1 工程介绍
我公司2000t/d水泥熟料新型干法生产线(以下简称新线)工程设计由天津水泥设计研究院承担,包括:砂岩矿、生料制备、煤粉制备、熟料烧成四大部分,设计年产熟料60万t。
新线工艺设备中除窑燃烧器系统进口外,其余均采用近几年来国内开发和引进国外先进技术由国内转化制造的水泥装备。生料粉磨采用Φ4.6m×(7.5+3.5)m的中卸烘干磨;熟料煅烧采用Φ4m×60m带D-D型分解炉的双系列五级预热器分解窑;煤磨采用带烘干仓的Φ2.8m×(5+3)m球磨。
新线的控制系统采用计算机集散式控制系统,型号为NETWORK-90,是美国Balley控制公司八十年代推出的产品(以下简称N-90系统)。该系统是以微处理器为基础的高度模件化的集散系统,采用新颖、快速可靠的厂环通讯网络,并将顺序控制、过程控制、数据采集、打印报表、数据存档等控制和管理功能结合在同一个系统之中。硬件配置十分灵活,画面显示功能强大,组态灵活方便,功能码(实现某一功能的程序段)相当丰富,并已固化在各自的主模件之中,控制功能强大。
该工程于1993年12月5日首次点火投料试车成功。后经二个多月的整改完善,交付于生产管理部门,于1994年3月28日再次点火投料,开始正常生产。笔者参与了该工程建设的全过程,现就新线在建设和生产中的经验予以粗略归纳,并就今后在设计中应该注意的问题提出一些看法和建议,供参考。
2 N-90系统方面
(1)新线在生产过程中,窑尾电力室抽屉柜曾两次发生较大短路,造成该电力室停电,且短时间内恢复不了供电的事故。所以要落实好N-90系统现场控制站PCU(Process Control Unit)和中继柜的双回路交流供电,其中一路应引自其它低压配电室(不应同为一台变压器)。
(2)建议在设计时,为每个PCU站和中继柜就近共同配置一个小型配电柜,内装配电开关、交流净化电源和隔离变压器等。否则,如随便安置既不雅观又不安全。最好单设一个专用配电柜,交由计算机人员管理,负责PCU站和中继柜的停送电。
(3)中控室UPS(Uninterruptible Power Supply)电源设备原设计型号为BJD-20A,故障较多。后来改为BJ-30型,运行至今尚未发生故障。
(4)试车期间即发现ACR-15型交流净化电源抗谐波能力甚差,后借助示波器反复观察,发现不仅没有起到净化作用,反而加剧了波形畸变,并产生过电压,恶化了供电质量,最后只好全部去掉。目前尚未找到合适产品。
(5)PCU站配置的I/O电源的电压等级为直流24V或125V,本系统采用24V,实际上DI(Digital Input)模件的开路电压仅7V左右。由于现场粉尘较大,再加上某些高低压电器的辅助接点质量不佳,导致在运行中备妥信号(即设备送电完毕,在集中控制方式下准备妥当)、应答信号(即设备运行时返回的信号)经常消失,致使设备无故停车。目前已成为影响设备运转率的主要因素之一。今后在配置PCU站的I/O电源时,最好选用125V DC电压等级。
(6)在集中控制方式下,对电机的顺序控制最好适当予以简化。组的划分除了要考虑工艺流程外,亦应根据生产控制的特点,着眼于如何提高运行的可靠性上。即对于某些独立性较强或与主工艺流程关系不太密切的工艺设备可适当解锁,不必包括在顺序控制之列,而采用单机编组或现场控制的方式,这样可避免一些非紧要生产环节发生故障而影响整个生产系统的问题。
(7)计算机关于故障分析与故障过程追忆的语言和功能欠缺,在发生故障停车和起动失败后,计算机给不出具体分析判断的依据和线索。这表明:一则软件开发欠佳;二则有关故障分析的信息采集点数不足,反映现场问题太笼统。今后应重视并加强有关故障分析的信息采集和相应的软件开发工作,同时在做PCU站硬件配置时,增加采样点,以利于故障分析。
(8)软件组态应该注意保证各相关环节的制约关系,尽可能避免顾此失彼的问题。例如生料磨系统风机电机的重载起动中,转子短路的开关量信号虽然已进计算机,但组态时没有与定子回路的起动和运行构成约束关系。曾因重载起动柜内部故障,起动完毕没有封星点(转子短路),导致频敏变阻器较长时间串入,严重过热。现在厂里修改了软件组态,解决了问题。
(9)生料磨系统PCU站与总配电站虽然相距较近,但是,计算机对整个生产线全部高压电机的控制,还是以不集中在该PCU站为好。虽然,集中于该PCU站可节省一定数量的控制电缆,但却与“集散控制”的本意相悖。运行中曾遇到该PCU站,汇集高压电机起、停、备妥、应答信号的DI、DO(Digital Output)模件中,有一路损坏而无法更换之事。因为更换这些模件会波及到跨工序的高压电机运行,对生产影响很大。笔者认为:计算机对高压电机的控制,还是以分散在各所在工序的PCU站为宜。
(10)PCU站端子柜选用端子模件密集安装方式,造成大量电缆汇集于一个柜内,易发生故障。此外,造成接线和查线困难,且接线完毕后许多端子模件的面板都未能罩上,模件得不到应有的保护。若选用端子单元并适当扩展端子柜数量,是能够较合理地解决该问题的。
(11)厂内对全部PCU站的房间都进行了密闭防尘的改造,并增设了空调机组,可惜的是因事后改造土建工程不太理想。此问题应在设计时就一并考虑。
3 电气系统方面
(1)由于新线的接地工程分别涉及到N-90系统，较为繁杂,再加上几个控制室内都是各类盘柜混合布置,很容易使各接地系统混接在一起,给控制信号的传输和设备的安全运行带来不利。新线各类接地系统形成全部连通,很不合理。因此,建议在今后的设计中,应对计算机、仪表、电子设备、屏蔽和低压供配电等各接地装置的布置,从设计角度给出明确的要求和安装注意事项。盘柜应尽量按类合理布局或采取有效的隔离措施。
(2)主传动与辅助传动本应两路供电,但设计仅为单回路供电,从而有主电动机发生故障或断电时窑筒体弯曲的故障隐患。所以设计时应为窑辅助传动另从其它电力室引入一路备用动力电源,新线在生产过程中已有此教训,现已改进。
(3)从运行情况看,KGSFA21系列直流电机可控硅传动装置故障较多,为此厂里统一增设了备用系统。但是该系列产品励磁电源是不随主回路开关受控断电而自动断电的。在试车期间,曾发生系统全部停车后,由于疏忽忘记拉下励磁电源开关,致使电机励磁长期得电,先后造成窑主传动和生料磨选粉机的电机严重过热事故。在新线整改完善阶段,对各台可控硅传动装置,均在励磁电源的交流侧增设了接触器等低压电器,并改进了控制方式,从而杜绝了此问题的发生。
(4)处理备妥信号要注意全面性和一致性。如可控硅传动装置的备妥,用的是电力室抽屉柜内的空气开关,但是在可控硅传动装置柜内还有控制电源和励磁电源等开关,倘若没合闸,计算机虽然得到备妥信号,但是没有意义。新线投产初期,每次系统开车时往往都因为“备妥”问题而延误较长时间。进行技术培训时,也难以举一反三。
(5)为加快设计进度,设计中常采用套用其它工程图纸的方法,但是应注意不同工程的控制系统组成的特点和差异,否则容易给施工和调试造成困难。例如:煤磨圆盘喂煤机的传动为滑差电机,原设计的控制方式欠妥,与整个系统的组成和控制策略不吻合,似乎是套用其它工程图纸考虑不周所致。后改用“CTV-Ⅲ电子转换装置”解决了计算机与ZLK-10型滑差控制器之间的4～20mA DC/0～-10V DC转速指令信号的变换和测速发电机0～45V AC/4～20mA DC转速信号的变换。并将该转速信号接入计算机,作为终端转速显示信号,解决了中控操作人员进行煤磨喂煤量调节的问狻?/dt>
(6)窑、生料磨、煤磨等主机的机旁主传动、辅助传动电气控制箱位置相距较远,“主传/辅传”、“集中/机旁”转换都是分立的,钥匙又不统一,岗位人员甚觉不便,也容易误操作。后来将这几处转换用的钥匙按钮全部取消,用LW5系列转换开关,按“主传机旁/主传集中/辅传”三位设置,岗位人员比较满意,至今已有相当一部分钥匙按钮被主令开关取代。
在过去传统的设计中,一般仅对热工检测的微弱信号和低电平信号的传输线选用屏蔽电缆,提高抗干扰能力,并抑制感生电压以保护二次仪表。而对于电气系统二次回路所用的控制电缆,干扰和感生电压无甚关系,一般大都选用普通控制电缆即可。然而随着集散系统的应用,其顺控部分已与现场的大量电气设备紧密地结合在一起。尤其是在DI模件工作电压等级选的较低情况下,对干扰,尤其是感生电压应引起格外的警觉。
在调试期间,发现许多接入PCU站的开关量信号线芯均有感生电压,有的还挺高。全部更换为屏蔽电缆已不现实,当时仅更换了几条感生电压较高的电缆。事实上这对计算机的DI模件是个潜在的隐患。为此建议是否可将凡由高、低压电气系统引入计算机的开关量信号线路,例如备妥与应答信号,不与其它信号共用一条电缆,且改用屏蔽电缆,以抑制感生电压,消除隐患。
此外,在高压绕线电机转子回路的重载起动柜内,由总配电站引来的定子回路合闸信号线路,亦需单独敷设并选用屏蔽电缆。因为重载起动柜内部采用的是JS14A晶体管时间继电器,该外引线路的感生电压使时间继电器计时用的电容器缓慢充电,导致计时误差甚大,封星点时间超前,这对电机和设备很不利。为抗感生电压,调试时改用了JS7空气式时间继电器。由于现场粉尘较大,经过一个阶段运行,发现仍不可靠,现场技术人员又将其改为JS11系列电动式时间继电器,效果较好。
(8)设计中抽屉柜背靠背安装,使接线相当困难,检修清扫极不方便。目前厂里正在考虑重新排列布置之事。
(9)电气预埋应尽可能考虑得周到些,孔洞的预留量要给予足够的保证。新线管线敷设多处出现与土建构筑物和设备基础相互冲突,无法穿越的矛盾。当然这里面也有一些是施工方面造成的问题。
(10)生产中窑尾预热器堵塞现象是难以避免的,在捅灰时经常有高温生料涌出,曾发生将所在平面引上电缆烧毁的事故。在技改初期外出调研时,也了解到其它兄弟企业亦发生过此类事故。该问题应该引起足够的重视,设计时一定要考虑必要的防护措施。
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