论文部分内容阅读
[摘 要]设备故障在生产中总是难以避免的存在，因循环泵管道爆裂漏液而带来的安全事故也是困扰企业发展的一大难题，所以利用循环泵自身的性能特点创造改造条件，形成设备工艺结合的局部自动保护控制系统，弥补生产工艺上的不足.在提升企业自动化方面具有指导意义.
[关键词]爆裂；自动保护；控制系统
中图分类号：TG205 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0184-01
研究背景
自我厂成立以来，始终立足于冶金环保事业，凭借国外先进密闭循环的生产工艺一直走在这一行业前面。这样的一个闭路循环生产系统，在废液污水方面，正常生产时可以实现零排放。但设备在生产时避免不了故障，如果设备故障不加以控制防范就会带来事故。例如这次锌电极车间在正常生产时就由于循环冷卻系统中循环泵出口管道发生爆裂，导致电解循环液从系统中流出，还好车间操作人员及时的发现了这一事故，使流出的废液得到了有效的控制。如果车间操作人员没有及时的发现这一故障及故事，不用半小时大量的电解废液污染物就会到达污水处理，污水工段处理能力有限，极有可能会发生污水溢池外排的重大事故。电解液废液中含大量的重金属还具有强烈的腐蚀性，势必对环境造成重大污染，为工厂带来不可换回的重大损失。
1.解决方案
为预防类似的事故发生，我们根据生产工艺条件和设备性能状况研究解决方案。虽然我们目前不能彻底的解决锌电极车间循环槽管道容易爆裂漏液的问题，但是我们可以有效的防止由于管道爆裂漏液而引发废液外排的污染事故。
由于不知道那一段循环泵管道会爆裂，很难再加装新的监控设备，原设计管道有流量监测，但由于循环泵管道较大，管路较多，循环废液腐蚀性很强，流量计经常容易坏而且出故障率也超高，严重影响操作工对生产的判断，所以不能作为DCS系统联锁控制的条件。但根据以往的数据显示循环泵正常工作时反馈的电流值很稳定，波动不大，循环泵启用方式是定频开关的，当管道爆裂漏液时，根据公式：
I=P/（1.732*U*cosΦ）
cosΦ是在交流电路中，电压与电流之间的相位差（Φ）的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S功率因数的大小与电路的负荷有关，当循环泵负载变化时，感性负载cosΦ就会有变化，所以电流值就会明显的变化，可以利用循环泵自身变频器的电流信号来作为条件源，监控整个循环系统的工作情况，也对循环泵本身工作状况起到了一定的保护作用，可以大大降低泵的故障发生的频率。DCS对循环泵的电流信号原来就存在监测，所以不需要额外的增加新设备，也不需要更换任何设备，从而不用增加任何的生产成本就能有效的解决了管道在爆裂时不能立即停泵导致废液外排的难题。
1.1 程序设计思想
由于循环泵是由操作人员现场进行启动或停止操作的，远程DCS只能对其进行急停控制，且急停一旦输出就处于保持状态，需人仪表维修人员对其进行手动复位后车间操作人员方可再进行就地启动操作。循环泵启动后进入正常工作状态，这时变频器反馈给DCS控制系统的电流值处于稳定状态且在小范内波动，操作人员这时需设定好电流的高高报警和低低报警值再投入紧急停泵联锁开关，DCS系统就会自动对变频器反馈的电流值进行监测，如果电流值高于或低于操作人员设定的高高报警和低低报警值时，DCS系统就会对电机是否出现异常进行5秒钟的判断，如果监测的电流值在5秒钟内恢复正常，说明是由于外部干扰信号所引起的波动，DCS系统这时不需作出处理动作，设备继续正常运行，当监测的电流值大于5秒钟时，说明电机出现异常，可能是爆管导致电机电流波动，DCS系统联锁控制程序响应，输出停泵信号，这时循环泵停止工作。车间操作人员需到现场确定有无事故发生，如是爆管导致电流异常，需要处理事故完后再解除联锁开关，泵信号自动复位，再进行启泵和投联锁操作。如果是无事故发生则可解除联锁开关，泵急停信号自动复位，重新设定电流的高高报警和低低报警值再进行启泵和投联锁操作。在以上程序的设计中同要满足循环泵在没有联锁投入的状态下，要能够正常进行急停操作，不受联锁状态影响。
1.2 设计的程序
在横河CS3000平台上利用逻辑编程LC64功能块编写程序如图（图1）：
2.运行效果
据以往的电流值数据显示，在循环泵管道爆裂漏液前一分钟内DCS系统监测的电流值会比正常运行时的电流值大，当循环泵管道爆裂漏液后一分钟内DCS系统监测的电流值会比正常运行时电流值小，一般变化在2A左右。根据这一变化趋势我们可以模拟试验设计的程序。为了不影响车间的正常生产我们先将设备急停输出端子短接，然后设定好大于循环泵当前电流值的高高报警值，小于循环泵当前电流值的低低报警值。由于目前设备处于正常工作状态，运行反馈的电流值处于一个小幅的正常波动范围内无法改变，但我们可以随时更改报警值来模拟故障。
首先模拟循环泵管道爆裂漏液前，管道压力增大，循环泵运行电流值超过高高报警值，我们用调低高高报警值至泵正常工作电流值以下来模拟，这时DCS系报警信息出现，亮起红色报警信号，同时循环泵紧急停开关被联锁程序执开关闭，正常情况下循环泵就能停止工作，达到了保护管道不爆裂的目的。
再次在其它参数值恢复正常的情况下，模拟循环泵管道爆裂漏液后，管道压力减小，循环泵运行电流值低于低低报警值，我们用调高低低报警值至泵正常工作电流值以上来模拟，这时DCS系报警信息出现，亮起红色报警信号，同时循环泵紧急停开关被联锁程序执开关闭，正常情况下循环泵就能停止工作，这样就起到了发生漏液事故后能立即切断源头防止事故扩散。
3.结束语
技术创新不一定是大刀阔斧的大变革、大改造。技术创新也许只需要有一个好的方法，做一个小小的突破，就可以收获意想不到的成功。这次的技术创新改进没有耗费工厂一分一毫的生产成本就得以实现设备自动检测、自动响应、自动控制，使废液外排的污染事故得到有效的防治。
[关键词]爆裂；自动保护；控制系统
中图分类号：TG205 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0184-01
研究背景
自我厂成立以来，始终立足于冶金环保事业，凭借国外先进密闭循环的生产工艺一直走在这一行业前面。这样的一个闭路循环生产系统，在废液污水方面，正常生产时可以实现零排放。但设备在生产时避免不了故障，如果设备故障不加以控制防范就会带来事故。例如这次锌电极车间在正常生产时就由于循环冷卻系统中循环泵出口管道发生爆裂，导致电解循环液从系统中流出，还好车间操作人员及时的发现了这一事故，使流出的废液得到了有效的控制。如果车间操作人员没有及时的发现这一故障及故事，不用半小时大量的电解废液污染物就会到达污水处理，污水工段处理能力有限，极有可能会发生污水溢池外排的重大事故。电解液废液中含大量的重金属还具有强烈的腐蚀性，势必对环境造成重大污染，为工厂带来不可换回的重大损失。
1.解决方案
为预防类似的事故发生，我们根据生产工艺条件和设备性能状况研究解决方案。虽然我们目前不能彻底的解决锌电极车间循环槽管道容易爆裂漏液的问题，但是我们可以有效的防止由于管道爆裂漏液而引发废液外排的污染事故。
由于不知道那一段循环泵管道会爆裂，很难再加装新的监控设备，原设计管道有流量监测，但由于循环泵管道较大，管路较多，循环废液腐蚀性很强，流量计经常容易坏而且出故障率也超高，严重影响操作工对生产的判断，所以不能作为DCS系统联锁控制的条件。但根据以往的数据显示循环泵正常工作时反馈的电流值很稳定，波动不大，循环泵启用方式是定频开关的，当管道爆裂漏液时，根据公式：
I=P/（1.732*U*cosΦ）
cosΦ是在交流电路中，电压与电流之间的相位差（Φ）的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S功率因数的大小与电路的负荷有关，当循环泵负载变化时，感性负载cosΦ就会有变化，所以电流值就会明显的变化，可以利用循环泵自身变频器的电流信号来作为条件源，监控整个循环系统的工作情况，也对循环泵本身工作状况起到了一定的保护作用，可以大大降低泵的故障发生的频率。DCS对循环泵的电流信号原来就存在监测，所以不需要额外的增加新设备，也不需要更换任何设备，从而不用增加任何的生产成本就能有效的解决了管道在爆裂时不能立即停泵导致废液外排的难题。
1.1 程序设计思想
由于循环泵是由操作人员现场进行启动或停止操作的，远程DCS只能对其进行急停控制，且急停一旦输出就处于保持状态，需人仪表维修人员对其进行手动复位后车间操作人员方可再进行就地启动操作。循环泵启动后进入正常工作状态，这时变频器反馈给DCS控制系统的电流值处于稳定状态且在小范内波动，操作人员这时需设定好电流的高高报警和低低报警值再投入紧急停泵联锁开关，DCS系统就会自动对变频器反馈的电流值进行监测，如果电流值高于或低于操作人员设定的高高报警和低低报警值时，DCS系统就会对电机是否出现异常进行5秒钟的判断，如果监测的电流值在5秒钟内恢复正常，说明是由于外部干扰信号所引起的波动，DCS系统这时不需作出处理动作，设备继续正常运行，当监测的电流值大于5秒钟时，说明电机出现异常，可能是爆管导致电机电流波动，DCS系统联锁控制程序响应，输出停泵信号，这时循环泵停止工作。车间操作人员需到现场确定有无事故发生，如是爆管导致电流异常，需要处理事故完后再解除联锁开关，泵信号自动复位，再进行启泵和投联锁操作。如果是无事故发生则可解除联锁开关，泵急停信号自动复位，重新设定电流的高高报警和低低报警值再进行启泵和投联锁操作。在以上程序的设计中同要满足循环泵在没有联锁投入的状态下，要能够正常进行急停操作，不受联锁状态影响。
1.2 设计的程序
在横河CS3000平台上利用逻辑编程LC64功能块编写程序如图（图1）：
2.运行效果
据以往的电流值数据显示，在循环泵管道爆裂漏液前一分钟内DCS系统监测的电流值会比正常运行时的电流值大，当循环泵管道爆裂漏液后一分钟内DCS系统监测的电流值会比正常运行时电流值小，一般变化在2A左右。根据这一变化趋势我们可以模拟试验设计的程序。为了不影响车间的正常生产我们先将设备急停输出端子短接，然后设定好大于循环泵当前电流值的高高报警值，小于循环泵当前电流值的低低报警值。由于目前设备处于正常工作状态，运行反馈的电流值处于一个小幅的正常波动范围内无法改变，但我们可以随时更改报警值来模拟故障。
首先模拟循环泵管道爆裂漏液前，管道压力增大，循环泵运行电流值超过高高报警值，我们用调低高高报警值至泵正常工作电流值以下来模拟，这时DCS系报警信息出现，亮起红色报警信号，同时循环泵紧急停开关被联锁程序执开关闭，正常情况下循环泵就能停止工作，达到了保护管道不爆裂的目的。
再次在其它参数值恢复正常的情况下，模拟循环泵管道爆裂漏液后，管道压力减小，循环泵运行电流值低于低低报警值，我们用调高低低报警值至泵正常工作电流值以上来模拟，这时DCS系报警信息出现，亮起红色报警信号，同时循环泵紧急停开关被联锁程序执开关闭，正常情况下循环泵就能停止工作，这样就起到了发生漏液事故后能立即切断源头防止事故扩散。
3.结束语
技术创新不一定是大刀阔斧的大变革、大改造。技术创新也许只需要有一个好的方法，做一个小小的突破，就可以收获意想不到的成功。这次的技术创新改进没有耗费工厂一分一毫的生产成本就得以实现设备自动检测、自动响应、自动控制，使废液外排的污染事故得到有效的防治。