氧化鋁廠原料系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)檢測方法研究

韓長傲

（東海氧化鋁有限公司，山東 煙臺 264001）

計算機與自動檢測技術(shù)的快速發(fā)展，在工業(yè)技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。自動化與連續(xù)化技術(shù)的創(chuàng)新成為氧化鋁廠原料系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的重要指標(biāo)[1]。氧化鋁廠原料系統(tǒng)想要實現(xiàn)計算機控制，使用高新技術(shù)，提高整體生產(chǎn)效率，需要實現(xiàn)對整體運行狀態(tài)自動化檢測。目前氧化鋁廠原料系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控僅僅是實現(xiàn)基本生產(chǎn)監(jiān)控，監(jiān)控仍以人工檢測為主，缺乏可視化設(shè)備檢測數(shù)據(jù)與檢測界面[2]。因此想要為后續(xù)工藝提供良好的生產(chǎn)條件，提高氧化鋁廠原料系統(tǒng)生產(chǎn)準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，需要進(jìn)行氧化鋁廠原料系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)檢測，降低運行狀態(tài)檢測不穩(wěn)定情況。

1 氧化鋁廠原料系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)檢測方法研究

1.1 系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)檢測模型

氧化鋁廠原料系統(tǒng)設(shè)備擁有多個生產(chǎn)流程，其中一干法生產(chǎn)為主，也是整體生產(chǎn)流程的開始階段。分析氧化鋁廠原料系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行選礦后，需要控制料倉。在生產(chǎn)流程匯總需要保證設(shè)備之間更能夠相互連接，密切切換。以現(xiàn)有常見氧化鋁廠原料系統(tǒng)為對象，整個生產(chǎn)流程共有鋁礦堆放、鋁礦破碎與轉(zhuǎn)運、鋁礦運送、石灰卸灰、石灰消化以及原料打磨等六個部分。這正常運行情況下，大型設(shè)備需要有效控制設(shè)備信號、收塵裝置開關(guān)等，因此拋棄傳統(tǒng)PLC技術(shù)，改變原有點對點接線控制。

模型根據(jù)系統(tǒng)掌握不同線路數(shù)據(jù)信號，代替?zhèn)鹘y(tǒng)模擬信號，在控制、通信以及終端三個聯(lián)合控制條件按下，分析出設(shè)備運行狀態(tài)。

1.2 運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集由數(shù)據(jù)測量軟件、RS232-485轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集器以及數(shù)據(jù)測量接收器四個部分組成，根據(jù)系統(tǒng)中不同支流電流，將數(shù)據(jù)測量精準(zhǔn)度保持在0.03μm。數(shù)據(jù)采集由數(shù)據(jù)測量接收器完成原始數(shù)據(jù)采集，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、放大與處理。考慮到傳統(tǒng)PLC技術(shù)中點對點技術(shù)會降低氧化鋁原料性價比的缺陷，減少實際控制中導(dǎo)線與連接配件數(shù)量，減少設(shè)備對數(shù)據(jù)采集干擾。數(shù)據(jù)采集通過對設(shè)備運行前后電阻差異來檢測設(shè)備運行中出現(xiàn)的異常信號。將激勵信號作為交流信號，達(dá)到較強的抗干擾能力。數(shù)據(jù)收集將原始數(shù)據(jù)中電阻變化值進(jìn)行處理，其收集原理為：

其中，P0與P1代表設(shè)備運行電阻率；L0與L1代表數(shù)據(jù)補償值；a0與a1代表補償值與數(shù)據(jù)值寬度；b0與b1為補償值與測量值差距。

考慮到數(shù)據(jù)補償值中存在一定影響因素，因此P0=P1。測試中K0=K1，則R0=K/b0，R1=K/B1。

以R0為數(shù)據(jù)收集基準(zhǔn)，測量R1變化，即原始數(shù)據(jù)電阻變化量：

其中，b1隨著電阻變化值而減小，b0不變。

數(shù)據(jù)采集傳輸以RS485收發(fā)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收與發(fā)送豐恒，具有較強的工模干擾能力與較高靈敏度。支持檢測底達(dá)200mV電壓，傳輸距離可到1200m。

1.3 運行狀態(tài)數(shù)據(jù)輸出

原始數(shù)據(jù)收集后，需要進(jìn)行合理傳輸。首先對啟動信號、急停信號以及停止信號等輸入信號轉(zhuǎn)換后，將其故障診斷種類、運行指示信號以及電機接觸器啟動信號輸出[5]。在信號輸出過程中，對信號收集設(shè)備連接總線耦合器與連接導(dǎo)軌，并接入總線網(wǎng)絡(luò)開關(guān)。針對系統(tǒng)中破碎機、風(fēng)機等設(shè)備主要對電機運行與接觸器啟動運行數(shù)據(jù)實現(xiàn)輸出；對提升機與運輸機等設(shè)備，設(shè)置四個輸入點，對皮帶拉繩開關(guān)、主回路狀態(tài)檢測、接觸器動作分析數(shù)據(jù)實現(xiàn)輸出；對關(guān)閥開位信號、閥開啟動、閥關(guān)啟動、閥關(guān)到位信號指示實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出。輸出設(shè)備采用端子式總線模塊為從站，安置在各數(shù)據(jù)輸出編程中。整個數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)利用監(jiān)控站讀取數(shù)據(jù)，工作人員只需要通過設(shè)備終端，就能對設(shè)備各部位運行狀態(tài)進(jìn)行檢測。

2 仿真實驗

2.1 實驗準(zhǔn)備

在相同氧化鋁廠原料系統(tǒng)運行條件下，對比氧化鋁廠原料系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)檢測方法與傳統(tǒng)運行狀態(tài)檢測方法的運行檢測準(zhǔn)確度。兩組方法分別對同一型號的氧化鋁原料廠系統(tǒng)進(jìn)行檢測，將系統(tǒng)按照不同運行狀態(tài)分為五個階段，通過各段曲線直觀顯示出運行狀態(tài)。

2.2 運行狀態(tài)檢測準(zhǔn)確度對比

通過分析觀察實驗結(jié)果，兩組檢測方法的曲線存在微小上移或下移，移動損耗值約為200nm，其對比結(jié)果，如圖1所示。

根據(jù)圖中運行檢測曲線可以看出，在系統(tǒng)運行時，在相同運行條件下，隨著運行條件時間的增加，兩組方法運行自身檢測準(zhǔn)確度曲線變化不大，但氧化鋁廠原料系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)檢測方法與傳統(tǒng)檢測方法曲線有著一定差距，相差值約為2.46%左右?？紤]到曲線變化中損耗因素，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時，傳統(tǒng)檢測方法曲線也發(fā)生明顯變化，導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)明顯變化，而氧化鋁廠原料系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)檢測方法受到影響較小，因此具有更好的檢測準(zhǔn)確度。

圖1 運行狀態(tài)檢測準(zhǔn)確度對比

3 結(jié)束語

氧化鋁廠原料系統(tǒng)根據(jù)實際應(yīng)用情況，想要提高運行狀態(tài)檢測準(zhǔn)確度，需要摒棄原有PLC技術(shù)，改變原有點對點接線控制方式，減少原有檢測方法中效果差、信號衰弱快等缺陷，及時掌握總線段故障，及時解決氧化鋁廠原料設(shè)備運行中出現(xiàn)故障。