信息，方便操作員多數(shù)據(jù)曲線(xiàn)觀(guān)察。對(duì)于生產(chǎn)信息如消耗原料的數(shù)量即原始鉻鐵礦渣的噸數(shù)，生產(chǎn)的成品數(shù)量即0～2 mm、2～8 mm和8～25 mm三個(gè)等級(jí)的精選后的鉻鐵渣噸數(shù)，生產(chǎn)過(guò)程中消耗的水、天然氣、蒸汽等數(shù)據(jù)，都可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給工廠(chǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)。在其他畫(huà)面還有打印報(bào)表、操作記錄、控制驅(qū)動(dòng)裝置、調(diào)整過(guò)程設(shè)定值和偏差等。兩臺(tái)操作員站獨(dú)立運(yùn)行，其中一臺(tái)發(fā)生故障不影響另一臺(tái)的正常操作。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)施工、調(diào)試、試運(yùn)行、正常生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，現(xiàn)已穩(wěn)定生產(chǎn)了一年多，實(shí)際年產(chǎn)量為15萬(wàn)t。由于在設(shè)計(jì)當(dāng)初就本著先進(jìn)、高效、實(shí)用、安全等特點(diǎn)，在投入生產(chǎn)后，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，故障率低，便于操作，安全可靠。為集團(tuán)公司的節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)、提高產(chǎn)品成品率發(fā)揮了一定的作用。

（編輯：張偉）

Discussion on Ferrochrome Slag Processing Control

Zhang Wenbing
（Electrical Section of Shanxi Taigang Engineering&Technology Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030009）

This article mainly introduces process flow of high carbon ferrochrome slag，hardware configure and main function of control system.Through the introduction reader can know control process and thinking of high carbon ferrochrome slag processing system.

ferrochrome slag，process flow，control system

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2015.06.23

TF641

B

1672-1152（2015）06-0064-03

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

2015-09-08

張文斌（1971—），男，主要從事冶金電氣設(shè)計(jì)，工程師。E-mail:tgsjyzwb@163.com