蒸汽干燥机转速控制

赵洪昆

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424）

江西铜业公司贵溪冶炼厂（以下简称“贵冶”）一系统在建厂初期建设的铜精矿气流干燥系统，已经不能满足时下铜冶炼技术及安全环保技术的要求。为了适应铜冶炼需求的变化及达到环境治理标准，贵冶进行了蒸汽干燥系统替代改造。其中，蒸汽干燥机（以下简称“干燥机”）负责铜精矿干燥脱湿，并将干矿送入闪速炉冶炼，在整个工艺流程中，起着承上启下的作用，其控制结果直接影响闪速炉的稳定生产[1]。

图1 蒸汽干燥机示意

1 干燥机转速控制要求

为使干燥机筒体内物料受热均匀，在生产中干燥机筒体需要不停转动，其转速快慢会对物料的干燥效果产生不同程度的影响[2]。其控制要求：1)干燥机无转速测点，控制模式为手动模式，其转速依据调节器输出计算得出的值进行调节。2)当干燥机现场盘机侧/中央开关切至中央时，若干燥机筒体正转，则干燥机转速V.PV=PID.OUT×0.02，单位 r/min，在运行过程中，干燥机转速最大不得超过2 r/min，最小不得低于0.3 r/min;若干燥机反转或停止，转速显示为0。

2 干燥机转速控制实现方法

干燥机转速控制是基于Honeywell Experion PKS C300(过程知识系统)[3]平台来实现的。干燥机现场盘“机侧/中央”开关切至中央DCS控制时，首先设置PID.OUT为15%，当现场盘加速按钮按下时，PID.OUT自动循环加5%，直至加速按钮弹起或干燥机达到最大转速2 r/min为止；当现场减速按钮按下，PID.OUT循环减5%，直至减速按钮弹起或干燥机达到最低转速0.3 r/min为止。若干燥机筒体正转，则干燥机转速V.PV=PID.OUT×0.02，单位 r/min;若干燥机反转或停止，转速显示为0。具体控制原理如图2所示。

图2 干燥机转速控制逻辑示意

2.1 转速运算

干燥机的转速运算用到了Honeywell Experion PKS C300系统特有的2个功能块：SELREAL块和AUXCALC块。其中，SELREAL块是1个模拟量选择器，共有3个输入针脚和1个输出针脚，第1个输入针脚为选择条件，第2、3个针脚为模拟量输入。若选择条件不成立，则SELREAL块输出为第2输入针脚的模拟量，若选择条件成立，则SELREAL块输出为第3输入针脚的模拟量。AUXCALC块是1个自定义运算块，在本回路中它的运算公式被定义为：15%（最低转速）+加速累计-减速累计。

干燥机转速控制的输出（AO）取决于它的前一个模拟量选择器（SELREAL1）。当干燥机在机侧运行时，AO的值为AUXCALC块的输出;否则，AO的值为PID块的输出值。PID块的输入又取决于它的前一个模拟量选择器（SELREAL）。当干燥机停运或者干燥机反转时，PID块的输入为0；否则PID块的输入为 PID.OP 与 0.02 的乘积。

2.2 加速累计

加速累计是指干燥机现场操作盘上的加速按钮按下的时间内，以5%的速度（转速为5%×2=0.1 r/min）进行累加，干燥机所接收的加速累计量。加速按钮仅在干燥机为机侧控制时有效，其累计功能是通过1个累计功能块（TOTALIZER）来实现的，具体控制原理如图3所示。

1)累计开始（STARTFL）。当干燥机现场操作盘上的加速按钮按下，并且干燥机的转速尚未达到最高转速（2 r/min）时，干燥机转速开始加速累计。

2）累计停止(STOPFL)。当干燥机现场操作盘上的加速按钮弹起，或者干燥机的转速达到最高转速（2 r/min）时，干燥机转速停止加速累计。

3）累计复位。当干燥机选择中央控制或者干燥机停止运行时，干燥机加速累计复位，即所有累计数据清零。

图3 干燥机加速累计逻辑示意

2.3 减速累计

减速累计与加速累计原理相似：减速累计是指干燥机现场操作盘上的减速按钮按下的时间内，以-5%为加速度（转速为-5%×2=-0.1 r/min），干燥机所接收的减速累计量。减速按钮仅在干燥机为机侧控制时有效，其累计功能也是通过一个累计功能块（TOTALIZER）来实现的，具体控制原理如图4所示。

图4 干燥机减速累计逻辑示意

1）累计开始（STARTFL）。当干燥机现场操作盘上的减速按钮按下，并且干燥机的转速尚未低于最低转速（0.3 r/min）时，干燥机转速开始减速累计。

2）累计停止(STOPFL)。当干燥机现场操作盘上的减速按钮弹起，或者干燥机的转速小于等于最低转速（0.3 r/min）时，干燥机转速停止减速累计。

3）累计复位。当干燥机选择中央控制或者干燥机停止运行时，干燥机减速累计复位，即所有累计数据清零。

2.4 干燥机联锁

在日常生产过程中，为了确保设备的安全运行，需要设置必要的联锁程序。蒸汽干燥系统前承备料车间的铜精矿配料系统，后继闪速炉给料系统，干燥机在整个工艺流程过程中处于一个咽喉要道的位置，所以它的联锁至关重要[4]。具体联锁情况如图5所示。

图5 干燥机联锁逻辑

由图5可以看出，联锁干燥机停运的条件共有6条：1)主电机绕阻温度高报3 500 Ω；2)干燥机变频器故障(来自变频器）；3)干燥机齿轮箱温度低报，延时600 s；4)干燥机制动故障；5)干燥机故障报警（来自变频器）；6)出料仓料位高高报，延时5 s（联锁投入状态下有效）。当干燥机联锁跳车时，可以在DCS上第一时间找到导致干燥机联锁的条件，以便维护人员及时应对，对相应的设备进行故障排查。

3 结语

严密的控制程序是保障设备稳定运行不可或缺的前提。一系统工艺优化项目投入至今，蒸汽干燥机已使用5年多时间，设备运转状况稳定，干燥效果良好。工艺的优化为后续提升机输送系统、风动溜槽系统、闪速炉失重称给料系统的稳定运行打下了坚实的基础，也为闪速炉提供了更优质的原料，对闪速炉炉况的稳定、降低烟灰发生率、延长炉窑寿命等起着举足轻重的作用[5]。