旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥控制系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】針對旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)中，閃蒸塔出口溫度波動大甚至難以控制，導(dǎo)致閃蒸塔經(jīng)常堵塔或燒毀后續(xù)設(shè)備中的布袋等問題，本文經(jīng)分析論證，提出了一套針對旋轉(zhuǎn)閃蒸塔出口溫度的控制及聯(lián)鎖方案。同時介紹了用西門子S7-300PLC及WinCC監(jiān)控系統(tǒng)對整套工藝流程的監(jiān)控及控制。

【關(guān)鍵詞】閃蒸干燥；溫度；PLC；控制

引言

在旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)中，閃蒸塔出口溫度的控制是至關(guān)重要的，如果閃蒸塔出口溫度過低，則會經(jīng)常出現(xiàn)堵塔現(xiàn)象，直接造成系統(tǒng)停車；如果閃蒸塔出口溫度過高，則會出現(xiàn)燒毀后續(xù)設(shè)備中的布袋等，直接造成系統(tǒng)長時間停車維修，帶來經(jīng)濟損失。在旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)中，閃蒸塔出口溫度波動大甚至難以控制，分析閃蒸塔出口溫度得出，其溫度值與閃蒸塔入口熱風(fēng)溫度、閃蒸塔入口熱風(fēng)量、螺旋進料量、螺旋進料濕度以及螺旋進料溫度有關(guān)，這其中任何一個參數(shù)的變化，都會直接影響閃蒸出口溫度。本文根據(jù)旋轉(zhuǎn)閃蒸工藝流程的特點，經(jīng)分析論證并提出了一套針對旋轉(zhuǎn)閃蒸塔出口溫度的控制及聯(lián)鎖方案。同時介紹了用西門子S7-300PLC及WinCC監(jiān)控系統(tǒng)對整套工藝流程的監(jiān)控及控制。

1工藝流程簡介

天然氣經(jīng)過熱風(fēng)爐充分燃燒后，再經(jīng)過混風(fēng)，產(chǎn)生熱風(fēng)，熱風(fēng)送至旋轉(zhuǎn)閃蒸塔進風(fēng)口，進料螺旋均勻地將物料加入到旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機內(nèi)，物料在旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機攪拌器和熱風(fēng)的共同作用下，被迅速流化，同時汽化物料中的水分，未經(jīng)充分干燥的物料在攪拌器的作用下被迅速打散及干燥。干燥合格后的粉料隨煙道通過旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機頂部的淘析環(huán)進入脈沖式布袋除塵器進行分離，收集下來的產(chǎn)品通過星型卸料閥進入后續(xù)工藝段。

2閃蒸塔后溫度分析

在整個旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)中，閃蒸塔出口溫度的控制是至關(guān)重要的，其溫度控制的穩(wěn)定性直接決定了整套生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定性；如該溫度控制不當(dāng)，則會出現(xiàn)堵塔，燒毀布袋等，直接導(dǎo)致系統(tǒng)經(jīng)常性的非正常停車。縱觀整套工藝流程，在系統(tǒng)實際生產(chǎn)運行中，影響閃蒸塔后溫度的主要因素有閃蒸塔熱風(fēng)入口熱風(fēng)溫度、閃蒸塔熱風(fēng)入口熱風(fēng)流量、進料螺旋進料量以及進料螺旋進料濕度和溫度。詳細說明如下：

（1）閃蒸塔熱風(fēng)入口熱風(fēng)溫度；

（2）閃蒸塔熱風(fēng)入口熱風(fēng)流量；

（3）進料螺旋進料量；

（4）進料螺旋進料濕度和溫度。

閃蒸塔熱風(fēng)入口熱風(fēng)是由系統(tǒng)內(nèi)的熱風(fēng)爐提供的，熱風(fēng)溫度的高低直接有熱風(fēng)爐系統(tǒng)決定的，對于本系統(tǒng)內(nèi)的燃氣爐而言，熱風(fēng)溫度值直接是由燃氣流量值、助燃風(fēng)流量值以及補充的混溫風(fēng)流量值決定的。可通過燃氣流量變送器和調(diào)節(jié)閥組來組成燃氣流量的控制裝置，為使整個系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中更好的運行，燃氣流量變送器須加配溫壓補償；在助燃風(fēng)管線上加裝調(diào)節(jié)閥，主要是用來調(diào)節(jié)助燃風(fēng)量，保證流過的天然氣在熱風(fēng)爐中充分燃燒；因整個系統(tǒng)是一負壓系統(tǒng)，采用自然混溫，混溫風(fēng)量的大小和系統(tǒng)內(nèi)的負壓值直接相關(guān)，整個系統(tǒng)的負壓值大小是由引風(fēng)機決定的，采集引風(fēng)機的反饋頻率作為自然風(fēng)混風(fēng)量的一個參數(shù)。閃蒸塔熱風(fēng)入口熱風(fēng)風(fēng)量是一個和溫度息息相關(guān)的值，其決定元素也同樣為燃氣流量值、助燃空氣流量值以及補充的混溫空氣流量值。往閃蒸塔里面的進料過程是由進料螺旋完成的，進料量的大小直接由進料螺旋的進料速度決定，采集進料螺旋的反饋頻率作為衡量進料螺旋進料量大小的參數(shù)。因物料是由上游工藝段生產(chǎn)的，所以在本段工藝系統(tǒng)內(nèi)進料螺旋進料濕度和溫度是無法控制的，上一工藝段可保證進料濕度在一定范圍內(nèi)，溫度隨季節(jié)的變化，可忽略不計。

3閃蒸塔后溫度控制設(shè)計

經(jīng)以上分析，設(shè)計串級溫度控制回路來實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)閃蒸塔后溫度的控制，由閃蒸塔后的溫度值來控制閃蒸塔熱風(fēng)入口溫度，再由此計算得到的熱風(fēng)計算溫度值與實際采集熱風(fēng)溫度值相比較，調(diào)節(jié)燃氣流量值，最后再通過燃氣流量調(diào)節(jié)閥來控制燃氣流量；助燃風(fēng)量調(diào)節(jié)閥與燃氣量調(diào)節(jié)閥成比例調(diào)節(jié)，操作界面設(shè)一比例系數(shù)。測量值采集點主要有閃蒸塔后的溫度監(jiān)測點

一、閃蒸塔后的溫度監(jiān)測點

二、閃蒸塔熱風(fēng)入口溫度監(jiān)測點、熱風(fēng)爐出口溫度監(jiān)測點、燃氣量調(diào)節(jié)閥、燃氣流量變送器、助燃風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、引風(fēng)機的反饋頻率、進料螺旋的反饋頻率以及進料濕度和溫度等。詳細說明如下：

（1）閃蒸塔后的溫度監(jiān)測點一和溫度監(jiān)測點二；

（2）閃蒸塔熱風(fēng)入口溫度監(jiān)測點；

（3）熱風(fēng)爐出口溫度監(jiān)測點；

（4）燃氣量調(diào)節(jié)閥和燃氣流量變送器；

（5）助燃風(fēng)量調(diào)節(jié)閥；

（6）引風(fēng)機的反饋頻率；

（7）進料螺旋的反饋頻率。

對于整個控制系統(tǒng)來講，所有的控制都是圍繞著閃蒸塔后的溫度監(jiān)測點一而展開的，因閃蒸塔后的溫度監(jiān)測點一在整個控制系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要，一旦該溫度監(jiān)測點出現(xiàn)異常，將會導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)的癱瘓或失調(diào)，直接造成設(shè)備的損壞，帶來不必要的經(jīng)濟損失，所以在整個控制系統(tǒng)中，加設(shè)閃蒸塔后溫度監(jiān)測點二，其主要作用是，配合閃蒸塔后溫度監(jiān)測點一來對塔后溫度進行監(jiān)測。在整個系統(tǒng)中設(shè)置閃蒸塔后溫度監(jiān)測點一和二的溫度高報警和溫度高高聯(lián)鎖，當(dāng)閃蒸塔后溫度監(jiān)測點一和二溫度過高時，通過聲音報警等形式通知操作員，以便操作員及時采取相應(yīng)措施；當(dāng)閃蒸塔后溫度監(jiān)測點一和二溫度高高報警時，聯(lián)鎖整個加熱系統(tǒng)停止加熱并且停止進料。

閃蒸塔熱風(fēng)入口溫度監(jiān)測點，若直接根據(jù)閃蒸塔后的溫度監(jiān)測點一來控制加熱系統(tǒng)的加熱負荷，這樣組成的控制系統(tǒng)滯后大、響應(yīng)慢且容易失調(diào)帶來對設(shè)備的燒損等；加設(shè)閃蒸塔熱風(fēng)入口溫度監(jiān)測點，將整個溫度控制系統(tǒng)設(shè)置為串級溫度控制回路，通過閃蒸塔后的溫度監(jiān)測點一的變化預(yù)判一個閃蒸塔進風(fēng)口溫度值，然后與實際的閃蒸塔熱風(fēng)入口溫度監(jiān)測值相比較，通過調(diào)節(jié)加熱系統(tǒng)的加熱負荷來調(diào)節(jié)閃蒸塔熱風(fēng)入口溫度趨向于前面預(yù)判的閃蒸塔進風(fēng)口溫度值的方向變化，最后趨于一致，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行。為了使整個串級溫度控制系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)環(huán)熱風(fēng)爐單元運行的更快、更穩(wěn)、更準(zhǔn)，燃氣流量變送器應(yīng)加裝溫壓補償，精確測得燃氣流量值。根據(jù)計算得到的閃蒸塔熱風(fēng)入口溫度值來計算所需的燃氣流量值，最后根據(jù)燃氣流量變送器的燃氣流量值來調(diào)節(jié)燃氣調(diào)節(jié)閥的開度，最后趨于一致，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

在助燃風(fēng)管線上加裝調(diào)節(jié)閥，在設(shè)計之初，可以讓助燃風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥與燃氣流量流量調(diào)節(jié)閥相匹配，保證流過的燃氣與空氣在熱風(fēng)爐內(nèi)充分燃燒。在整個閃蒸塔后串級溫度控制中，可設(shè)定助燃風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥與燃氣流量調(diào)節(jié)閥之間的比例，加一修正系數(shù)，在操作界面上根據(jù)工況修改。熱風(fēng)爐系統(tǒng)采用自然混風(fēng)，絕大部分的風(fēng)都是混溫的自然風(fēng)，系統(tǒng)吸入混溫風(fēng)的流量與引風(fēng)機的運行頻率有關(guān)，所以引風(fēng)機的反饋頻率是影響閃蒸塔后溫度的一重要因素；同時進料螺旋進料量的大小也是直接影響閃蒸塔后溫度值的重要因素。

如當(dāng)前系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運行中，為避免因引風(fēng)機運行頻率或進料螺旋進料量的突然增大或變小而引起的系統(tǒng)失調(diào)，所以在增大或減小引風(fēng)機運行頻率或進料螺旋進料頻率時，宜緩慢增大或減小引風(fēng)機頻率和進料螺旋頻率，以使系統(tǒng)能夠更加平穩(wěn)地運行。為確保這點，在增大或減小進料螺旋頻率時，系統(tǒng)采用將原來的階躍上升或階躍下降變?yōu)樾本€緩慢上升或斜線緩慢下降，其斜率的大小應(yīng)該根據(jù)具體系統(tǒng)進行計算。另外，在系統(tǒng)調(diào)節(jié)的過程中，也就是系統(tǒng)還未處于平穩(wěn)運行時，操作員如改變了某一參數(shù)，如減小引風(fēng)機頻率等，這將會對正在調(diào)節(jié)中的系統(tǒng)造成很大的影響，有礙于整個系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，為防止這種誤操作，構(gòu)架的控制系統(tǒng)操作系統(tǒng)應(yīng)能防止這種誤操作。

4硬件及軟件

為了保證旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、連續(xù)可靠的運行，本工程控制系統(tǒng)選用可編程邏輯控制系統(tǒng)（PLC），對旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)進行監(jiān)控，操作人員在控制室內(nèi)即可實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)的啟、停及正常運行工況的監(jiān)視和控制，控制系統(tǒng)同時具備事故工況的報警、聯(lián)鎖和保護功能。根據(jù)以上要求，選用西門子S7-300PLC系列產(chǎn)品和WinCC組態(tài)軟件搭建整個控制系統(tǒng)，能夠監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一個模擬量和數(shù)字量、調(diào)整過程設(shè)定值、建立趨勢畫面并獲得趨勢信息、顯示操作指導(dǎo)、聲音報警、打印報表等等。

5結(jié)束語

根據(jù)旋轉(zhuǎn)閃蒸的工藝流程的特點，設(shè)計旋轉(zhuǎn)閃蒸塔后溫度控制系統(tǒng)，使得閃蒸塔后的溫度能夠控制在有效的溫度范圍內(nèi)，整個系統(tǒng)得到平穩(wěn)的運行。在實際生產(chǎn)中杜絕堵料及燒毀布袋等現(xiàn)象，有效地提高了生產(chǎn)能力，節(jié)省生產(chǎn)成本，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]丁斗章.變頻調(diào)速技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[2]胡壽松.自動控制原理[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[3]胡健.西門子S7-300PLC應(yīng)用教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[4]馮曉玲.PLC在加熱爐聯(lián)鎖保護系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].化工自動化及儀表，2014，41（2）：217～218.

[5]廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

作者：安丙峰 單位：天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司