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镁厂自动控制系统技术方案镁厂自动控制系统技术方案 近年来，随着国内、国际金属镁市场竞争不断加剧，价格日趋透 明和稳定，金属镁行业的发展已进入有序规范阶段企业为了提高竞 争力，纷纷在追求规模效益上展开了竞争，新建金属镁项目的规模一 再创新，均在万吨左右但简单地规模扩大并不能带来经济效益，只 有在建设和生产中大胆采用先进成熟的科学技术， 不断提高自动控制 水平，才能降低生产成本，在竞争中占得先机郑州经纬科技实业有 限公司在借鉴国外金属镁生产先进经验的基础上， 结合国内生产工艺 的现状，从提高产量、降低成本、提高经济效益等方面考虑，将目前 已在其他行业应用成熟的控制技术引入金属镁行业， 开发研制了一套 用于金属镁生产过程的还原炉自动控制系统，填补了国内空白，极大 地提高了金属镁冶炼过程的自动化水平，具有明显的经济效益 根据镁还原的工艺， 镁厂自动化系统主要包括以下四个主要的控 制系统：1.回转窑控制系统 3.还原路控制系统下面就各个系统分别 进行详细的说明 一． 回转窑控制系统一． 回转窑控制系统 1. 系统设计原则系统设计原则： 工艺描述工艺描述：金属镁厂回转窑是金属镁冶炼过程的关键设备，是对 镁生产原料白云石进行煅烧处理，其过程是将白云石先破碎，然后又 斗提机，螺旋输送机等输送设备将白云石输送到料仓，然后由电振给 料机送入回转窑进行煅烧处理。

设计原则设计原则： 1）.该项目所有设备都采用集中监控控制，减少操作人员 2） 对回转窑高温段温度进行监测，控制煤粉（或者煤气等）和 空气尽量调节窑内温度 3） 对回转窑温度进行监视，长时间不间断的实时监测窑筒体温度， 筒体表面温度经分析处理后客观及时地反映窑内状况， 帮助操作 人员有效的改善操作， 防止窑衬和窑筒体损坏， 减少非计划停窑， 提高窑的运转效率，实现窑的运行效率 4） 对整个工艺过程的温度，负压及电机的电流以及所使用的电气设 备的启停及运行状态进行集中监视控制 控制原理控制原理：由于回转窑的窑况比较差，采用火焰判温的方法大 部分时间内不能达到需要的控制效果，在大的回转窑系统中，窑的主 机电流在一定的情况下能够比较准确的反映窑内物料的烧结情况 主 机电流是带动回转窑转动的主电机工作电流， 这两个电流都在一定程 度上反映了窑内的温度情况温度偏高时，物料的流动性会变差，在 物料进给不变的情况下， 滞留在回转窑内的物料增多， 电机负荷增大， 主机电流增大，由于回转窑的物料直接流入冷却机，这样也会导致冷 却机电流减小；反之，温度偏低，物料流动加快，主机电流减小，而 冷却机的电流增大，由于物料流动的速度有限，所以主机电流和冷却 机电流对窑内温度有一定的滞后性。

此外主机电流和冷却机电流还受 到如电压，窑的转速，物料进给的流量等因素的影响，因此不能单独 通过电流进行控制基于上述情况，本次设计中我们在窑头安装两个 光纤比色计对窑内的温度进行非接触测量， 由于光纤比色计可以测量 出七八米远距离的物体的温度， 所以他基本上就是回转窑的高温段的 温度因此我们把他作为主要的控制对象，利用检测出的温度控制燃 料的量从而使窑内温度保持在需要的水平使原料达到最好的煅烧效 果， 对于燃料是煤粉的回转窑我们控制喷煤机的频率来改变进入回转 窑的煤粉量，此时需要增加煤粉管道增加流量计计量煤粉的量，从而 调节空气进量，同时考虑让主机电流和冷却机电流也参与控制，综合 窑头窑尾的温度对物料烧结进行控制 但考虑到光纤测温计可能受窑 内烟气，粉尘的影响，生产初期还可以用滑环热电偶测温与光纤测温 进行比较， 利用对高温段温度和其他一些参数的总结找出最合适的控 制参数最终利用这个参数来控制燃料和空气的量来达到控制回转窑 温度的目的， 而对于温度控制在一个什么样的温度比较合适由工艺提 出， 因为温度的控制的高低与进入回转窑的物料的量存在一定的对应 关系所以我们控制电振给料机控制进入回转窑的料，尽可能的提高 回转窑的利用效率。

同时对回转窑烟道的含氧量进行监测反馈回来作 为控制热风进量的一个重要参数， 在保证绝对安全的基础上控制热风 进量使含氧量在一定的范围内保证燃料的完全燃烧，节约成本 采用胴体扫描对高温段进行不间断扫描，采用成像技术在工业 监视器显示高温段各个点的温度， 防止和及时发现窑衬脱落造成局部 温度过热从而导致窑体永久变形，减少非计划停窑，提高窑的运转效率，实现窑的运行效率 系统功能与配置系统功能与配置 1. 系统功能： （1）利用 PLC 系统对回转窑内温度实施自动控制； （2）对高温段进行红外胴体扫描，温度显示，防止内衬脱落造成窑永久变形 （3）沉降室负压的自动控制 （3）对窑头，窑尾温度，沉降室温度及压力检测及显示，主电机，冷却机的电流检测显示 （4）对回转窑烟道气氧含量实施监测、显示； （5）对主电机，振动给料机等电机的启停控制和状态监视 （6）各测点集中实时显示、分级趋势显示（8 小时、3 天、30 天） ； （7）日报表、月报表自动生成； （8）报表打印 5. 配置清单： 根据本公司的工程经验，系统配置尽可能选择经过实际使用证明质量可靠、价格又比较合理的生产厂家，在此基础上进行系统的配置： 名称 规格型号 数量 制造商 备 注1 热电阻 3 0.03 2 光纤比色计 2 2 3 煤气（粉）控制阀 电动碟阀 1 台 1 4 空气控制阀 1 台 1 5 PLC 控制器 1 套 10 6 烟道气氧含量分析仪 1 台 0.6 7 WT1151 压力变送器 1 台 0.5 8 工业控制计算机 PⅣ2.0/256M/60G 1 台 台湾研华 0.6 9 显示器 19”CRT 1 台 PHLIPHS 0.2 10 打印机 A4 激光 1 台 HP 0.15 11 工业级电源 24V 1 台 朝阳电源 0.1 12 现场显示箱 1 台 0.1 13 胴体扫描系统 5 合计：21.28w 三三 。

还原炉自控系统还原炉自控系统 工艺描述：工艺描述：此工段是整个镁生产工艺中最重要的部分，是将压成球团后的混合料装入还原罐内在 1220ºC 左右的高温下基本接近真空的环境下经过 12 小时的还原反应还原出粗镁 设计原则设计原则：在镁还原的过程中，温度和还原罐内的真空度是决定镁生产的两个最主要的因素， 他们控制的好坏经直接决定镁的产量和质量以及设备的使用成本 因此我们也主要针对炉内温度和真空度采取相对应的控制措施最终达到生产的最大化，成本的最低化 控制原理：控制原理：整个还原控制系统主要包括三个部分：1.还原炉温度控制系统，由热电偶煤气阀风阀以及计算机系统组成2.真空检测报警系统主要由热偶真空计，漏罐报警巡检系统和计算机组成 3.炉前显示以及报警系统，他主要由炉前二次仪表和发声设备组成 一) 还原炉温度控制系统 根据经验，在对还原罐进行密封后一个小时内将炉温升至 1200ºC 以上出镁率最高，虽然温度越高对镁还原越有利，但考虑到还原罐的使用寿命和燃料等的综合因素，还原温度在 1220ºC 左右是一个比较理想的还原环境温度， 在八到十个小时的还原反应时间中温度保持的越稳定对镁产量和原料利用率降低成本越有利， 这也是我们这套系统要达到的目标。

根据习惯我们把整个炉子的三十五个还原罐每七个分为一组， 和真空系统相对应，每台炉子设五个测温点采用热电偶测温（根据经验还可以采用式测温红外测温，考虑成本因素我们采用热电偶测温） ，在煤气总管和空气总管上配防暴型电动调节阀调节煤气和空气的量，还针对炉子内的燃烧情况对炉压和炉子烟道的含氧量进行检测，预期达到燃料能够充分燃烧 控制原理介绍： 利用五个热电偶测量的温度取平均值与设定温度进行比较经过 PID 算法通过控制煤气阀开度调节煤气的流量， 同时根据煤气量的大小调节空气阀的而调节进入炉子的空气量达到二者的最佳配比，既调节稳定温度又使煤气完全燃烧此处我们将空气调节阀安装在空气热交换的进口而不是进入炉前管道， 这样做既保证了空气量从而也减少了进入热交换的多余空气量， 从而能达到更好的换热效果得到更高温度的热空气，也减少了热量的损失我们将炉子的平均温度作为主控点， 而通过对烟道烟气含氧量的检测来调节空气的尽量，使含氧量控制在一定的范围之内，既保证煤气等燃料充分燃烧又不存在安全隐患 真空系统：真空系统：真空系统对镁还原的作用毋庸置疑的，它控制的好坏将直接决定出镁率，而对我们来说真空度越低越好，而实际中厂家一般情况下风机的选择上一般是选用大风量的风机满负荷运行， 考虑这些实际情况，我们对风机不进行控制而只对风机的状态进行监控.我们利用先进可靠的热偶真空计对主抽和予抽管道的真空度进行检测，在现场和计算机系统上同步显示， 由于每一个支管道和主管道都是相通的， 因此对于支管道的真空度我们主要是体现在对还原罐的安全监视上，我们知道每一支支管道同时对应的是好几支还原罐，而一旦有一只还原罐发生漏罐，那么真空系统将受到严重影响，因此如果能够及时的发现漏罐现象并准确的判断是哪只罐漏罐进行处理， 那么就能把损失降至最低。

我们知道，一旦有罐发生漏罐，那么热量会很快通过漏点进入真空管道，真空管道的温度就会有明显的上升，因此监测真空管道的温度变化就能准确的反映出漏罐的发生， 这里我们采用经纬科技自主开发的产品对管道温度进行检测， 然后采用一个多路的巡检报警仪进行不间断的巡检做到及时准确的判断，同时通过 RS485 通讯将信号传输到上位机上进行显示， 一旦发现漏罐就会在上位机和通过车间的发声设备同时发出报警信号通知车间人员进行及时处理 炉前显示以及报警系统：炉前显示以及报警系统：主要包括一些现场显示仪表和发声设备，现场有二次仪表对温度进行现场显示，便于操作工根据现场及时调整， 发声设备主要是为了当温度和真空等有报警产生时及时通知相关人员进行妥善处理 系统功能与配置系统功能与配置 1. 系统功能：系统功能： （1）利用 PLC 系统对还原炉炉内温度实施自动控制； （2）真空系统对主抽，预抽真空度检测显示，同时进行漏罐巡检 （3）对还原炉烟道气氧含量实施监测、显示； （4）对循环水流量是否正常实施监测并报警； （5）各测点集中实时显示、分级趋势显示（8 小时、3 天、30 天） ； （6）日报表、月报表自动生成； （7）报表打印。

2. 配置清单： 配置清单： 根据本公司的工程经验，系统配置尽可能选择经过实际使用证明质量可靠、价格又比较合理的生产厂家，在此基础上进行系统的配置： 名称 规格型号 数量 制造商 备 注1 热电偶 S 型 5 支 1.5 2 煤气控制阀 4”150lb， 电动碟阀1 台 0.9 3 空气控制阀 1 台 0.9 4 5 烟道气氧含量分析仪 1 台 0.6 6 WT1151 压力变送器 1 台 0.5 7 循环水温度传感器 热电阻 2 支 0.02 8 现场显示箱 1 个 0.3 9 漏罐检测仪 1 套 郑州经纬 0.5 10 热偶真空计 1 台 0.3 11 工业控制计算机 PⅣ2.0/256M/60G 1 台 台湾研华 0.6 12 显示器 19”CRT 1 台 PHLIPHS 0.2 13 打印机 A4 激光 1 台 HP 0.15 14 工业级电源 24V 1 台 朝阳电源 0.1 15 PLC 控制器 1 套 15 十台合计： 68.55w 其中其中 1-9 为每台炉子必须配备的，而为每台炉子必须配备的，而 10-15 是十台炉子共用的。