我公司2000t/d水泥熟料新型干法生產(chǎn)線(以下簡稱新線)工程設(shè)計由天津水泥設(shè)計研究院承擔,包括:砂巖礦、生料制備、煤粉制備、熟料燒成四大部分,設(shè)計年產(chǎn)熟料60萬t。

　　新線工藝設(shè)備中除窯燃燒器系統(tǒng)進口外,其余均采用近幾年來國內(nèi)開發(fā)和引進國外先進技術(shù)由國內(nèi)轉(zhuǎn)化制造的水泥裝備。生料粉磨采用Φ4.6m×(7.5+3.5)m的中卸烘干磨;熟料煅燒采用Φ4m×60m帶D-D型分解爐的雙系列五級預熱器分解窯;煤磨采用帶烘干倉的Φ2.8m×(5+3)m球磨。

　　新線的控制系統(tǒng)采用計算機集散式控制系統(tǒng),型號為NETWORK-90,是美國Balley控制公司八十年代推出的產(chǎn)品(以下簡稱N-90系統(tǒng))。該系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)的高度模件化的集散系統(tǒng),采用新穎、快速可靠的廠環(huán)通訊網(wǎng)絡,并將順序控制、過程控制、數(shù)據(jù)采集、打印報表、數(shù)據(jù)存檔等控制和管理功能結(jié)合在同一個系統(tǒng)之中。硬件配置十分靈活,畫面顯示功能強大,組態(tài)靈活方便,功能碼(實現(xiàn)某一功能的程序段)相當豐富,并已固化在各自的主模件之中,控制功能強大。

　　該工程于1993年12月5日首次點火投料試車成功。后經(jīng)二個多月的整改完善,交付于生產(chǎn)管理部門,于1994年3月28日再次點火投料,開始正常生產(chǎn)。筆者參與了該工程建設(shè)的全過程,現(xiàn)就新線在建設(shè)和生產(chǎn)中的經(jīng)驗予以粗略歸納,并就今后在設(shè)計中應該注意的問題提出一些看法和建議,供參考。

2 N-90系統(tǒng)方面

　　(1)新線在生產(chǎn)過程中,窯尾電力室抽屜柜曾兩次發(fā)生較大短路,造成該電力室停電,且短時間內(nèi)恢復不了供電的事故。所以要落實好N-90系統(tǒng)現(xiàn)場控制站PCU(Process Control Unit)和中繼柜的雙回路交流供電,其中一路應引自其它低壓配電室(不應同為一臺變壓器)。

　　(2)建議在設(shè)計時,為每個PCU站和中繼柜就近共同配置一個小型配電柜,內(nèi)裝配電開關(guān)、交流凈化電源和隔離變壓器等。否則,如隨便安置既不雅觀又不安全。最好單設(shè)一個專用配電柜,交由計算機人員管理,負責PCU站和中繼柜的停送電。

　　(3)中控室UPS(Uninterruptible Power Supply)電源設(shè)備原設(shè)計型號為BJD-20A,故障較多。后來改為BJ-30型,運行至今尚未發(fā)生故障。

　　(4)試車期間即發(fā)現(xiàn)ACR-15型交流凈化電源抗諧波能力甚差,后借助示波器反復觀察,發(fā)現(xiàn)不僅沒有起到凈化作用,反而加劇了波形畸變,并產(chǎn)生過電壓,惡化了供電質(zhì)量,最后只好全部去掉。目前尚未找到合適產(chǎn)品。

　　(5)PCU站配置的I/O電源的電壓等級為直流24V或125V,本系統(tǒng)采用24V,實際上DI(Digital Input)模件的開路電壓僅7V左右。由于現(xiàn)場粉塵較大,再加上某些高低壓電器的輔助接點質(zhì)量不佳,導致在運行中備妥信號(即設(shè)備送電完畢,在集中控制方式下準備妥當)、應答信號(即設(shè)備運行時返回的信號)經(jīng)常消失,致使設(shè)備無故停車。目前已成為影響設(shè)備運轉(zhuǎn)率的主要因素之一。今后在配置PCU站的I/O電源時,最好選用125V DC電壓等級。

　　(6)在集中控制方式下,對電機的順序控制最好適當予以簡化。組的劃分除了要考慮工藝流程外,亦應根據(jù)生產(chǎn)控制的特點,著眼于如何提高運行的可靠性上。即對于某些獨立性較強或與主工藝流程關(guān)系不太密切的工藝設(shè)備可適當解鎖,不必包括在順序控制之列,而采用單機編組或現(xiàn)場控制的方式,這樣可避免一些非緊要生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)生故障而影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)的問題。

　　(7)計算機關(guān)于故障分析與故障過程追憶的語言和功能欠缺,在發(fā)生故障停車和起動失敗后,計算機給不出具體分析判斷的依據(jù)和線索。這表明:一則軟件開發(fā)欠佳;二則有關(guān)故障分析的信息采集點數(shù)不足,反映現(xiàn)場問題太籠統(tǒng)。今后應重視并加強有關(guān)故障分析的信息采集和相應的軟件開發(fā)工作,同時在做PCU站硬件配置時,增加采樣點,以利于故障分析。

　　(8)軟件組態(tài)應該注意保證各相關(guān)環(huán)節(jié)的制約關(guān)系,盡可能避免顧此失彼的問題。例如生料磨系統(tǒng)風機電機的重載起動中,轉(zhuǎn)子短路的開關(guān)量信號雖然已進計算機,但組態(tài)時沒有與定子回路的起動和運行構(gòu)成約束關(guān)系。曾因重載起動柜內(nèi)部故障,起動完畢沒有封星點(轉(zhuǎn)子短路),導致頻敏變阻器較長時間串入,嚴重過熱?，F(xiàn)在廠里修改了軟件組態(tài),解決了問題。

　　(9)生料磨系統(tǒng)PCU站與總配電站雖然相距較近,但是,計算機對整個生產(chǎn)線全部高壓電機的控制,還是以不集中在該PCU站為好。雖然,集中于該PCU站可節(jié)省一定數(shù)量的控制電纜,但卻與“集散控制”的本意相悖。運行中曾遇到該PCU站,匯集高壓電機起、停、備妥、應答信號的DI、DO(Digital Output)模件中,有一路損壞而無法更換之事。因為更換這些模件會波及到跨工序的高壓電機運行,對生產(chǎn)影響很大。筆者認為:計算機對高壓電機的控制,還是以分散在各所在工序的PCU站為宜。

　　(10)PCU站端子柜選用端子模件密集安裝方式,造成大量電纜匯集于一個柜內(nèi),易發(fā)生故障。此外,造成接線和查線困難,且接線完畢后許多端子模件的面板都未能罩上,模件得不到應有的保護。若選用端子單元并適當擴展端子柜數(shù)量,是能夠較合理地解決該問題的。

　　(11)廠內(nèi)對全部PCU站的房間都進行了密閉防塵的改造,并增設(shè)了空調(diào)機組,可惜的是因事后改造土建工程不太理想。此問題應在設(shè)計時就一并考慮。

3 電氣系統(tǒng)方面

　　(1)由于新線的接地工程分別涉及到N-90系統(tǒng)，較為繁雜,再加上幾個控制室內(nèi)都是各類盤柜混合布置,很容易使各接地系統(tǒng)混接在一起,給控制信號的傳輸和設(shè)備的安全運行帶來不利。新線各類接地系統(tǒng)形成全部連通,很不合理。因此,建議在今后的設(shè)計中,應對計算機、儀表、電子設(shè)備、屏蔽和低壓供配電等各接地裝置的布置,從設(shè)計角度給出明確的要求和安裝注意事項。盤柜應盡量按類合理布局或采取有效的隔離措施。

　　(2)主傳動與輔助傳動本應兩路供電,但設(shè)計僅為單回路供電,從而有主電動機發(fā)生故障或斷電時窯筒體彎曲的故障隱患。所以設(shè)計時應為窯輔助傳動另從其它電力室引入一路備用動力電源,新線在生產(chǎn)過程中已有此教訓,現(xiàn)已改進。

　(3)從運行情況看,KGSFA21系列直流電機可控硅傳動裝置故障較多,為此廠里統(tǒng)一增設(shè)了備用系統(tǒng)。但是該系列產(chǎn)品勵磁電源是不隨主回路開關(guān)受控斷電而自動斷電的。在試車期間,曾發(fā)生系統(tǒng)全部停車后,由于疏忽忘記拉下勵磁電源開關(guān),致使電機勵磁長期得電,先后造成窯主傳動和生料磨選粉機的電機嚴重過熱事故。在新線整改完善階段,對各臺可控硅傳動裝置,均在勵磁電源的交流側(cè)增設(shè)了接觸器等低壓電器,并改進了控制方式,從而杜絕了此問題的發(fā)生。

　　(4)處理備妥信號要注意全面性和一致性。如可控硅傳動裝置的備妥,用的是電力室抽屜柜內(nèi)的空氣開關(guān),但是在可控硅傳動裝置柜內(nèi)還有控制電源和勵磁電源等開關(guān),倘若沒合閘,計算機雖然得到備妥信號,但是沒有意義。新線投產(chǎn)初期,每次系統(tǒng)開車時往往都因為“備妥”問題而延誤較長時間。進行技術(shù)培訓時,也難以舉一反三。

　　(5)為加快設(shè)計進度,設(shè)計中常采用套用其它工程圖紙的方法,但是應注意不同工程的控制系統(tǒng)組成的特點和差異,否則容易給施工和調(diào)試造成困難。例如:煤磨圓盤喂煤機的傳動為滑差電機,原設(shè)計的控制方式欠妥,與整個系統(tǒng)的組成和控制策略不吻合,似乎是套用其它工程圖紙考慮不周所致。后改用“CTV-Ⅲ電子轉(zhuǎn)換裝置”解決了計算機與ZLK-10型滑差控制器之間的4～20mA DC/0～-10V DC轉(zhuǎn)速指令信號的變換和測速發(fā)電機0～45V AC/4～20mA DC轉(zhuǎn)速信號的變換。并將該轉(zhuǎn)速信號接入計算機,作為終端轉(zhuǎn)速顯示信號,解決了中控操作人員進行煤磨喂煤量調(diào)節(jié)的問狻?/dt>

　　(6)窯、生料磨、煤磨等主機的機旁主傳動、輔助傳動電氣控制箱位置相距較遠,“主傳/輔傳”、“集中/機旁”轉(zhuǎn)換都是分立的,鑰匙又不統(tǒng)一,崗位人員甚覺不便,也容易誤操作。后來將這幾處轉(zhuǎn)換用的鑰匙按鈕全部取消,用LW5系列轉(zhuǎn)換開關(guān),按“主傳機旁/主傳集中/輔傳”三位設(shè)置,崗位人員比較滿意,至今已有相當一部分鑰匙按鈕被主令開關(guān)取代。

　　在過去傳統(tǒng)的設(shè)計中,一般僅對熱工檢測的微弱信號和低電平信號的傳輸線選用屏蔽電纜,提高抗干擾能力,并抑制感生電壓以保護二次儀表。而對于電氣系統(tǒng)二次回路所用的控制電纜,干擾和感生電壓無甚關(guān)系,一般大都選用普通控制電纜即可。然而隨著集散系統(tǒng)的應用,其順控部分已與現(xiàn)場的大量電氣設(shè)備緊密地結(jié)合在一起。尤其是在DI模件工作電壓等級選的較低情況下,對干擾,尤其是感生電壓應引起格外的警覺。

　　在調(diào)試期間,發(fā)現(xiàn)許多接入PCU站的開關(guān)量信號線芯均有感生電壓,有的還挺高。全部更換為屏蔽電纜已不現(xiàn)實,當時僅更換了幾條感生電壓較高的電纜。事實上這對計算機的DI模件是個潛在的隱患。為此建議是否可將凡由高、低壓電氣系統(tǒng)引入計算機的開關(guān)量信號線路,例如備妥與應答信號,不與其它信號共用一條電纜,且改用屏蔽電纜,以抑制感生電壓,消除隱患。

　　此外,在高壓繞線電機轉(zhuǎn)子回路的重載起動柜內(nèi),由總配電站引來的定子回路合閘信號線路,亦需單獨敷設(shè)并選用屏蔽電纜。因為重載起動柜內(nèi)部采用的是JS14A晶體管時間繼電器,該外引線路的感生電壓使時間繼電器計時用的電容器緩慢充電,導致計時誤差甚大,封星點時間超前,這對電機和設(shè)備很不利。為抗感生電壓,調(diào)試時改用了JS7空氣式時間繼電器。由于現(xiàn)場粉塵較大,經(jīng)過一個階段運行,發(fā)現(xiàn)仍不可靠,現(xiàn)場技術(shù)人員又將其改為JS11系列電動式時間繼電器,效果較好。

　　(8)設(shè)計中抽屜柜背靠背安裝,使接線相當困難,檢修清掃極不方便。目前廠里正在考慮重新排列布置之事。

　　(9)電氣預埋應盡可能考慮得周到些,孔洞的預留量要給予足夠的保證。新線管線敷設(shè)多處出現(xiàn)與土建構(gòu)筑物和設(shè)備基礎(chǔ)相互沖突,無法穿越的矛盾。當然這里面也有一些是施工方面造成的問題。

　　(10)生產(chǎn)中窯尾預熱器堵塞現(xiàn)象是難以避免的,在捅灰時經(jīng)常有高溫生料涌出,曾發(fā)生將所在平面引上電纜燒毀的事故。在技改初期外出調(diào)研時,也了解到其它兄弟企業(yè)亦發(fā)生過此類事故。該問題應該引起足夠的重視,設(shè)計時一定要考慮必要的防護措施。

　　(11)為直流電機供電的可控硅傳動裝置有截流、過流和速斷三種保護方式。截流值整定一般為Ij=(1.5～2.5)Ie(Ie為電機電樞額定電流),過流值整定一般為Ig=(1.2～1.3)Ij,并沒有過載保護作用,因產(chǎn)品定型,廠里將此裝置改造也不易。而設(shè)計中一般都忽略了這個問題,因此對直流電機的保護就不完善,容易造成因過載而燒毀電機的事故。根據(jù)我們的運行經(jīng)驗,在直流側(cè)增設(shè)了熱繼電器作為過載保護措施,并采取用E型銅連板將其三個單元并聯(lián)使用的方式,在整定時又采取先并聯(lián)好后再進行試驗調(diào)整的辦法,以回避分流不均勻的情況。此外,亦可在柜內(nèi)交流側(cè)電流互感器的二次側(cè)接入熱繼電器,此種方式下在確定整定值時,既要考慮電流互感器的變化,又要考慮交直流之間的整流系數(shù)。

　　(12)總配電站的繼電保護原則和方式,在設(shè)計之初,必須與當?shù)毓╇姽芾聿块T密切磋商,充分注意地方法規(guī)的某些特殊性,以避免在送電驗收前后,再按當?shù)毓╇姴块T的要求,補做一些相應的改進后方可送電之事。

4 計量與檢測調(diào)節(jié)儀表方面

　　(1)窯尾高溫風機轉(zhuǎn)速是一個重要的控制調(diào)節(jié)參數(shù),但是在已投產(chǎn)的幾條國產(chǎn)2000t/d新型干法生產(chǎn)線和本工程的設(shè)計中,都未解決該信號輸入計算機的問題。在新線整改時,廠內(nèi)選用了型號為RZQC-01A轉(zhuǎn)速檢測裝置,取代了原SZC-02數(shù)字式轉(zhuǎn)速表,既可在機旁顯示轉(zhuǎn)數(shù),又可向計算機送出轉(zhuǎn)速信號,使計算機既能顯示,又能實施對高溫風機輔助傳動的自動控制(由于N-90系統(tǒng)的脈沖子模件輸入阻抗太小,一般的接近開關(guān)或轉(zhuǎn)速發(fā)訊器都不適用)。

　　(2)目前國產(chǎn)的溫度巡檢儀雖然有幾種類型,但是就使用情況來看,均不太可靠,運行中經(jīng)常誤報警,導致相關(guān)設(shè)備停車。建議今后在做集⑹較低車撓布渲檬?可增加溫度檢測點,不選用巡檢儀。如果必須選用巡檢儀,建議在計算機的軟件處理上,對其信號僅用于報警而不用于聯(lián)鎖,并應在圖上為其巡檢空檔注明應配置的防開路電阻。

　　(3)由于N-90系統(tǒng)的AO(Analog Output)模件在輸出電流信號時,伴有共模電壓。因此中控室后備儀表盤上的手操器,不應選用普通型而應選用“計算機后備手操器”,才能適用。

　　(4)在一次儀表方面,D-D爐出口溫度測點、窯尾預熱器的三、四、五級筒錐體和出口溫度測點等處,一次元件損壞較多。尤其是四、五級的測溫元件保護管磨損較快,需進一步加強對高溫多灰條件下的檢測方法和手段的研究。

　　(5)原料磨磨頭、磨尾和窯尾電收塵出、入口等處,一次檢測元件更換困難。原因是檢測點太高,況且儀表專業(yè)在傳統(tǒng)上不進行高空作業(yè)。倘若檢測點不能進行變動,則在設(shè)計時應考慮增設(shè)檢修平臺。

　　(6)新線投產(chǎn)后,所有的自動調(diào)節(jié)回路基本上都未能投入運行,其原因很復雜,涉及到企業(yè)領(lǐng)導重視程度、維護人員技術(shù)素質(zhì)、配套設(shè)備質(zhì)量、自動化儀表備品備件的供應、人們對自動控制重要性的認識、檢測難題等因素。對此筆者有個初淺想法,即在目前的情況下,自動調(diào)節(jié)回路數(shù)量的確定,宜本著少而精的原則,即對于重要的而且是必須的搞一些。此外,在調(diào)度和運行過程中,應認真對待,予以重點保證。

　　(7)設(shè)計之初,在已確定采用N-90系統(tǒng)后,廠方出于初次接觸應用工業(yè)計算機,從運行維護上感到無甚把握,對其可靠性也持懷疑態(tài)度。因此,堅持要求搞備用二次儀表系統(tǒng),院方只好接受了廠方的意見。根據(jù)新線整個調(diào)試過程和近一年來的運行情況來看,最初的顧慮是多余的。無論從N-90系統(tǒng)的可靠性,還是從簡化系統(tǒng)、節(jié)約投資的角度來看,在采用了N-90系統(tǒng)后,不應再搞后備二次儀表系統(tǒng)。

　　(8)電子皮帶秤(德國SCHENCK公司技術(shù))的外控模擬量輸入信號端為接地系統(tǒng),而PCU站AO模件的4～20mA DC,輸出端是非接地系統(tǒng),且有共模電壓。因此設(shè)計時采用4～20mA DC信號制,來傳遞計算機對該電子皮帶秤的喂料控制信號是行不通的,調(diào)試時改成1～5V DC信號制。

　　(9)窯頭看火電視的攝像頭,在投產(chǎn)后不久由于窯頭正壓噴火被燒壞。實際上該產(chǎn)品具有接受外控開關(guān)量信號,使其保護擋板自動下落對鏡頭實施保護的附加功能。原設(shè)計沒有考慮發(fā)揮此功能的作用。廠內(nèi)試圖解決該問題,但是究竟是選取窯頭負壓檢測信號,還是選取高溫風機的跳閘信號來作為保護的動作條件,眾說不一,有待探討。

　　(10)國外進口設(shè)備的安裝施工設(shè)計,出圖深度不夠,謬誤較多?？磥響⒁庠趯膺M口設(shè)備技術(shù)資料的消化和掌握上多下功夫。

5 關(guān)于設(shè)備選型的一致性問題

　　同一類產(chǎn)品,在不同的子項工程中,所選廠家或型號不盡相同,缺乏一致性,給廠方訂貨造成困難。如果按設(shè)備表訂貨,則備品備件的準備量很大,既不便于管理,也占用生產(chǎn)資金較多,維護人員外出培訓安排也較麻煩。如果統(tǒng)一廠家訂貨,又會出現(xiàn)與施工圖不相符的問題,而有些設(shè)備的變動,將引起數(shù)張甚至數(shù)十張圖紙的修改,有的還波及到計算機軟件的修改等,工作量是比較大的!倘若此事處理不妥,則不僅導致現(xiàn)場施工扯皮,影響工程進度;更重要的是在工程竣工投產(chǎn)后,會在諸如竣工圖的繪制、運行維護用圖的準確性和圖紙資料的移交等方面,留下許多難以協(xié)調(diào)解決的問題。例如:

　　(1)直流電機用可控硅傳動裝置,設(shè)計選型分別為北京整流器廠KGSF21、KGSFA21、KGSFC21三種系列,由于生產(chǎn)年代不同,控制原理也不盡相同,其中有的早已不生產(chǎn)了。廠內(nèi)在實際訂貨時,征得院方同意,統(tǒng)一為KGSFA21系列產(chǎn)品。

　　(2)電流、電壓等變換器,圖紙上選用的有上海、北京、天津等各地廠家的產(chǎn)品。還有需要用戶購置電阻、電容等元器件組裝的,例如窯中主傳動測速發(fā)電機電壓變換器,圖示電路太簡單,沒有隔離作用,對計算機AI(Analog Input)模件十分不利。而這種變換器本來就有標準系列產(chǎn)品,廠內(nèi)已經(jīng)選用并做了替換。

　　(3)電動執(zhí)行器、伺服放大器的產(chǎn)家多,外表、尺寸各異,而儀表柜是按天津儀表七廠的架裝變送器的外形尺寸設(shè)計的,致使安裝雜亂。后來幾乎將全部電動執(zhí)行器和伺服放大器統(tǒng)一更換為該廠的伯納德執(zhí)行器,投資很大。

　　產(chǎn)品廠家和型號的離散,使備品備件的準備和管理工作繁雜。這個問題從實質(zhì)上來講反映了專用電控設(shè)備的綜合配套設(shè)計尚有一定差距。對此問題筆者建議:設(shè)計院可否根據(jù)多條2000t/d新型干法生產(chǎn)線的設(shè)計經(jīng)驗和多次參加現(xiàn)場調(diào)試得到的反饋信息,在設(shè)計選型時,爭取盡量統(tǒng)一產(chǎn)家和型號,并在相關(guān)專業(yè)的設(shè)備表上予以注明。

6 結(jié)束語

　　目前國內(nèi)專用電控設(shè)備的電控方式,相當多的產(chǎn)品還停留在過去傳統(tǒng)的控制原理上,不適應集散系統(tǒng)的控制策略和方式,而文中所述問題,僅僅是從設(shè)計角度出發(fā)。為此建議有關(guān)設(shè)計人員通過調(diào)查研究和借助現(xiàn)場調(diào)試積累的經(jīng)驗,對有關(guān)的專用電控設(shè)備生產(chǎn)廠家,加強配套的指導和評價,促使其完善產(chǎn)品功能,以適應當前廣為采用的集散系統(tǒng)的控制策略和方式。

　　由于國內(nèi)集散系統(tǒng)的應用還處于引進消化、實踐探索的過程中,因此要特別重視研究硬件配置和軟件開發(fā)的工作。通過實踐總結(jié)經(jīng)驗教訓,予以完善并逐步得到提高。