一种矿渣粉磨生产控制系统 【技术领域】
本发明涉及DCS工业过程控制技术领域，具体指一种用于COREX渣粉磨生产控制系统。
背景技术
随着全球最大COREX熔融还原清洁冶炼系统的建成，COREX渣的粉磨成为建材领域新的研究课题。由于COREX渣的粉磨在国内属于首创，因此如何使COREX矿粉的生产更加安全，工艺更加合理，产能最大化，如何更加便于生产线操作工迅速掌握操作要领，成为当前迫切需要解决的问题。
【发明内容】
本发明的目的是解决上述现有技术存在的缺失，而提出一种适合COREX渣粉磨生产系统的工艺原理的工业控制系统装置。
COREX渣粉磨生产系统的工艺原理为COREX渣由原料仓通过皮带经过锁风阀门、下料管道进入COREX立磨内堆积在磨盘中间。由于磨盘的旋转带动磨辊转动，物料受离心力的作用向磨盘边缘移动，并被啮入磨辊底部而粉碎。磨辊由液压系统增压以满足粉磨的需要。磨盘的转速比较高，物料不仅在辊下被压碎，而且被推向外缘，越过挡料圈落入风环，被高速带起，大颗粒被折回落到磨盘，小颗粒被气流带入选粉机进行分选，粗料重新返回磨盘再粉磨，合格的成品随气流带出机外被收尘器收集作为成品。
根据COREX渣粉磨工艺原理，本发明提出的矿粉生产控制系统，其特点，将COREX矿粉生产中所有设备的运行控制信号、故障信号通过控制电缆，接入中控DCS中的16路DI/DO模件，同时根据由检测元件采集的COREX渣粉磨系统中管道温度、压力、气体流量，主减速机振动，润滑系统油位等工艺参数信号，并按照一定的程序，控制设备的启停，磨辊位置，管道阀门开度等，以实现磨内温度、物料输送、物料辗磨等的自动控制。
本发明提出的矿渣粉磨生产控制系统，包括辅助设备自动控制系统(A)、润滑自动控制系统(B)、成品输送自动控制系统(C)、收尘自动控制系统(D)、粗料循环自动控制系统(E)、热风炉自动控制系统(F)、液压自动控制系统(G)、立磨机自动控制系统(H)及喂料自动控制系统(I)等9个子系统。
本发明提出的控制系统按照一定的程序对生产过程进行监控，对出现的问题能够及时诊断并自动报警，对COREX渣粉磨生产控制系统采用科学的、程序化的控制，实现了COREX矿粉的生产，有效地保障了生产运行系统的稳定性以及产品质量合格率，具有较高的劳动效率，本发明设计合理，运行可靠，适合推广应用。
【附图说明】
图1为本发明一个实施例COREX矿粉生产工艺流程示意图；
图2为本发明一个实施例COREX矿粉生产控制系统主流程框图；
图3为本发明一个实施例COREX矿粉生产控制系统子流程框图。
附图中标记说明：辅助设备自动控制系统(A)、润滑自动控制系统(B)、成品输送自动控制系统(C)、收尘自动控制系统(D)、粗料循环自动控制系统(E)、热风炉自动控制系统(F)、液压自动控制系统(G)、立磨机自动控制系统(H)及喂料自动控制系统(I)
(2)称量给料机；(3)带式输送机；(4)带式除铁器；(5)金属探测器；(6)喂料系统气动两路阀；(7)立磨机；(8)选粉机；(9)袋式收尘器；(10)空气输送斜槽；(11)成品斗提机；(12)粗料斗提机；(13)螺旋输送机；(14)电动锁风阀；(15)链式输送机；(16)热风炉；(17)密封风机；(18)主排风机；(19)粗料系统气动两路阀；(20)永磁滚筒式磁选机；(21)立磨机入口链式输送机；(22)重锤式翻板阀；(23)库顶收尘器；(24)螺旋输送机；(25)卸灰阀；(26)收尘风机；(27)卸灰阀；(28)冷风阀门；(29)主排风机入口调节阀；(30)主排风机出口调节阀；(31)一次风机；(32)二次风机；(33)二次风机入口电动百叶园式阀；(34)循环风管电动调节阀。
【具体实施方式】
以下结合附图和实施例对本发明进行进一步描述
根据COREX矿粉生产工艺流程(如附图1所示)，将矿粉生产线分成的九个系统，并确立它们之间的控制逻辑系统(如附图2所示)，各系统依照箭头方向依次启动，逆箭头方向依次停机，即先启后停。并依据该控制逻辑关系，对矿粉生产集散型控制系统进行组态。
本系统设DCS控制系统一套，其I/O点为644点。其中DI368点，DO128点，AI144路，AO24路。该系统还配备一个xCC-DP(X2336016)模件，用于Profibus总线信号的交互传输。
系统的主要控制功能包括：输送设备的顺序控制、操作控制和连锁控制。
本系统设二个操作站，用于COREX渣粉磨生产系统的操作和监视。通过用户和权限设定，二个操作站可同时具备工程师站功能，实现对系统组态的编制或修改。除二个操作站外，各系统设备设置现场操作箱。当设备检修或现场发生紧急情况时，可通过现场操作箱直接控制设备。
辅助设备自动控制系统A
辅助系统由循环冷却水系统和压缩空气系统和密封风机18组成。
净循环水泵控制要求：现场分手动/自动，也可在中控室操作，起动/停止与净循环水池液位连锁，高液位报警，低液位停泵，水泵运行、报警信号送中控室，在HMI上显示。
压缩空气系统：螺杆空压机和冷冻式干燥机运行、报警信号送中控室，在HMI上显示。
设有循环水压力控制系统，其检测元件设置在管道上，该系统的压力变送器(STG940-E1G-00000-R-C7EOU1)输出信号，进中控DCS，参与监控。
设有循环水流量控制系统，其检测元件设置在管道上，该系统的电磁流量计(MTG18A-200PA1LSBAAAAX-XX-X)输出信号，进中控DCS，参与监控。
设有循环水温度控制系统，其检测元件设置在水箱上，该系统的热电偶(WZP-430K Pt)输出信号，进中控DCS，参与监控。
密封风机18设有压力检测系统，其检测元件设置在管道上，该系统的压力变送器输出信号，进中控DCS，参与控制。
润滑自动控制系统B
包括：磨辊轴承润滑系统B1、选粉机主轴润滑系统B2、选粉机8减速机润滑系统B3、立磨机7主减速机润滑系统B4及立磨机7主电机润滑系统B5。
磨辊轴承润滑系统B1：磨辊轴承润滑系统由主泵电动机、回油泵电动机、滤油器、测温电阻、流量计、油箱及加热器组成。
立磨机7工作时，润滑系统的所有操作全部由PLC控制。当油箱内油液温度＜20℃时，中控室不能启动油泵，起用现场模式。
选粉机8主轴润滑系统B2：由油泵、滤油器、油箱、压力继电器、温度控制器、油箱液位信号组成。
启动润滑系统，然后启动选粉机8主轴电机。
当润滑系统的压力≥0.06MPa，选粉机8的主轴电机才能启动。
当润滑系统的压力≤0.03MPa，选粉机8的主轴电机自动停止。
选粉机8减速机润滑系统B3：主要由带电机的主泵装置(一用一备)、冷却过滤装置以及安装在稀油站泵站管路上的压力仪表和减速机上的温度仪表、电加热器组成。
启动润滑系统，然后启动选粉机8减速机，再启动选粉机8主轴电机。
当润滑系统的压力≥0.12MPa，选粉机8的主轴电机才能启动。
当润滑系统的压力≤0.08MPa，选粉机8的主轴电机自动停止。
当减速机内油液温度＜10℃时，中控室不能启动油泵，起用现场模式。同时加热器工作。
立磨机7主减速机润滑系统B4：由高压泵电机、低压泵电机、电加热器、电磁阀组成。
润滑油温度由铂热电阻PT100控制，当低压出油口温度小于25℃时不能启动主电机；大于45℃时开电磁阀，小于35℃时关闭电磁阀；大于45℃时，报警。高压泵入口有XML-E010U1C31压力开关检测，当压力小于等于0.05MPa时报警。低压油压力达到0.15MPa且高压泵入口压力大于0.1MPa时，高压泵才能启动。泵出口有XML压力变送器检测，当16个高压补偿装置出油口任意一个压力≤4MPa时，发出报警信号，备用高压油泵起动，该高压油泵停止工作。4台高压泵通过补偿装置分为16路供油，各油路有XML压力开关检测，当任意4路压力小于3Mpa或相邻2路压力小于3Mpa时报警并停主电机。16路供油压力达到一定值，工作台浮起时，主电机才能启动，当工作台未浮起时，不得强行启动主电机。当高压泵出油口压力达到8MPa(暂定)时报警，主电机停车。
立磨机7减速机机体箱体上有五个轴承测温点和一个测振点，一旦超过正常范围则显示报警，超过设定数值则系统跳机保护。润滑站有两台低压油泵(一用一备)，有两个供油压力信号(高、低)，有5台高压油泵(四用一备)，高压油泵有一出口压力检测，油箱加热器有一温度检测信号，有一个受供油温度控制的电磁阀。
立磨机7主电机润滑系统B5：由两台主泵电机(一用一备)、三个电加热器组成。
5个润滑系统都设有油温度监控系统，其检测元件设置在回油管上，该系统的测油温热电阻输出信号，进中控DCS，参与监控。
设有液位监控系统，其检测元件设置在油箱上，该系统的液位传感器输出信号，进中控DCS，参与监控。
成品输送自动控制系统C
包括成品输送和库顶收尘两部分。
成品输送工艺流程：空气输送斜槽10.1→斗式提升机11→空气输送斜槽10.2→成品库。
收尘系统包括：库顶收尘器23、螺旋输送机24、卸灰阀25、收尘风机26等设备。
设有HB31-1/SP库顶风阀调节系统，其检测元件、调节阀设置在空气管道上，该系统的检测器输出信号，进中控DCS，参与监控。
收尘自动控制系统D
主要包括：袋式收尘器9、螺旋输送机24、卸灰阀27、冷风阀门28、主排风机18、主排风机入口调节阀29、主排风机出口调节阀30。
工艺流程：主排风机18→卸灰阀27→螺旋输送机24→袋式收尘器9。
袋式除尘器主要由除尘器箱体、滤袋、清灰机构和灰斗构成。清灰是用脉冲喷吹地方法进行，一次喷吹清洁一行滤袋，喷吹宽度为0.2秒(可调)。
设有HB12/PDT压差监控系统，其检测元件设置在收尘器出口，该系统的压力变送器(STD910-E1H-00000-RW-C7E9U1)输出信号，进中控DCS，参与监控。
设有HB12/TS温度监控系统，其检测元件、调节阀设置在收尘器出口，该系统的热电偶(WRN-430K型)输出信号，进中控DCS，参与监控。
粗料循环自动控制系统E
工艺流程：立磨机7出口电动锁风阀→立磨机7出口链式输送机→粗粉循环斗式提升机→气动两路阀→永磁滚筒式磁选机→立磨机7入口链式输送机→重锤式翻板阀。
选粉机8：可以通过调节选粉机的转速来控制成品的比表面积，即COREX矿粉的质量。
设有VVVF选粉机转速变频控制系统，其检测元件设置在选粉机电机上，该系统的变频输送器输出信号，进中控DCS，参与监控。
热风炉自动控制系统F
热风炉系统主要为矿渣粉磨和废气处理系统提供热风，系统内的设备主要包括热风炉本体16、一次风机31、二次风机32、二次风机入口电动百叶园式阀33、循环风管电动调节阀34、螺杆油泵等设备。热风炉系统的信号通过总线方式接入。
设有温度控制系统，其检测元件、调节阀设置在热风炉出口，该系统的热电偶(WRN-430K型)输出信号，作为温度控制的从动量之一，进中控DCS，参与运算。热风炉出口温度由PID控制，自动调节，给定一个温度，控制系统会根据这个设定温度与当前温度来自动给定喷油量，从而达到设定温度。
设有压力监控系统，其检测元件设置在热风炉出口管道上，该系统的压力变送器(STD920-E1H-00000-R-C7E9U1)输出信号进中控DCS，参与监控。热风炉的压力由一次风机、二次风机的阀门开度控制。
液压控制系统G
设有YF01/TS油温监控系统，其检测元件设置在油路上，该系统的温度传感器输出信号，进中控DCS，参与监控。
设有YF01/PT压力监控系统，其检测元件设置在油路上，该系统的压力变送器输出信号，进中控DCS，参与监控。
设置TS5(10℃)、TS6(15℃)、TS7(30℃)、TS8(60℃)4个检测点，用于控制油泵和电加热器的启停。
设置PT1、PT2、PT3、PT4四个检测点，用于控制立磨机7工作期间磨辊的动作；
磨辊夹紧液压缸所有动作，全部由DCS在中控室完成。只有维修换辊时，磨辊的上升和下降在现场操作箱上的上升下降按钮实现。
立磨机7工作时，磨辊的上升、下降及保压等动作相对应的液压系统的具体控制和操作全部由DCS自动完成。
COREX立磨机自动控制系统H
设有HB02/PT02立磨机7入口气体压力检测系统，其检测元件设置在立磨机入口管道上，该系统的压力变送器(STD910-E1H-00000-RW-C7E9U1)输出信号，进中控DCS，参与监控。
设有HB02/PT04立磨机7出口气体压力检测系统，其检测元件设置在立磨机出口管道上，该系统的压力变送器(STD910-E1H-00000-RW-C7E9U1)输出信号，进中控DCS，参与监控。
立磨机7的碾磨成品率实际上是由喂料量决定的。另外，原料的湿度，硬度和颗粒大小也是决定因素。如果后者是给定的，那么喂料量就是唯一控制产量的因素。立磨机的进出口压差被用于检测立磨机的负载。
设有HB02/VX01立磨机振动检测系统，其检测元件设置在减速机输入轴和外壳上，该系统的振动探测器输出信号，进中控DCS，参与控制。
当喂料量太少而不能保持磨盘上的物料合适厚度时，将会产生较大的振动。当振动大于5mm时，磨辊速抬上升至高限位直至再次进行操作。
设有HB02/TIA立磨机7主电机绕组温度检测系统，其检测元件设置在立磨机7主电机上，该系统的温度检测器输出信号，进中控DCS，参与监控。
设有HB02/XE07磨辊位置检测系统，其检测元件设置在磨辊液压缸上，该系统的超声波探测器(UC2000-30GM-IUR2-V15)输出信号，进中控DCS，参与监控。
COREX渣喂料自动控制系统I
工艺流程：气动两路阀→除铁器4→称量给料机2→带式输送机
设有LB02/WIA原料输送控制系统，其检测元件设置在带式称量给料机2上，该系统的流量探测器输出信号(即时喂料量和累计喂料量)，进中控DCS，参与监控。
其中累计喂料量信号以脉冲形式输出，通过运用DCS中的count运算模块，并乘以0.01系数，可得出累计喂料量。
设有LB02/PLUSE原料除铁系统，其检测元件设置在带式输送机3上，该系统的金属探测器5输出信号，进中控DCS，运用时间控制器(根据带式输送机3的长度和速度，测算出约为5S的延时)，连锁控制喂料管路上的气动两路阀6，以防止金属杂物进入立磨机7，损坏设备。
为了保证COREX粉磨系统的稳定运行，以及产品的合格率，喂料系统与以上各系统均设有相互连锁关系，当达不到立磨机7出口温度、磨辊位置处于高位等待喂料等工艺要求时，喂料系统将禁止启动，在正常生产时，磨内物料保持在100℃-110℃，在物料进入立磨机时，磨辊自动下降到磨盘并加压进行辗磨。喂料系统一旦发生异常，磨辊将自动抬起，避免磨辊与磨盘直接接触造成损坏。