水泥廠生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制

李靜

摘要：隨著社會(huì)發(fā)展的不斷加快，特別是建筑行業(yè)的火熱情況，使得水泥的需求不斷擴(kuò)大。而高新技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，也為水泥廠的創(chuàng)新改革提供了可能。該文主要研究水泥廠生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制系統(tǒng)，在提高水泥廠的產(chǎn)量，控制熟料的質(zhì)量，降低污染粉塵上所能起到的作用，針對水泥廠具有高溫、腐蝕、粉塵等特點(diǎn)，使用計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)推動(dòng)水泥廠的生產(chǎn)過程自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：水泥；生產(chǎn)；自動(dòng)控制

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095—6487（2018）02—0015—02

0引言

水泥作為建造使用率極高的一種材料，在市場上的需求一直居高不下，對于提高水泥廠的產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，在很早之前就已經(jīng)有了研究方向。在20世紀(jì)50年代采用的是分散式的車間控制；在20世紀(jì)60年代使用的是大型中央控制盤進(jìn)行統(tǒng)籌；在20世紀(jì)70年代使用的是計(jì)算機(jī)；但受限于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的水平，主要的作用是記錄和報(bào)警，而沒有更多的指揮監(jiān)控等作用。在20世紀(jì)80年代微電子技術(shù)開始融入生產(chǎn)過程。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，其智能性不斷的提高，在自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)上能夠發(fā)揮更多的作用。利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，建立起分布式的控制，以過程控制級、過程管理級和通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架起生產(chǎn)過程的各項(xiàng)環(huán)節(jié)。其具有能夠分散風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)管理的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)的組態(tài)更加靈活，控制功能能夠隨著計(jì)算機(jī)的不斷升級得到提升，而且調(diào)試更方便，運(yùn)行更安全。從水泥廠的整體運(yùn)行情況來看，能夠幫助提高水泥的生產(chǎn)質(zhì)量，降低成本，提高生產(chǎn)過程的安全性。

1自動(dòng)控制系統(tǒng)的配置

1.1過程控制級

過程控制級一共需要設(shè)置6個(gè)現(xiàn)場控制站，包括原料破碎控制站、生料磨控制站、燒成窯頭控制站、燒成窯尾控制站、煤粉制備控制站和水泥粉磨控制站。原料破碎控制站應(yīng)當(dāng)設(shè)置在原料電力室，能夠控制石灰石的破碎工作和運(yùn)輸工程，合理調(diào)配石灰石庫的原料庫頂，還包括操控黏土的破碎，完成鐵粉輸送等過程。生料磨控制站需要設(shè)置在生料磨電力室內(nèi)，主要控制調(diào)配原料庫底，完成生料粉磨，對產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理，并需要在原料庫底構(gòu)建起遠(yuǎn)程10站。燒成窯頭控制站則設(shè)置在窯頭電力室，負(fù)責(zé)把控冷卻機(jī)的狀況，完成熟料庫的生產(chǎn)。燒成窯尾控制站則是建立在窯尾的電力室，能夠控制生料均化庫底，負(fù)責(zé)把控生料入窯，完成在窯尾和窯中的生產(chǎn)過程。煤粉制備控制站應(yīng)當(dāng)設(shè)置在煤磨電力室之內(nèi)，能夠掌控石膏混合材料的破碎，完成生產(chǎn)中的水泥粉磨，控制水泥儲(chǔ)庫庫頂和空壓機(jī)的狀態(tài)，還有礦渣的輸送。

現(xiàn)場各個(gè)控制站的計(jì)算機(jī)配置，都使用專業(yè)的工程控制機(jī)，因?yàn)榧夹g(shù)的革新，其已經(jīng)具有了快速傳遞信息的實(shí)時(shí)反映裝置，能夠及時(shí)反饋生產(chǎn)中的疏漏，把控生產(chǎn)環(huán)節(jié)的銜接。高準(zhǔn)確性和高適應(yīng)性的特點(diǎn)，即使在工廠的高溫多粉塵的環(huán)境中也能夠正常運(yùn)行。中央控制室的計(jì)算機(jī)，則需要兼顧集中控制和機(jī)旁控制，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上需要做到能夠隨時(shí)切換，使得各個(gè)環(huán)節(jié)的計(jì)算機(jī)能夠按照設(shè)置好的工藝流程和運(yùn)行方式運(yùn)轉(zhuǎn)，按照編制的程序，自動(dòng)控制流程上的各項(xiàng)設(shè)備啟動(dòng)停止。

1.2控制管理級

中央控制系統(tǒng)需要建立5個(gè)操作站加上1個(gè)工程師站，才能夠做到對整個(gè)工藝流程的嚴(yán)密監(jiān)控和狀態(tài)的靈活變換。操作站的數(shù)量是依據(jù)流程管理的層級劃分而選擇的，操作站之間互為備用，1臺(tái)出現(xiàn)狀況時(shí)，其功能和負(fù)責(zé)的環(huán)節(jié)能夠由其他操作站及時(shí)彌補(bǔ)，保障生產(chǎn)過程的順利和穩(wěn)定，如圖1所示。

1.3信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

信息網(wǎng)絡(luò)使用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，現(xiàn)場控制站和中控室能夠保持實(shí)時(shí)的信息傳遞，通過網(wǎng)絡(luò)通信，將現(xiàn)場工藝流程運(yùn)行的情況傳達(dá)到中控室，而中控室發(fā)回的反饋信息由PLC自動(dòng)接受，依據(jù)設(shè)定的指令完成集中控制。

2生產(chǎn)過程自動(dòng)化的裝置

2.1生料質(zhì)量控制系統(tǒng)

生料的質(zhì)量是成品成色的基礎(chǔ)，質(zhì)量控制需要由取樣裝置、制樣裝置、控制計(jì)算機(jī)、X熒光分析儀和其他外部設(shè)備，加上與硬件相配套的軟件共同組成。X射線熒光分析儀能夠做到對多個(gè)樣品進(jìn)行同時(shí)檢測，實(shí)時(shí)更新檢測數(shù)據(jù)，在自動(dòng)取樣分析后，對生料中的鈣、鐵、硫等化學(xué)元素進(jìn)行分析，將結(jié)果送入計(jì)算機(jī)，由系統(tǒng)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，自動(dòng)進(jìn)行原料的配比，將操作流程反饋到現(xiàn)場的控制站，與喂料設(shè)備相配合，控制調(diào)節(jié)原料配比，將生料的率值控制在一定范圍內(nèi)，完成生料的在線生產(chǎn)。

2.2窯胴體測溫裝置

選用線掃描型窯胴體測溫裝置，利用紅外線掃描設(shè)備與控制計(jì)算機(jī)的配合，對窯胴體表面的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，注意輪帶間隙的變化情況，通過監(jiān)控設(shè)備的測量，在顯示器上反映出窯胴體的溫度實(shí)時(shí)變化曲線，自動(dòng)繪制溫度圖像，觀察生產(chǎn)過程中，窯系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常變化，及時(shí)清理故障，設(shè)置限定數(shù)值，一旦超過就啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，降低生產(chǎn)過程中的危險(xiǎn)。

2.3工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)

通過設(shè)置專用的工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備，對窯內(nèi)火焰的變化情況和冷卻機(jī)內(nèi)熟料的分布狀況進(jìn)行監(jiān)控。這套系統(tǒng)需要安置攝像機(jī)、安全保護(hù)裝置、顯示器、水氣處理裝置和控制計(jì)算機(jī)等。攝像機(jī)選用專業(yè)的配置，其內(nèi)裝有溫度繼電器，如果護(hù)套內(nèi)的溫度超過了50℃，就會(huì)觸發(fā)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，同時(shí)發(fā)出指令關(guān)閉攝像機(jī)電源，使電磁閥通電排氣，保護(hù)攝像機(jī)不受損害，待到溫度恢復(fù)到正常，再由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行啟動(dòng)。

2.4氣體分析儀

在窯尾煙室需要設(shè)置專業(yè)的氣體分析儀，可以使用PS6500型水泥窯過程分析機(jī)，帶有成套的分析系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有高精度的過濾裝置，其中的PP1160型號(hào)的高溫取樣探頭，能夠自動(dòng)對煙室的氣體進(jìn)行取樣，因其自帶過濾器，取樣結(jié)果有一定的保證，還需要有氣管道伴熱裝置等。在生產(chǎn)過程中，需要對窯尾的煙氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，分析其中的二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳等化學(xué)物質(zhì)的含量，才能知道燒窯中燃料和助燃空氣的比例情況，以此對窯內(nèi)的溫度、火勢進(jìn)行調(diào)控。對燃料增加量的具體數(shù)值和風(fēng)量的調(diào)節(jié)，也需要有氣體分析儀的監(jiān)測結(jié)果來進(jìn)行指導(dǎo)，才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，使生產(chǎn)工藝處于最佳的配比。

2.5監(jiān)測儀表選型

監(jiān)測儀表的選型需要根據(jù)工廠的規(guī)模和資金實(shí)力等具體情況進(jìn)行選擇。但是在整個(gè)生產(chǎn)線上，包括溫度、壓力、速度、料量等都需要有監(jiān)測儀表，才能夠?qū)θ鞒踢M(jìn)行掌控，使每一個(gè)環(huán)節(jié)都做到最好。對于每一項(xiàng)自動(dòng)化裝置也需要配備儀表，對裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和使用消耗進(jìn)行監(jiān)測，通過現(xiàn)場控制站的計(jì)算機(jī)收集信息，反饋給中央控制室，及時(shí)的進(jìn)行做出調(diào)整，并且還兼具了報(bào)警、記錄等作用。在窯尾和分解爐的出口，需要對溫度進(jìn)行掌控，可以選用ADTX系列的測溫電熱偶，這是專門為水泥行業(yè)設(shè)計(jì)的測溫用工具。窯頭則需要設(shè)置一臺(tái)比色高溫計(jì)，對生產(chǎn)工藝中的燒成帶進(jìn)行溫度監(jiān)測。

3結(jié)束語

社會(huì)的發(fā)展擴(kuò)大了市場對于水泥的需求，而高新技術(shù)的發(fā)展則為水泥生產(chǎn)的自動(dòng)化提供了工具。水泥廠在順應(yīng)市場發(fā)展的情況下，想要擴(kuò)大自身產(chǎn)量，就需要能夠運(yùn)用多種高新技術(shù)集成設(shè)備，建立起生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)如今對于自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究實(shí)驗(yàn)已經(jīng)取得了成效，水泥生產(chǎn)過程運(yùn)用自動(dòng)化控制，極大的提高了水泥廠的產(chǎn)量，增加了熟料的質(zhì)量，在各項(xiàng)環(huán)節(jié)得到精密控制的情況下，能耗被降低，廢氣粉塵的產(chǎn)生減少。因此，需要繼續(xù)探索研究，不斷發(fā)揮自動(dòng)化控制在水泥生產(chǎn)工藝上的優(yōu)勢。