中控水泥行業(yè)自動控制整體項目解決方案

1、. . . . 中控 水泥行業(yè)自動控制整體解決方案一、關于中控 中控科技集團（浙大中控）是中國領先的自動化信息化技術、產(chǎn)品與解決方案供應商，業(yè)務涉與工廠自動化、公用工程信息化、裝備自動化等領域。 中控技術是中控科技集團的核心成員企業(yè)，致力于工廠自動化業(yè)務領域控制系統(tǒng)的研究開發(fā)、生產(chǎn)制造、市場營銷與工程服務。浙大中控已經(jīng)服務于全球超過3000家用戶，有近4000套控制系統(tǒng)穩(wěn)定高效的運行在各個工業(yè)行業(yè)，涉與化工、石化、冶金、電力、建材、食品、造紙等多個領域，用戶遍與國30個省市、自治區(qū)與東南亞、西亞、非洲等地。 在水泥行業(yè)，浙大中控有著完善的解決方案、豐富的工程實施經(jīng)驗和一支具有資深行業(yè)背景的專家

2、隊伍?？蛻魪V泛分布于、等省份，包括海螺集團在的國數(shù)十家水泥企業(yè)均已采用浙大中控提供的控制系統(tǒng)和解決方案實現(xiàn)了對水泥生產(chǎn)過程的控制。 浙大中控期待著為更多的水泥生產(chǎn)企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、完善的服務，最終為更多的水泥生產(chǎn)企業(yè)提高經(jīng)濟效益與社會效益。 二、水泥行業(yè)簡介 水泥企業(yè)作為大規(guī)模生產(chǎn)的制造企業(yè)，是建材行業(yè)的三大支柱之一。我國是水泥生產(chǎn)大國，最近幾年連續(xù)呈現(xiàn)出供需兩旺的高速增長勢頭，為國民經(jīng)濟持續(xù)、快速發(fā)展做出了重要貢獻。 水泥產(chǎn)品按用途主要分為通用水泥、專用水泥、特性水泥，其用水泥主要包括以下六種：普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥 、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、 粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽

3、水泥。 三、水泥生產(chǎn)工藝簡述 水泥生產(chǎn)工藝的主要過程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入到高溫窯爐中用燃料將其煅燒成熟料，最后將熟料與適量石膏混合磨細制成水泥，需要經(jīng)過礦山開采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅燒、熟料冷卻、水泥粉磨與成品包裝等多道工序。 圖1 新型干法水泥生產(chǎn)流程示意 其生產(chǎn)過程通?？筛爬椤叭ヒ桓G”，可分為四個步驟： 1、生料制備：即將石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后按一定比例配合、磨細并調(diào)配為成份合適、量質(zhì)均勻的生料。 2、煤粉制備：水泥生料煅燒所需的煤炭，必須制備成煤粉，提供煤粉燃燒所要求的粒度，以便于充分燃燒，得到足夠的燃燒反應能力。 3、熟料

4、煅燒：即將生料放在水泥窯煅燒至部分熔融以得到以 為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。 4、水泥粉磨與出廠：即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細為水泥，并包裝出廠。四、水泥生產(chǎn)的控制要點與策略 水泥生產(chǎn)工藝設備單機容量大、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重要。浙大中控作為國領先的自動化設備供應商，能夠很好的滿足水泥行業(yè)以開關量為主、模擬量為輔且伴有少量調(diào)節(jié)回路的控制要求。 1、 石灰石破碎與輸送系統(tǒng) 石灰石破碎與輸送系統(tǒng)設備存在工藝聯(lián)鎖關系，采用“逆流程啟動,順流程停車”原則對設備進行順序控制。 石灰石破碎與輸送系統(tǒng)的控制難點在于石灰石破碎

5、機喂料量的自動控制，以破碎機功率的變化來自動調(diào)節(jié)板喂機的速度，使其速度保持在要求的圍運行，不致于由于板喂機速度過高而使石灰石料倉的料卸空，來料直接落在板喂機上，對設備起到一定的保護作用。 2、 生料制備系統(tǒng)圖2 生料粉磨流程圖 生料制備系統(tǒng)的工藝流程圍：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)配與輸送，包括原料粉磨、生料輸送入庫?？刂埔c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

6、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。浙大中控的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，系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)入磨物料量來保證磨機處于負荷穩(wěn)定的最佳粉磨狀態(tài)，避免堵磨或者空磨發(fā)生。浙大中控對負荷自控系統(tǒng)通常采用的調(diào)節(jié)方法有：一是設置一個入磨量常數(shù)，穩(wěn)態(tài)下的選粉機回粉入磨量加新喂料量與之相等；二是以提升機功率或者磨機電耳信號分別作為主控或監(jiān)控信號適時調(diào)節(jié)；三是以選粉機回粉、提升功能、

7、電耳等信號進行數(shù)學模型分析控制或極值控制。 立磨大多采用常數(shù)控制，球磨則多采用電耳或者提升機功率信號調(diào)節(jié)。 3、 生料均化庫控制 圖3 生料均化庫流程圖 生料預均化系統(tǒng) 生料預均化是通過控制均化庫底卸料電振機來實現(xiàn)的。生料預均化庫通常為長條形庫，庫底卸料電振機共26臺分為兩組，每組13臺，每臺均能單獨實現(xiàn)時間程序控制，兩組電振機由一臺可編程控制器（PLC）按一定時間程序進行卸料控制，從而達到不同時間進的料按一定比例預均化后進磨。 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均化。通常在庫底設置了充氣裝置，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，生

8、料混和達到均化目的。 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圍，因為它對熟料的質(zhì)量至關重要。將生料量、風機風量與燒成帶溫度結合起來設定生料下料量的設定值，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) 圖4 煤粉制備流程圖 出磨氣體溫度的自動控制 出磨氣體溫度直接關系到出磨成品水分和系統(tǒng)安全運轉(zhuǎn)問題。為了確保

9、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 煤粉倉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盡量恒定；同時也要保證磨機的正常安全運轉(zhuǎn)，防止“滿磨”。浙大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。 5、 燒成系統(tǒng) 圖5 燒成窯尾流程圖 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

10、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，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，以防結皮堵塞影響預熱器系統(tǒng)的正常運行，吹掃時間人工設定，一般為5s20s。 圖6 燒成窯頭流程圖 窯頭負壓自動控制窯頭負壓表征窯通風與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

11、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

12、。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，還涉與到一、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。 圖7 廢氣處理流程圖 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 輸送與存儲設備之間存在工藝聯(lián)鎖關系，采用“逆流程啟

13、動,順流程停車”原則對設備進行順序控制。 五、浙大中控DCS系統(tǒng)在水泥行業(yè)的技術優(yōu)勢 浙大中控應用于水泥行業(yè)的控制系統(tǒng)是基于Web 技術的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)WebField ECS100。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系統(tǒng)綜合集成，十分適合于自控設備多、大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)場合水泥廠的控制。 浙大中控的ECS100系統(tǒng)能夠得到包含國一些大型水泥企業(yè)在的眾多用戶的青睞，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）浙大中控的WebField 系列DCS產(chǎn)品系統(tǒng)已經(jīng)累計取得了近4000套應用業(yè)績，廣泛應用于核電站、熱電廠、石油化工、高分子和精細化工、水泥和建材、

14、造紙在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 ECS100是WebField 家族的主流產(chǎn)品，是一套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)絡采用冗余設計，在技術上充分保證了系統(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 ECS100系統(tǒng)實現(xiàn)了I/O通道級別的冗余，并能根據(jù)設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) ECS100系統(tǒng)安全的在線下載功能，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)

15、 ECS100系統(tǒng)的端子板和卡件分離技術，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)絡的穩(wěn)定性。冗余光纖環(huán)網(wǎng)技術的設計與采用使得浙大中控的過程控制網(wǎng)絡極為可靠，大大提高了整個系統(tǒng)的安全系數(shù)。 圖8 冗余光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結構示意圖 3、系統(tǒng)良好的開放性 水泥生產(chǎn)現(xiàn)場設備種類繁多，各設備供應商所提供的通信協(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。浙大中控能提供諸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、M

16、ODBUS、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)項目工程應用的需要。4、具有強抗干擾性的DI輸入卡件的開發(fā)設計 水泥廠的220VAC DI信號在長線輸送時，線路的感應干擾極大；并且水泥廠大量應用變頻器等強干擾源。浙大中控WebField ECS100系統(tǒng)針對水泥行業(yè)特色對DI卡件進行了特殊加工與設計，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)、設備一般都在幾千點以上。一旦現(xiàn)場設備出現(xiàn)意外故障，故障分析、查找極其困難。為更好的提高行業(yè)適應性，浙大中控WebField ECS100系統(tǒng)有針對

17、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、軟件設計規(guī)化、接口靈活、升級方便、水泥生產(chǎn)過程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 浙大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，取得了廣大用戶的信賴。 浙大中控深知，工程交付使用僅是服務的開始，定期的技術回訪和解決生產(chǎn)過程中遇到的技術問題才是浙大中控服務的核心。六、典型應用 截至目前，浙大中控在水泥行業(yè)已經(jīng)取得了大

18、量應用業(yè)績，用戶涵蓋了國多家大型水泥生產(chǎn)企業(yè)（如海螺集團），以下是我們在不同規(guī)模水泥生產(chǎn)領域的部分典型項目：寧國水泥廠（5000t/d) 虎山巖鷹水泥(2500t/d)印山臺水泥(2500t/d) 虎山雞山水泥(2500t/d) 洪洞水泥(1000t/d) 蕭山長河水泥(2500t/d)江川翠峰水泥(1200t/d) 老河口寶石水泥廠（2500t/d）金江水泥(2500t/d) 天瑞集團水泥(200萬噸/年水泥粉磨)巢東水泥(30萬噸/年水泥) 永煤水泥磨系統(tǒng)(50萬噸/年水泥粉磨)長興小浦眾盛水泥（3MW純低溫余熱電站） 七、典型行業(yè)案例介紹 印山臺水泥廠2500 t/d水泥生產(chǎn)線項目中，浙大中控的ECS100系統(tǒng)承擔了從生料制備、