云銅艾薩爐控制系統(tǒng)實習報告

實習報告學院：專業(yè)：年級：學生姓名：指導教師：日期：教務處制一、實習時間、地點和內(nèi)容 3二、云銅艾薩爐 32.1艾薩爐的認識 3三、銅冶煉艾薩爐配料系統(tǒng) 53.1配料分析 53.2配料計算過程 63.3倉式配料存在的問題 6原料預處理大，混料成分不均 63.3.2配料控制困難。物料成分波動大 73.3.3.吊車作業(yè)率高 73.4堆取料機在艾薩爐配料中應用探討 7堆取料機的性能 73.4.2堆取料機應用的可行性 73.5備料系統(tǒng) 8四、艾薩爐控制系統(tǒng) 94.1硬件配置 94.2軟件結構 9操作接口軟件 104.2.2實時監(jiān)控軟件． 104.2.3控制功能 10完善艾薩爐燃燒控制程序 11五、銅冶煉余熱鍋爐系統(tǒng) 115.1系統(tǒng)功能 125.2系統(tǒng)結構 125.3控制原理 13汽包水位控制 131、低壓余熱鍋爐汽包水位的一般控制方案如圖5 132、變PID參數(shù)的作用 143、搖爐期間低壓轉爐汽包的水位控制 144、中壓余熱鍋爐汽包水位的控制方案 14六、S7-200 156.1SIMATICS7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大局部構成 156.1.1硬件 156.1.2工業(yè)軟件 15模塊連接形式 16七、總結 17參考文獻 18摘要云銅股份冶煉加工總廠的銅冶煉采用火法冶煉工藝，主要工藝流程為混合銅精礦先進人艾薩爐中熔煉，熔煉產(chǎn)生的冰銅及爐渣混和熔體進入貧化電爐進行沉降別離，再由臥式轉爐將電爐沉降出的冰銅進行吹煉，進一步脫氧脫硫成粗銅、轉爐渣和煙氣。其中粗銅送陽極反射爐精煉．爐渣返電爐。煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收余熱和電收塵器降溫收塵后送到硫酸分廠制酸，余熱鍋爐收下的煙塵經(jīng)破碎后返回電爐，電收塵器收下的煙塵送入電爐。整個工藝過程屬于非線性、時變、復雜耦合，目前尚未能建立數(shù)學模型的生產(chǎn)過程。冶煉生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的高溫煙氣與余熱鍋爐的受熱面進行熱量交換，在汽包中進行汽水別離，產(chǎn)出低壓及中壓飽和蒸汽，供蒸汽發(fā)電及全廠生產(chǎn)用汽．實現(xiàn)余熱利用，到達節(jié)能減排的目的。關鍵詞：銅冶煉；余熱鍋爐；艾薩爐配料；控制系統(tǒng)云南銅業(yè)實習一、實習時間、地點和內(nèi)容2011-3-02，了解PLC-200CPU和擴展模塊、通訊和網(wǎng)絡功能等。2011-3-09，云銅股份冶煉加工總廠的銅冶煉采用火法冶煉工藝，主要工藝流程為混合銅精礦先進人艾薩爐中熔煉，熔煉產(chǎn)生的冰銅及爐渣混和熔體進入貧化電爐進行沉降別離，再由臥式轉爐將電爐沉降出的冰銅進行吹煉，進一步脫氧脫硫成粗銅、轉爐渣和煙氣。其中粗銅送陽極反射爐精煉．爐渣返電爐。煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收余熱和電收塵器降溫收塵后送到硫酸分廠制酸，余熱鍋爐收下的煙塵經(jīng)破碎后返回電爐，電收塵器收下的煙塵送入電爐。整個工藝過程屬于非線性、時變、復雜耦合。二、云銅艾薩爐2.1艾薩爐的認識2011-3-9艾薩爐體積小，反響速度快，熔煉效率高，節(jié)省二次能源，環(huán)保效果好在澳大利亞的芒特艾薩、美國的賽浦路斯等廠的實踐證明比傳統(tǒng)的火法工藝先進，適合云南銅業(yè)股份電爐流程的改造要獲得更好的經(jīng)濟效益，日常的生產(chǎn)操作和工藝控制將是降低本錢的重要環(huán)節(jié)。降低生產(chǎn)本錢可以從低消耗、高產(chǎn)出著手，包括：控制好渣型、冰銅品位、爐子的操作，從作業(yè)率高、產(chǎn)量高、設備壽命長、人力投入少等方面由于艾薩爐及其工藝減少了煉前處理〔如：電爐流程的燒結工序〕，因此許多指標的控制都轉變?yōu)榭刂瓢_爐的熔池反響。世界有色金屬工業(yè)多年來采用了由澳大利亞蒙苔艾薩公司開展的艾薩熔煉法和艾薩電解法等先進技術，使得生產(chǎn)效率大大提高。艾薩爐采用襯有耐火磚的平頂圓形爐體。噴槍由爐頂插入爐內(nèi)，向爐中的熔融體內(nèi)的渣、冰銅和金屬的混合物噴射氣體、氧氣和燃料，形成強烈的攪拌流體，保證原料和氧氣間的快速反響。爐內(nèi)熔渣濺起時在噴槍上形成掛層，保護了噴槍露出熔融體局部不受強烈腐蝕環(huán)境的損壞。艾薩爐的產(chǎn)品冰銅、金屬和渣的混合物從爐底部帶有冷卻水套的排礦口排出，進入沉淀爐，利用冰銅和渣的不同比重別離。艾薩熔煉法的特點在于其獨特的噴槍低壓旋渦器設計和多年來蒙苔艾薩銅冶煉廠積累的豐富的實際操作經(jīng)驗。云南銅業(yè)股份1999年3月21日與澳大利亞MIMPT公司簽訂引進艾薩法銅熔煉技術合同．于同年9月破土開工，2001年設備開始安裝，2002年5月9日爐子點火，15日投料生產(chǎn)，實現(xiàn)了艾薩爐一次投產(chǎn)成功。艾薩爐一次投產(chǎn)成功，不但為提高產(chǎn)能打下堅實的根底，降低了能耗，而且把總硫利用率提高到了92％以上，為解決環(huán)境污染問題創(chuàng)造了有利條件，同時還提高了公司技術和裝備水平。經(jīng)過28個月的正常生產(chǎn)．艾薩爐系統(tǒng)于2004年9月11日完成了第一爐期的生產(chǎn)。第二爐期經(jīng)過近個月的建設，系統(tǒng)于2005年2月25日投入第二爐期的生產(chǎn)。艾薩爐在運行了34個月后進入第二次檢修。34個月的爐期，再創(chuàng)爐壽新高。圖1為云南銅業(yè)〔集團〕的艾薩爐圖1云銅艾薩爐云銅艾薩爐髙65米，共15層。云南銅業(yè)〔集團〕公司通過對艾薩銅熔煉爐的引進消化吸收和二次創(chuàng)新，創(chuàng)造了在全球8座同類爐子中體積最大、廠房占地最小、余熱鍋爐結構最合理、建設周期最短、達產(chǎn)達標用時最短、第一期爐齡最長的世界紀錄，運行4年多來各項技術經(jīng)濟指標均處于世界領先水平，實現(xiàn)了對富氧頂吹煉銅技術的完善和重大技術跨越。三、銅冶煉艾薩爐配料系統(tǒng)云銅艾薩爐倉式配料不僅較好地解決了國內(nèi)銅精礦成分復雜的問題，很好地利用了進口銅精礦成分較穩(wěn)定的特性，而且使配料吊車的作業(yè)率降低了25％～30％。但是。幾年來的生產(chǎn)實踐說明．艾薩爐倉式配料仍然難以解決配料成分波動性較大的問題。本文根據(jù)云銅艾薩爐原料的特點，結合現(xiàn)有配料設施，探討應用堆取料機實現(xiàn)配料．進一步提高配料成分穩(wěn)定性的可行性。3.1配料分析在艾薩爐的熔池反響中：生產(chǎn)效率、熱平衡、爐渣性質(zhì)是操作控制的主要內(nèi)容，要獲得高的生產(chǎn)效率，須在控制好爐渣性質(zhì)和熱平衡的根底上，增加產(chǎn)量，降低消耗爐渣的性質(zhì)主要是討論渣的化學成份、粘度、熔點、酸堿性等特性在工藝和原料確定的條件下，艾薩爐內(nèi)主要是硅、鐵渣的性質(zhì)，在富氧噴入渣層后的反響中，會多產(chǎn)生一定量的Fe3O4使渣的粘度升高渣中氧的透氣性很關鍵，透氧性差那么氧化反響速度,下降，溫度下降，易產(chǎn)生泡沫渣，生產(chǎn)效率隨之下降，嚴重時，停料保溫處理爐況所以，要求配料工作要做到：1.物料成份分析準確、穩(wěn)定，主要元素成份穩(wěn)定在＜±0.5％；2.園盤穩(wěn)定給料，電子稱稱量精確度＜±1％；渣型〔Fe／SiO2〕須穩(wěn)定在一個較窄的范圍內(nèi)，同時要求一定的工藝、操作控制水平配料工作中，頭兩條是新投入的設備的根本性能所保證的，第3條是日常工作中須經(jīng)常對Fe／SiO2進行計算、檢驗和控制因此配料計算的日常核心工作內(nèi)容是渣型計算在熔池反響正常操作的前提下，加減煤或油保持所需的熱平衡關于渣型的控制，經(jīng)過推導可以得到渣型的計算公式：A*=[Fe]／[SiO2]={Fe-Cu(68.62/[Cu]-0.985)}/SiO2［Cu］—冰銅中的銅的質(zhì)量百分比；Cu—原料中的銅的質(zhì)量百分比；［SiO2］—渣熔體中的鐵的質(zhì)量百分;Fe—原料中的鐵的質(zhì)量百分比；SiO2—原料中的二氧化硅的質(zhì)量百分比公式推導條件：〔1〕冰銅中硫的含量在23%-24%之間，取含硫值為23.34%；〔2〕冰銅中FeS+CuS 占90%-95%,取值93%;〔3〕冰銅品位值取60%，也就確定了總脫硫率；〔4〕冰銅含銅的直收率為98.5%如圖3數(shù)學模型動作過程：圖3數(shù)學模型動作過程圖3.2配料計算過程工藝控制要求：1.渣型；嚴格按[Fe]／[SiO2]左右要求；2.冰銅品位：由熔池反響控制，它的波動將影響渣型和生產(chǎn)秩序，在此用設計值60%,；3.爐溫：在快速反響過程中，穩(wěn)定控制爐溫是個關鍵，由熱平衡計算的用煤量通過二次配料參加，煤的比例數(shù)據(jù)需要隨時從艾薩爐計算機傳送到配料計算機!第一次計算：當條件輸入，以最新原料成份或分析結果輸入后〔由X熒光室傳送〕經(jīng)操作員站確認后開始進行計算原料按礦種在計算機內(nèi)分區(qū)擺放，以大平衡配比為第一配料進行計算，在計算機內(nèi)存放的大平衡配比，已考慮了金屬量和礦量，能適應生產(chǎn)變化的需要煤的比例由艾薩爐的計算機根據(jù)配比的原料物相組成計算出來后傳送給配料系統(tǒng)的計算機，待配好的料有分析數(shù)據(jù)后再進行校正!計算機內(nèi)有固定格式，根據(jù)成份分礦種擺放，大平衡配比需有多種情況與礦種情況對應，或以第一種情況為準，當缺少某一礦種時按各種礦比例分配缺少這一礦種的比例，缺少的某一礦種，按比例及配料總數(shù)量換算出該礦種的少配入的數(shù)量加在該礦種的總量上，以此來提高今后該種礦配比的比例，增加的比例按各種礦比例對應減少計算機根據(jù)輸入的礦種選擇對應關系，不管是哪一種情況，進行配料計算后得到的數(shù)據(jù)均采用下面的判別式進行判別：A*=[Fe]／[SiO2]={Fe-Cu(68.62/[Cu]-0.985)}/SiO2A*在1.13-1.23之間，A*＜1.13減白沙比例0.65，假設白沙比例不夠，比例三倍數(shù)減氧化礦，減去的比例加在：1.Cu在在±1范圍內(nèi)時，加在硫精礦上；含Cu在±1范圍外，高時加在金精礦上，低時加在銅精礦或高含銅進口礦上"。A*＞1.20加氧化礦，相應減去銅精礦和硫精礦比例〔硫礦占70％，銅礦占30％〕3.3倉式配料存在的問題艾薩爐倉式配料主要過程為成分變化大的國內(nèi)銅精礦先通過吊車進行堆式二次配料．然后再搭配進1#、3#銅精礦進行倉式配料．該配料方式存在一定的問題。3.3.1原料預處理大，混料成分不均國內(nèi)銅原料礦種多，成分變化大，其中4個主要元素Cu、Fe、S、SiO2的成分變化都在10％以上，這樣的原料需經(jīng)過預先混勻(堆式二次配料)處理才能用于倉式配料。從2006年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，需要進行預處理的銅精礦量到達70萬t。目前堆式二次配料的主要問題為：配料采用抓斗吊車進行，人工操作不易實現(xiàn)混勻：國內(nèi)銅精礦成分變化大，難于到達混料成分均勻的目的。3.3.2配料控制困難。物料成分波動大(1)原料中的雜物在卸礦和配料過程中均難于去除，雜物對倉式配料的穩(wěn)定給料影響較大，造成配料難于控制。(2)倉式配料采取在線連續(xù)配料方式，配料過程中出現(xiàn)給料偏差時，無法對偏差進行消除。3.3.3.吊車作業(yè)率高配料吊車的作業(yè)數(shù)量是艾薩爐生產(chǎn)量的3倍，吊車的作業(yè)率最高達90％以上。3.4堆取料機在艾薩爐配料中應用探討3.4.1堆取料機的性能斗輪堆取料機是利用斗輪連續(xù)取料．帶式輸送機連續(xù)堆料的裝卸機械。它是散狀物料(散料)儲料場內(nèi)的專用機械．可與帶式輸送機組成儲料場運輸機械化系統(tǒng)，生產(chǎn)能力每小時可達l萬多噸。斗輪堆取料機有堆料和取料兩種作業(yè)方式。堆料由帶式輸送機運來的散料經(jīng)尾車卸至臂架上的帶式輸送機，從臂架前端拋卸至料場。取料是通過臂架回轉和斗輪旋轉連續(xù)實現(xiàn)的。3.4.2堆取料機應用的可行性(1)3#、4#精礦倉可以實現(xiàn)多種物料的倉式配料。(2)配出的物料可利用現(xiàn)有的物料運輸流程。(3)不破壞現(xiàn)有物料運輸系統(tǒng)，當堆取料機出現(xiàn)故障時可直接進行倉式配料。(4)改造可以在生產(chǎn)的狀況下進行，不影響生產(chǎn)正常進行。通過3#、4#礦精礦倉完成倉式配料．配出的物料經(jīng)過轉運站進入現(xiàn)上料系統(tǒng)的9#皮帶運輸機，然后連接到堆取料機的皮帶運輸機上面．最終實現(xiàn)堆料和混料功能。根本流程如下：(1)原料卸礦：進廠原料(火車皮和汽車)通過3#、4#中精礦倉的抓斗吊車完成卸礦：汽車礦通過檢驗系統(tǒng)進入3#精礦倉。(2)原料堆放和儲藏：卸下的原料按不同的礦種分倉堆放。(3)倉式配料：通過3#、4#礦精礦倉內(nèi)配置的配料倉進行倉式配料。倉式配料時，可以對入爐料成分進行初步控制．配料方式比擬靈活。(4)物料轉運：3#、4#精礦倉完成倉式配料的混合物料通過礦皮帶轉運站。在9#皮帶運輸機的中部被卸料器卸下．進入振動篩完成雜物、塊料與原料的別離．然后再通過皮帶運輸機送到堆取料機。(5)堆取料機的堆式配料：3#、4#精礦倉配出的成分不是很均勻的混合物料．通過堆取料機在堆料場地上進行堆料和混勻。(6)物料再次混勻：如果要求人爐料成分穩(wěn)定性較高，可以再次進行混勻作業(yè)。(7)物料運輸：配好的物料可利用堆取料機直接取料后運輸?shù)揭粋€中間料倉內(nèi)。然后通過圓盤給料機進入上料系統(tǒng)。(8)備用配料系統(tǒng)：在改建堆配料場時，不對原有物料運輸系統(tǒng)進行大的改變．繼續(xù)保存原有配料功能。3.5備料系統(tǒng)原備料系統(tǒng)有兩個精礦倉，精礦存儲量40000t左右，考慮到艾薩爐投入后產(chǎn)能擴大，備料系統(tǒng)進行了擴建，新建3#、4#精礦倉(30mxl50m)，儲礦量40000～45000t。沿用原有的一個熔劑倉和煤倉，向艾薩爐供煤和熔劑。配料采用抓斗吊車配料。對原有的6個中間精礦倉進行改造，改造后4個作為中間精礦倉，1個作為中間煤倉，1個作為中間熔劑倉。實行二次補煤，大局部的煤通過煤倉在中間精礦倉之前與精礦混合，少量的煤直接運至中間煤倉用于艾薩爐爐溫微調(diào)。大局部熔劑在精礦倉內(nèi)和精礦搭配，少量的熔劑運至中間熔劑倉用于艾薩爐渣型微調(diào)。中間精礦倉下配置制粒機對混合精礦進行制粒，新增兩臺巾5．5m制粒機，共計4臺65．5In制粒機。圖2銅生產(chǎn)工藝流程四、艾薩爐控制系統(tǒng)4.1硬件配置艾薩工藝從上料子系統(tǒng)、冷卻水子系統(tǒng)、供風子系統(tǒng)、供油子系統(tǒng)到爐子本體，流程長，監(jiān)控對象多。根據(jù)工藝特點和各子系統(tǒng)的實際地理分布位置，本套控制系統(tǒng)設3臺操作員站、1臺工程師站、3個現(xiàn)場控制站及系統(tǒng)網(wǎng)絡。系統(tǒng)硬件結構圖3圖3艾薩爐DCS系統(tǒng)結構示意圖4.2軟件結構(1)專業(yè)+級工作站(Professionalplus工作站)軟件包。(2)專業(yè)級工作站(Professional工作站)軟件包。(3)操作級工作站軟件包。操作級工作站軟件包，向操作員提供操作接口功能。(4)基站軟件包?；拒浖试S系統(tǒng)組態(tài)工程師根據(jù)需要配置DeltaV系統(tǒng)工作站。4.2.1系統(tǒng)的操作接口軟件為設備的操作控制和監(jiān)視提供了多種軟件工具：(1)操作接口界面。(2)事件日志。(3)診斷工具。(4)報警管理。(5)趨勢分析。(6)Excel插件(一種制表軟件)。4.2.2艾薩爐的控制系統(tǒng)實時監(jiān)控軟件由澳大利亞的MIPAC公司進行設計、組態(tài)、調(diào)試。主要依據(jù)是澳大利亞MIMPT公司在本國艾薩爐上多年的成功工藝控制模型．與云銅的歷次設計審查、技術協(xié)議要求及技術合同規(guī)定的內(nèi)容。4.2.3本系統(tǒng)具備DCS常規(guī)的工藝流程監(jiān)測．工藝參數(shù)檢測、顯示、報警，設備狀態(tài)顯示，設備聯(lián)鎖控制，回路自動調(diào)節(jié)控制等功能。主要的控制功能如下：(1)上料系統(tǒng)。實現(xiàn)了上料流程設備的順序啟動、停車聯(lián)鎖控制，銅精礦、煤和熔劑的自動稱量控制和原料配方控制，輸送皮帶的跑偏、撕裂等報警，料倉振打器自動控制等。(2)噴槍卷揚系統(tǒng)。實現(xiàn)了噴槍手動、自動的快速、慢速和蠕動提升／下放控制，噴槍聯(lián)鎖控制，噴槍準確定位控制，噴槍重量監(jiān)測。(3)噴槍端部壓力控制系統(tǒng)。能自動顯示、調(diào)節(jié)噴槍在熔池內(nèi)的深度。(4)燃燒控制系統(tǒng)。實現(xiàn)了熔煉氧氣、煤燃燒氧氣、油燃燒氧氣、工藝用風、二次燃燒空氣的自動／串級控制。(5)溫度控制系統(tǒng)。實現(xiàn)了熔池、耐火磚和煙氣溫度的自動檢測、報警。(6)爐子冷卻水控制系統(tǒng)。(7)風機控制系統(tǒng)。能對艾薩爐風機進行遠程加載、卸載，壓力設定，并實時監(jiān)測風機的主要運行參數(shù)。(8)保溫燒嘴系統(tǒng)。實現(xiàn)了對保溫燒嘴的燃燒控制，還對燒嘴卷揚機進行自動控制。(9)外圍設備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。對艾薩爐余熱鍋爐、貧化電爐、氧氣站、硫酸風機、收塵風機等保持信號聯(lián)系，使操作員能實時了解前后工序及相關配套系統(tǒng)的運行情況。(10)分析數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)。與配料DCS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊．能同時得到熒光分析儀傳給配料DCS的分析數(shù)據(jù)，使操作員能及時掌握原料成分、冰銅品位等相關的分析數(shù)據(jù)，正確指導生產(chǎn)。(11)現(xiàn)場設備狀態(tài)監(jiān)測。4.2.4艾薩熔煉高強度快速冶煉的特性，要求艾薩爐入爐料量及料成分穩(wěn)定供應。料量或料成分的波動都將導致熔池溫度波動、操作困難。由于云銅艾薩爐暫沒有實現(xiàn)溫度自動控制，而爐子加煤量、加油量需要人工輸人調(diào)整．操作工還要不時地調(diào)整富氧濃度，才能維持熔池溫度波動在可接受范圍內(nèi)。如果入爐料量不斷波動．勢必造成不斷地調(diào)整加煤量、加油量和富氧濃度。假設料量波動超出可控制范圍．爐溫及爐內(nèi)反響將失去控制，即使操作工頻繁地調(diào)整以上參數(shù)維持熔池溫度在一定范圍．也將造成爐溫、渣型和冰銅品位的大幅波動。進而影響工藝穩(wěn)定、縮短爐子壽命。MIM的實踐證明，料量的波動會產(chǎn)生加料損失。而料量的穩(wěn)定可提高爐子的有效熔煉速率。(1)在MIM公司，MIPAC公司的原設計中，云銅公司的艾薩爐熔煉燃燒所需氧氣總量是通過計算以下要素的總和而得出：熔煉氧氣；煤燃燒氧氣；油燃燒氧氣。其中熔煉氧氣是與精礦反響所需的氧氣數(shù)量。精礦的總噸數(shù)是1〞、2。、5。、6。皮帶電子稱的瞬時料量之和。送人爐子的氧氣量與4臺皮帶電子稱的瞬時料量之和按一定的氧料比進行串級計算和控制。(2)通過對MIPAC公司的DCS控制程序進行分析后認為，將料量按氧料比進行串級計算和控制的方式進行適當?shù)男薷摹?3)該善后的效益：穩(wěn)定了爐溫，提高了爐壽；減少了燃油消耗；每月減少燃油消耗2萬L；穩(wěn)定了氧氣站運行，提高了空分工藝的穩(wěn)定性；減少了相關調(diào)節(jié)閥的動作頻率，降低了儀表的維護費用；穩(wěn)定了余熱鍋爐運行。降低了煙塵率，減輕煙道粘結及降低了鍋爐管束的磨損速度。五、銅冶煉余熱鍋爐系統(tǒng)目前，總廠銅冶煉火法工藝余熱蒸汽管網(wǎng)由9臺低壓余熱鍋爐(電爐1臺、轉爐5臺、反射爐3臺)，11個低壓汽包，及4臺中壓余熱鍋爐(轉爐2臺、陽極爐2臺)，2個中壓汽包、2個除氧器構成。由于總廠銅冶煉工藝的一些特殊生產(chǎn)情況，使得不同設備的余熱鍋爐存在以下特點：(1)對轉爐吹煉而言，每吹煉一爐銅，需屢次搖爐。鍋爐煙氣不穩(wěn)定，不同生產(chǎn)周期產(chǎn)生的熱量也不同，這樣就造成熱源變化極大，余熱鍋爐汽包水位波動劇烈．經(jīng)常出現(xiàn)“假水位〞。(2)中壓轉爐余熱鍋爐蒸汽的蒸發(fā)量不穩(wěn)定，鍋爐壓力頻繁升降，造成鍋爐給水泵供水壓力同步反方向頻繁變化，使鍋爐水位不能穩(wěn)定保持，給鍋爐運行帶來了極大的不平安隱患。3)11個低壓汽包共用1套供水裝置，由于汽包所處位置不在同一層平面上，供水壓力和流量缺乏時，會造成嚴重的搶水現(xiàn)象。5.1系統(tǒng)功能低壓和中壓余熱鍋爐自動給水控制系統(tǒng)分別采用浙江中控技術的SUPCONJX一300XDCS和WebFieldECS一100DCS．完成對生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的有效控制。其實現(xiàn)的系統(tǒng)功能如下：〔1〕低壓余熱鍋爐汽包給水系統(tǒng)的監(jiān)測及控制。包括電爐、轉爐、反射爐的汽包水位自動控制，轉爐在搖爐期間的汽包水位自動控制，水泵聯(lián)鎖控制以及汽包給水壓力自動控制?！?〕中壓余熱鍋爐汽包給水系統(tǒng)的監(jiān)測及控制。包括轉爐、陽極爐的汽包水位自動控制，汽包蒸汽壓力控制，循環(huán)水泵聯(lián)鎖控制?！?〕中壓余熱鍋爐除氧器系統(tǒng)的監(jiān)測與控制。包括轉爐、陽極爐的除氧器壓力、水位控制，給水泵聯(lián)鎖控制以及出口壓力控制?！?〕中壓余熱鍋爐煙氣溫度的監(jiān)測。〔5〕生產(chǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)相對集中的實時顯示及報警?！?〕32藝流程圖對生產(chǎn)工藝流程的直觀顯示及對設備的操作控制?！?〕DCS報表。DCS余熱控制系統(tǒng)總組態(tài)如圖4：圖4DCS余熱控制系統(tǒng)總組態(tài)5.2系統(tǒng)結構余熱鍋爐自動給水控制系統(tǒng)由工程師站、操作員站、現(xiàn)場控制站、繼電器端子柜及相應的過程控制網(wǎng)絡等組成。其系統(tǒng)結構如圖十五所示。工程師站內(nèi)部裝有相應的組態(tài)平臺和系統(tǒng)維護工具，可通過系統(tǒng)組態(tài)平臺生成適合于生產(chǎn)工藝要求的應用系統(tǒng)。功能包括：系統(tǒng)生成、數(shù)據(jù)庫結構定義、程序編制、操作組態(tài)、流程圖畫面組態(tài)、報表程序編制、系統(tǒng)維護等。操作員站提供操作員完成過程監(jiān)控管理的人機界面，機內(nèi)裝有經(jīng)工程師站組態(tài)編譯無誤后傳送過來的流程圖、監(jiān)控程序文件等，有多窗口畫面顯示功能，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程信息集中顯示、操作和管理。現(xiàn)場控制站是控制系統(tǒng)直接與現(xiàn)場設備進行信息交互的I／0處理單元，由主控卡、數(shù)據(jù)轉發(fā)卡、I／0卡件、電源模塊、接線端子板及內(nèi)部I／O總線等組成，用于完成整個系統(tǒng)在實時運行中的信息采集、控制輸出、現(xiàn)場儀表電源供應等。站內(nèi)大局部卡件按控制要求進行了冗余配置，確保系統(tǒng)可靠運行。繼電器端子柜用于安裝DCS所需的繼電器、空氣開關，并實現(xiàn)中間端子柜的功能。過程控制網(wǎng)絡SCnetII實現(xiàn)工程師站、操作站和現(xiàn)場控制站的連接．完成信息、控制命令的傳輸與發(fā)送，并采用雙重化冗余工業(yè)以太網(wǎng)設計，使得信息傳輸可靠、高速。5.3控制原理5.3.1汽包水位控制1、低壓余熱鍋爐汽包水位的一般控制方案如圖5圖5余熱鍋爐自動給水控制系統(tǒng)結構圖由于低壓余熱鍋爐自動給水控制為改造工程，考慮到原有工藝參數(shù)檢測儀表存在一定的缺陷，還有在銅冶煉的不同生產(chǎn)周期中，爐溫對相應汽包水位的影響為轉爐較大，而電爐、反射爐較小的情況，為了抑制汽包“虛假水位〞對調(diào)節(jié)過程的影響，在控制方案選擇時．轉爐汽包水位控制采用以蒸汽流量作為前饋信號的三沖量串級變PID參數(shù)加特殊規(guī)那么控制的調(diào)節(jié)方案；而電爐、反射爐汽包水位控制采用單沖量變PID參數(shù)加特殊規(guī)那么控制的調(diào)節(jié)方案。實踐證明。兩種不同的控制方案對各自的控制對象〔汽包水位〕均有很好的調(diào)節(jié)作用，特別是針對特定對象而采取的規(guī)那么控制。對汽包水位的穩(wěn)定調(diào)節(jié)起到了至關重要的作用。在串級控制方案中采用兩個單回路串聯(lián)加前饋的形式，增加了系統(tǒng)的靈活性，提高了控制精度，簡化了程序。低壓轉爐汽包水位前饋三沖量串級控制系統(tǒng)方框圖如圖6所示。圖6低壓轉爐汽包水位控制方框圖2、變PID參數(shù)的作用采用單沖量或是前饋、串級三沖量來控制汽包水位是一種經(jīng)典的控制理論，但照搬這一理論用在銅冶煉低壓余熱鍋爐汽包水位控制上并沒有取得理想的效果。表現(xiàn)為：假設將PID參數(shù)用得稍強一點那么系統(tǒng)出現(xiàn)頻繁震蕩，假設將PID參數(shù)用得稍弱一點那么有時又不能很好地控制水位。也就是說冶煉過程對汽包水位的擾動太大且不是一種固定的模式，因此不存在一組適應全過程的PID參數(shù)。結合現(xiàn)場經(jīng)驗，經(jīng)反復編程實現(xiàn)，最終采用變PID加規(guī)那么的控制方式，即在不同水位范圍內(nèi)．對PID回路使用不同的PID參數(shù)。特別是針對不同爐子的汽包使用不同的控制規(guī)那么。收到理想的效果——水位穩(wěn)定、調(diào)節(jié)閥動作次數(shù)減少，閥門使用壽命延長。3、搖爐期間低壓轉爐汽包的水位控制轉爐搖爐期間是轉爐汽包水位控制的特殊時期。這段時期由于轉爐停止吹煉，爐口搖離煙罩，導致沉塵室及煙道溫度大幅度下降，從而使汽包水位急劇下降，蒸發(fā)量大幅度減小。針對這一情況，本系統(tǒng)在搖爐期間對汽包給水采用物質(zhì)平衡原理控制。即當搖爐信號到來時．讓汽包的給水流量等于蒸汽流量，這一過程持續(xù)到搖爐信號消失且轉爐進行正常吹煉為止。這樣就保證了汽包水位在搖爐信號到來前與搖爐信號結束后一致。4、中壓余熱鍋爐汽包水位的控制方案采用以汽包蒸汽流量為前饋信號．汽包給水流量和