水泥行業(yè)自動控制整體解決方案
一、關(guān)于中控
中控科技集團有限公司始創(chuàng)于1993年,是中國領(lǐng)先的自動化與信息化技術(shù)、產(chǎn)品、解決方案供應(yīng)商,業(yè)務(wù)涉及工廠自動化、公用工程信息化、裝備自動化等領(lǐng)域。浙江中控技術(shù)股份有限公司(以下簡稱中控)是中控集團的核心成員企業(yè),一直致力于工廠自動化領(lǐng)域,能夠為用戶提供從底層到上層的全面解決方案,提供包括控制系統(tǒng)、自動化儀表、優(yōu)化與先進控制軟件、過程信息管理系統(tǒng)等產(chǎn)品的研究開發(fā)、生產(chǎn)制造、市場營銷及工程服務(wù)。目前,在全國設(shè)立17家分公司、4家辦事處及印度、越南、巴基斯坦3家海外分支機構(gòu)。
中控依托浙江大學工業(yè)自動化國家工程研究中心、工業(yè)控制技術(shù)國家重點實驗室和先進控制研究所長期的科研積累,使得自身始終站在自動化、信息化技術(shù)發(fā)展的最前沿,并形成了自身的核心技術(shù)優(yōu)勢,出色完成多項國家863和科技攻關(guān)重大研究課題,其中有11項科研成果獲得國家和省部級獎勵。公司現(xiàn)有員工1900余人,是一支由20余位博士、近70位碩士(高工)及千余名各行業(yè)佼佼者組成的精英團隊。
作為首批“國家863計劃成果產(chǎn)業(yè)化基地”之一,中控還被認定為“國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)”、“國家規(guī)劃布局內(nèi)重點軟件企業(yè)”、“國家高新軟件園重點骨干企業(yè)”、“中國軟件產(chǎn)業(yè)最大規(guī)模前100強企業(yè)”、“中國獨立軟件開發(fā)最大規(guī)模前30家企業(yè)”、“浙江省軟件企業(yè)十強”等。2005年,“SUPCON”集散控制系統(tǒng)獲自動化行業(yè)首個“中國名牌產(chǎn)品”稱號。2007年,“SUPCON”商標被認定為“中國馳名商標”。
中控始終堅持走高新技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展道路,并以此改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),取得了卓越的成就。截止2008年底,中控已經(jīng)服務(wù)于全球近6000家用戶,有9000多套控制系統(tǒng)穩(wěn)定高效的運行在各個工業(yè)行業(yè),產(chǎn)品銷售區(qū)域覆蓋國內(nèi)30個省市、自治區(qū)及東南亞、中亞、西亞、非洲等地;產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化工、煉油、石化、冶金、電力、建材、食品、制藥等流程工業(yè)企業(yè)?!?B>中控”與“SUPCON”已成為中國最知名的自動化品牌之一。
二、水泥生產(chǎn)線DCS系統(tǒng)的控制要點及策略
水泥生產(chǎn)工藝設(shè)備單機容量大、生產(chǎn)連續(xù)性強、對快速性和協(xié)調(diào)性要求高。為了提高企業(yè)的生產(chǎn)效率與競爭力,自動控制的實施至關(guān)重要。中控作為國內(nèi)領(lǐng)先的自動化設(shè)備供應(yīng)商,能夠很好的滿足水泥行業(yè)以開關(guān)量為主、模擬量為輔且伴有少量調(diào)節(jié)回路的控制要求。

生料制備系統(tǒng)的工藝流程范圍:始自原料調(diào)配站的庫底,止于生料均化庫的庫頂,包括原料調(diào)配及輸送,包括原料粉磨、生料輸送入庫。控制要點與策略如下:
- 生料質(zhì)量控制(QCS)系統(tǒng)
QCS系統(tǒng)(質(zhì)量控制系統(tǒng))在水泥生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。生料質(zhì)量控制(QCS)系統(tǒng)由在線鈣鐵熒光分析儀、計算機、調(diào)速電子皮帶秤等組成。智能在線鈣鐵熒光分析儀可進行自動取樣、制樣,并進行連續(xù)測定,由QCS系統(tǒng)進行配料計算,并通過DCS對電子調(diào)速皮帶秤下料量進行比例調(diào)節(jié)和成分控制,使生料三率值保持在目標值附近波動,從而大幅度提高生料成分合格率和質(zhì)量穩(wěn)定性。中控的DCS系統(tǒng)可實現(xiàn)與QCS系統(tǒng)的互聯(lián),對生料質(zhì)量進行有效的控制。
- 生料粉磨負荷控制系統(tǒng)
生料粉磨控制系統(tǒng)的控制難點在于磨機的負荷控制。當入料水分、硬度發(fā)生變化時,磨機會產(chǎn)生震動,同時主電機電流產(chǎn)生波動,影響磨系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)入磨物料量及進口熱風、冷風閥門,或采用噴水等措施控制磨差壓及出口溫度,來保證磨機處于負荷穩(wěn)定的最佳粉磨狀態(tài),防止磨機震動過大。中控對負荷自控系統(tǒng)通常采用的調(diào)節(jié)方法有:一是設(shè)置一個入磨量常數(shù),通過QCS系統(tǒng)自動設(shè)定喂料配比,通過建立數(shù)學模型來對喂料進行自動控制;二是以提升機功率或者作為主控或監(jiān)控信號適時調(diào)節(jié)喂料量;
對于現(xiàn)在還有部分管磨系統(tǒng),主要采用通過電耳信號來自動調(diào)節(jié)磨機喂料量,防止出現(xiàn)飽磨或空磨現(xiàn)象。
3、 生料均化庫控制
- 生料均化系統(tǒng)
生料均化是靠具有一定壓力的空氣對生料進行吹射,形成流態(tài)進行下料。通常在庫底劃分不同區(qū)域,每個區(qū)域安裝電磁充氣閥,采用時間順序控制策略,依據(jù)時序開停庫底充氣電磁閥,使物料流態(tài)化并翻騰攪拌,并按一定的工藝順序?qū)Σ钕铝希_到對生料庫內(nèi)不同區(qū)域內(nèi)的生料進行均化的目的。
- 計量倉料量的自動控制系統(tǒng)
利用計量倉的倉重信號自動調(diào)節(jié)生料庫側(cè)電動流量閥的開度,使稱重倉的料量保持穩(wěn)定,從而保證計量倉下料量的穩(wěn)定。
- 生料均化庫下料控制
在生產(chǎn)過程中,燒成帶溫度一般要求控制在一個合適的范圍,因為它對熟料的質(zhì)量至關(guān)重要。將生料量、風機風量與燒成帶溫度結(jié)合起來設(shè)定生料下料量的設(shè)定值,該系統(tǒng)通過自動調(diào)節(jié),利用固體流量計的反饋值自動調(diào)節(jié)計量倉下電動流量閥的開度,使生料穩(wěn)定在設(shè)定值上,從而使得入窯的生料保持穩(wěn)定,最終保障窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
4、 煤粉制備系統(tǒng)

- 出磨氣體溫度的自動控制
出磨氣體溫度直接關(guān)系到出磨成品水分和系統(tǒng)安全運轉(zhuǎn)問題。為了確保生產(chǎn)出合格的煤粉,同時還要保證系統(tǒng)溫度不能過高,控制系統(tǒng)中設(shè)置了磨機出口氣體溫度自動控制回路,通過改變磨機進口冷風閥門開度控制磨機出口氣體溫度穩(wěn)定。
- 磨機負荷自動控制
在管磨系統(tǒng)中,煤粉倉內(nèi)煤粉量變化過大會影響煤粉喂料部分計量精度,在正常生產(chǎn)中煤粉倉中煤粉量應(yīng)盡量恒定;同時也要保證磨機的正常安全運轉(zhuǎn),防止“滿磨”。中控采用了由磨機電耳信號自動調(diào)節(jié)磨頭定量給料機喂料量的自動控制回路。
- 磨機防爆控制
煤磨系統(tǒng)最重要的就是對煤磨袋收塵的防爆控制。通常通過對入磨氣體進行成分分析,當CO含量超標時進行一系列的安全保護操作,保證煤磨袋收塵的安全。
煤粉倉滅火控制
煤粉倉內(nèi)的煤粉在一定的情況下會出現(xiàn)自燃的情況,必須在煤粉倉內(nèi)安裝氮氣滅火裝置。當煤粉倉溫度超過一定值時自動啟動滅火裝置,防止煤粉倉自燃。
5、 燒成系統(tǒng)
- 分解爐喂煤量的計量與自動調(diào)節(jié)
分解爐的溫度是保證回轉(zhuǎn)窯正常運行的一個重要控制參數(shù)。在生料量不變時,燃料和空氣的混和比例必須要正確地控制。故對分解爐的溫度進行計量,以便實現(xiàn)優(yōu)化控制,通過自動增減煤量對分解爐的溫度進行調(diào)節(jié),使其控制在所需要的設(shè)定值上。既能使分解爐保持最高的分解率,又不使其因溫度過高而導致生料粘結(jié),影響窯系統(tǒng)的正常運行。
- 預熱器出口壓力調(diào)節(jié)
預熱器出口壓力是反應(yīng)系統(tǒng)風量平衡的一個主要指標,主要通過調(diào)節(jié)高溫風機閥門開度來實現(xiàn)預熱器出口壓力的控制。
- 預熱器自動吹掃裝置
由計算機按一定的時間順序規(guī)律定時接通相應(yīng)的各級預熱器上的電磁閥,輪流打開壓縮空氣管路,對預熱器進行逐級吹掃,以防結(jié)皮堵塞影響預熱器系統(tǒng)的正常運行,吹掃時間人工設(shè)定,一般為5s~20s。
- 窯頭負壓自動控制
窯頭負壓表征窯內(nèi)通風及冷卻機入窯二次風之間的平衡。根據(jù)窯頭負壓自動調(diào)節(jié)電收塵器排風機進口閥門開度,以控制窯頭二次風量、窯尾三次風量、窯頭廢氣量三者的平衡,從而取得穩(wěn)定煅燒和冷卻熟料之間的平衡。
- 回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速控制
采用的策略是在穩(wěn)定生料量、燃料量的前提下,通過對回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速進行適當調(diào)整以維持整個窯系統(tǒng)的均衡穩(wěn)定生產(chǎn)。
- 篦冷機一、二室風量自動調(diào)節(jié)
二次空氣對于窯內(nèi)燃燒的好壞、工作的穩(wěn)定性和煅燒過程中的燃料消耗都有很大的影響。該系統(tǒng)控制目的就是通過穩(wěn)定一、二室風量,從而穩(wěn)定入窯新鮮空氣量,為窯的穩(wěn)定運行提供條件,采取一室風量調(diào)一室風機閥門開度,二室風量調(diào)二室風機閥門開度的控制策略。
- 篦冷機料層厚度自動調(diào)節(jié)
控制篦冷機料層厚度,一則穩(wěn)定二次風溫,以穩(wěn)定窯的正常運行,二則可使熟料達到最佳冷卻。因篦冷機料層厚度難以檢測,故在控制策略中采用篦下壓力調(diào)篦速,以穩(wěn)定篦冷機料層厚度。對于二段式篦冷機而言,還涉及到一、二段篦速比例調(diào)節(jié)。
6、 廢氣處理系統(tǒng)
廢氣處理系統(tǒng)的關(guān)鍵在于對增濕塔的噴水量的控制,控制策略根據(jù)增濕塔出口溫度控制噴嘴個數(shù),以增濕降溫提高電收塵器的收塵效率,增濕塔出口溫度一般控制在130左右。
7、 水泥粉磨與輸送系統(tǒng)
- 喂料量控制
喂料量要求均勻、穩(wěn)定,以磨音信號和出磨提升機的功率來調(diào)節(jié)入磨喂料量
- 出磨氣體溫度的自動控制
通過對磨機通風量的調(diào)節(jié)來控制出磨氣體溫度
- 選粉機的調(diào)節(jié)與控制
- 熟料的存儲與輸送
輸送與存儲設(shè)備之間存在工藝聯(lián)鎖關(guān)系,采用“逆流程啟動,順流程停車”原則對設(shè)備進行順序控制。
三、中控DCS系統(tǒng)在水泥行業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢
應(yīng)用于水泥行業(yè)的控制系統(tǒng)是基于Web技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)-WebField。它的主要特點是突破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的層次模型,實現(xiàn)了多種總線兼容和異構(gòu)系統(tǒng)綜合集成,十分適合于自控設(shè)備多、大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)場合-水泥廠的控制。
的WebField 系列DCS產(chǎn)品能夠得到包含國內(nèi)一些大型水泥企業(yè)在內(nèi)的眾多用戶的青睞,是由以下行業(yè)優(yōu)勢所決定的:
1、系統(tǒng)的高度穩(wěn)定性
1)中控的WebField 系列DCS產(chǎn)品已經(jīng)累計取得了近4000套應(yīng)用業(yè)績,廣泛應(yīng)用于核電站、熱電廠、石油化工、高分子和精細化工、水泥和建材、造紙在內(nèi)的幾乎所有流程工業(yè),系統(tǒng)的穩(wěn)定性已經(jīng)經(jīng)受了各種工況與工藝條件的嚴酷考驗。
2)WebField 系列DCS是面向大中型過程控制的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)對主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、控制網(wǎng)絡(luò)采用冗余設(shè)計,在技術(shù)上充分保證了系統(tǒng)的高度可靠性與穩(wěn)定性,可以有效地保障水泥生產(chǎn)的連續(xù)進行。
2、系統(tǒng)的高度的安全性
1) WebField系列DCS實現(xiàn)了I/O通道級別的冗余,并能根據(jù)設(shè)備重要程度靈活選擇冗余與否,使得系統(tǒng)獲得了保障生產(chǎn)安全與節(jié)省用戶投資的和諧統(tǒng)一。
2) WebField系列DCS安全的在線下載及模塊的熱插拔功能,既有效降低了投運期間的工作量,又保障了投運期間的安全。
3) WebField系列DCS的端子板和卡件分離技術(shù),使系統(tǒng)與現(xiàn)場實現(xiàn)了真正意義上的隔離;同時系統(tǒng)I/O通道采用點點隔離設(shè)計,使得故障面不易擴大,可以克服因串擾產(chǎn)生的大面積故障,避免造成停機停產(chǎn)。
4)水泥生產(chǎn)的各個控制站極為分散,此時系統(tǒng)的安全很大程度上取決于控制網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。冗余光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)計與采用使得中控的過程控制網(wǎng)絡(luò)極為可靠,大大提高了整個系統(tǒng)的安全系數(shù)。
3、系統(tǒng)良好的開放性
水泥生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備種類繁多,各設(shè)備供應(yīng)商所提供的通信協(xié)議也千差萬別,這對控制系統(tǒng)的開放性提出了很高的要求。中控能提供諸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、MODBUS、HOSTLINK、DDE、CDT、自定義協(xié)議等多種通訊解決方案,能夠很好的滿足水泥行業(yè)項目工程應(yīng)用的需要。
4、具有強抗干擾性的DI輸入卡件的開發(fā)設(shè)計
水泥廠的220VAC DI信號在長線輸送時,線路的感應(yīng)干擾極大;并且水泥廠大量應(yīng)用變頻器等強干擾源。中控WebField系列DCS針對水泥行業(yè)特色對DI卡件進行了特殊加工與設(shè)計,可萬無一失的克服現(xiàn)場的強烈干擾。
5、IO通道級的故障自診斷功能
在水泥廠,DCS系統(tǒng)控制I/O點數(shù)、設(shè)備一般都在幾千點以上。一旦現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)意外故障,故障分析、查找極其困難。為更好的提高行業(yè)適應(yīng)性,中控WebField系列DCS有針對性的開發(fā)了I/O通道級的故障診斷功能,使得故障分析、查找十分方便,大大減輕了維護人員勞動強度。
6、強大、適用的軟件功能
系統(tǒng)提供全中文集成化圖形界面組態(tài)工具,實現(xiàn)了水泥生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制和安全操作。人機界面友好、軟件設(shè)計規(guī)范化、接口靈活、升級方便,并開發(fā)了水泥系統(tǒng)專用控制模塊,可以很好滿足水泥生產(chǎn)過程中的各種特殊要求。
7、優(yōu)質(zhì)、周到的工程服務(wù)
中控與用戶充分融為一體,想用戶之所想、急用戶之所急,熱情周到的跟蹤服務(wù),取得了廣大用戶的信賴。
中控深知,工程交付使用僅是服務(wù)的開始,定期的技術(shù)回訪和解決生產(chǎn)過程中遇到
的技術(shù)問題才是中控服務(wù)的核心。
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