范旭庚

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

1 背景簡介

球團(tuán)煙氣利用活性焦吸收煙氣中的SO2，以達(dá)到煙氣SO2達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，工藝流程主要由活性焦吸附系統(tǒng)、活性焦解析再生系統(tǒng)、活性焦循環(huán)輸送系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、硫酸生產(chǎn)工藝系統(tǒng)等組成。煙氣SO2通過吸附塔被活性焦吸收，附著SO2的活性焦通過吸附塔底卸料器、解析塔鏈斗機(jī)和解析塔頂卸料器輸送到解析塔，高溫將SO2解析出來后活性焦通過解析塔底卸料器、振動(dòng)篩、吸附塔鏈斗機(jī)和吸附塔頂卸料器輸送到吸附塔，解析氣輸送到制酸區(qū)，如此反復(fù)循環(huán)。此過程中物料循環(huán)尤為重要，物料循環(huán)速度需要與工藝中其他環(huán)節(jié)相匹配，其失控會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞、設(shè)備積料和塔溫升高等一系列問題。工藝流程圖如圖1所示。

脫硫吸附解析系統(tǒng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的變頻器、E3等設(shè)備都受到D網(wǎng)的監(jiān)視和控制，而集控室監(jiān)控畫面需要通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與C網(wǎng)和D網(wǎng)的通信以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作現(xiàn)場設(shè)備的目的，主控室下達(dá)指令，C網(wǎng)PLC程序執(zhí)行指令并向D網(wǎng)發(fā)出命令，D網(wǎng)所監(jiān)控變頻器、E3等設(shè)備接受命令信號(hào)并做出反應(yīng)，現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及重要參數(shù)再通過網(wǎng)絡(luò)返回顯示到主控畫面。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)

脫硫自動(dòng)控制系統(tǒng)采用A-B的ControlLogix控制系統(tǒng)。ControlLogix通過以太網(wǎng)模塊和EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，以太網(wǎng)以樹型結(jié)構(gòu)通過交換機(jī)實(shí)現(xiàn)與C網(wǎng)、D網(wǎng)等設(shè)備建立連接，C網(wǎng)、D網(wǎng)等設(shè)備通過E網(wǎng)交換機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)相互通信，如下圖2所示：

圖2 脫硫制酸系統(tǒng)E網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖

3 故障及影響

物料循環(huán)系統(tǒng)主要包括吸附塔、解析塔鏈斗機(jī)，吸附塔底、吸附塔頂卸料器，卸料器電動(dòng)推桿、解析塔頂卸料器、長軸卸料器、解析塔底卸料器以及振動(dòng)篩。各鏈斗機(jī)、吸附塔底卸料器和解析塔長軸卸料器由AB變頻器控制，其他卸料器，電動(dòng)推桿等設(shè)備由E3控制，變頻器啟動(dòng)為脈沖信號(hào)，E3啟動(dòng)為電平信號(hào)。

在球團(tuán)脫硫的生產(chǎn)調(diào)試階段，出現(xiàn)過兩次突發(fā)情況，第一次C網(wǎng)突然斷電，第二次主控畫面突然癱瘓，經(jīng)查是C網(wǎng)網(wǎng)線松動(dòng)導(dǎo)致斷網(wǎng)，兩次故障都造成了不同程度的損失，故障發(fā)生后會(huì)造成以下影響：

（1）集控室失去操作權(quán)，無法通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作現(xiàn)場設(shè)備。

（2）通過現(xiàn)場及時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)物料循環(huán)系統(tǒng)中變頻器控制設(shè)備仍保持運(yùn)行狀態(tài)，其它各設(shè)備停止運(yùn)行。

（3）一切報(bào)警、連鎖（包括鏈斗機(jī)限位、頂部料倉的高低料位報(bào)警、各電動(dòng)推桿卸料器之間連鎖等）失去作用，鏈斗機(jī)限位失效會(huì)導(dǎo)致鏈斗機(jī)受損。

（4）因?yàn)榻馕鏊L軸卸料器、吸附塔鏈斗機(jī)、吸附塔底卸料器和解析塔鏈斗機(jī)仍在保持運(yùn)行，而刮板機(jī)以及塔頂各設(shè)備都已停止運(yùn)行，這就造成了解析塔底卸料器積料，長軸卸料器過載停機(jī)，振動(dòng)篩積料，解析塔鏈斗機(jī)底部刮板機(jī)、吸附塔鏈斗機(jī)頂部刮板機(jī)積料過載停機(jī)，鏈斗機(jī)不同程度受損。

（5）因?yàn)楝F(xiàn)場已經(jīng)處于失控狀態(tài)，為了減小損失，只能對(duì)運(yùn)行設(shè)備強(qiáng)制斷電，集控室緊急通知維護(hù)單位對(duì)所有設(shè)備下電。

（6）所有設(shè)備斷電停機(jī)后，及時(shí)組織對(duì)積料清理，對(duì)受損設(shè)備修理復(fù)原，同時(shí)解決斷網(wǎng)問題。

（7）球團(tuán)煙氣通過增壓風(fēng)機(jī)送入吸附塔，其中SO2氣體被活性焦吸收，吸附SO2的活性焦輸送到解析塔解析出SO2氣體，這個(gè)過程需要對(duì)吸附解析塔內(nèi)溫度嚴(yán)格控制，而任何的意外（煙氣量的變化、通入煙氣的溫度、物料循環(huán)中斷不能及時(shí)恢復(fù)）都會(huì)導(dǎo)致塔內(nèi)溫度波動(dòng)，塔內(nèi)溫度升高可能會(huì)造成活性焦燃燒，接下來就會(huì)一發(fā)不可收拾（停產(chǎn)排焦、塔體和各設(shè)備因高溫受損、重新裝焦投產(chǎn)）。雖然調(diào)試階段并未往塔內(nèi)通煙氣，但從通氣投產(chǎn)后塔溫的控制難度來看，C網(wǎng)斷網(wǎng)將是投產(chǎn)后的一大隱患。

4 解決方案及效果

C網(wǎng)通訊中斷故障雖然不會(huì)頻繁出現(xiàn)，但遇到一次就會(huì)造成很大損失，所以針對(duì)此故障需要做出應(yīng)急方案，以保證在通訊中斷的這段時(shí)間設(shè)備不會(huì)受損。

經(jīng)過和生產(chǎn)技術(shù)人員共同討論，結(jié)合工藝和設(shè)備，提出下方案。

（1）故障發(fā)生后，人為對(duì)設(shè)備緊急斷電，并及時(shí)解決C網(wǎng)故障。

（2）故障發(fā)生后，物料循環(huán)系統(tǒng)所有設(shè)備連鎖停機(jī)，并及時(shí)解決C網(wǎng)故障。

（3）故障發(fā)生后，保證吸附塔底卸料器，長軸卸料器停止運(yùn)行，各鏈斗機(jī)保持運(yùn)行，并盡快解決C網(wǎng)故障。

最終決定采取第三方案，因?yàn)槲锪涎h(huán)系統(tǒng)的設(shè)備控制程序都是在C網(wǎng)PLC編譯的，所以集控室監(jiān)控畫面只有通過C網(wǎng)PLC才能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，C網(wǎng)通訊中斷后意味著物料循環(huán)系統(tǒng)的癱瘓。

為了實(shí)現(xiàn)方案預(yù)想目的，分別在C網(wǎng)PLC和物料循環(huán)系統(tǒng)變頻器所在的兩段D網(wǎng)PLC增加程序，使該兩段D網(wǎng)對(duì)C網(wǎng)狀態(tài)時(shí)刻監(jiān)測，C網(wǎng)PLC每0.5秒發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，D網(wǎng)PLC接收該信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行判斷，如果5秒內(nèi)接收不到該信號(hào)，則判斷C網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中斷故障，這時(shí)斷網(wǎng)程序?qū)?duì)吸附塔底卸料器和長軸卸料器變頻器停止位進(jìn)行置1，卸料器停止下料，鏈斗機(jī)不會(huì)接到任何命令，保持原運(yùn)行狀態(tài)，物料循環(huán)暫時(shí)停止。物料循環(huán)停止保證設(shè)備不會(huì)因卡料積料受到損壞，只要設(shè)備完好，及時(shí)恢復(fù)C網(wǎng)通訊后即可恢復(fù)物料循環(huán)。C網(wǎng)和D網(wǎng)增加部分程序段分別如圖3、圖4所示。

圖3 C網(wǎng)增加部分程序段

圖4 D網(wǎng)增加部分程序段

方案實(shí)施后，物料循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備不會(huì)受到損壞，各設(shè)備也不會(huì)積料，C網(wǎng)故障解決后可及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)循環(huán)。主要作用：①保全了設(shè)備完好，節(jié)省了設(shè)備修復(fù)及備件消耗費(fèi)用；②不需清理積料，節(jié)省了人力費(fèi)用；③減小了塔溫失控，擴(kuò)大影響的幾率。

5 方案調(diào)試

方案是在系統(tǒng)不通煙氣，各塔內(nèi)沒有活性焦的情況下進(jìn)行調(diào)試的，這保證了即使方案失敗也不會(huì)造成任何影響。網(wǎng)絡(luò)通訊正常，D網(wǎng)接收C網(wǎng)發(fā)出的脈沖指令，這時(shí)監(jiān)控到D網(wǎng)斷網(wǎng)程序處于睡眠狀態(tài)，強(qiáng)制將C網(wǎng)發(fā)出的脈沖信號(hào)停止后（模擬斷網(wǎng)），D網(wǎng)斷網(wǎng)程序開始計(jì)數(shù)，5秒內(nèi)10次接收不到指令，D網(wǎng)斷網(wǎng)程序蘇醒，開始執(zhí)行程序指令，將吸附塔底卸料器、長軸卸料器變頻器停止位置1，卸料器停止運(yùn)行，鏈斗機(jī)保持運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期效果。

6 結(jié)語

如今雖然工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展已經(jīng)非常成熟，但基于網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)下的自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)逐漸暴露一些設(shè)計(jì)或網(wǎng)絡(luò)本身的問題，通過實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)缺陷后，我們要結(jié)合專業(yè)知識(shí)和工藝需求，不斷對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行完善，逐漸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)完美服務(wù)宗旨，為工藝生產(chǎn)保駕護(hù)航。