石灰窯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實踐

章滿權(quán)

（銅陵市三諾電子有限公司，安徽 樅陽 244000）

1 研究背景

隨著現(xiàn)代工業(yè)化、信息化的不斷發(fā)展與融合，生產(chǎn)設(shè)備向著大型化、高速化、自動化方向發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)指標如產(chǎn)量、質(zhì)量、成本、安全與環(huán)境保護等都對生產(chǎn)設(shè)備提出了更高要求。在石灰行業(yè)，對石灰窯進行實時設(shè)備監(jiān)控，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進行收集、整理、挖掘、分析處理，移動APP實時呈現(xiàn)設(shè)備的運行狀況，在設(shè)備運行中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，不僅能夠提升設(shè)備的管理水平，減少不必要的損失，還可以在減低成本的同時提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，對石灰窯進行遠程實時監(jiān)控，對于企業(yè)降本增效、延長爐窯使用壽命、提高成品質(zhì)量和產(chǎn)量都有重要的意義。

在生產(chǎn)制造型企業(yè)中要使先進的設(shè)備運行順暢，發(fā)揮出最大功效，就必須實施最優(yōu)秀的管理手段，因此，設(shè)備管理不僅需要依靠技術(shù)的不斷進步，還需要依靠系統(tǒng)的有效支撐。設(shè)備管理的任務(wù)是為企業(yè)提供優(yōu)良而又經(jīng)濟的技術(shù)裝備，使企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動建立在最佳的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)之上，保證生產(chǎn)經(jīng)營順利進行，提高生產(chǎn)效率，從而使企業(yè)獲得最高經(jīng)濟效益。

現(xiàn)在很多企業(yè)生產(chǎn)、設(shè)備運營通常都還停留在以人工為主的運維方式上，相關(guān)設(shè)備狀態(tài)及運行過程消息必須在現(xiàn)場獲取、相關(guān)技術(shù)支持也必須奔赴現(xiàn)場進行，運維過程缺乏足夠的及時性、快捷性，人為因素多，維護成本高，綜合效能低下，并同時制約了生產(chǎn)效能的有效提升。隨著移動終端、網(wǎng)絡(luò)平臺及其應用技術(shù)的飛速發(fā)展，人類已快步邁入移動互聯(lián)網(wǎng)時代，移動終端及其應用已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦胁豢苫蛉钡牟糠郑⑼瑫r推進企業(yè)傳統(tǒng)信息技術(shù)和移動應用技術(shù)的快速融合而創(chuàng)造出全新的企業(yè)移動信息技術(shù)，使得企業(yè)信息自動化可以擺脫對固定的辦公環(huán)境、工作時間、硬件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的依賴而直接延伸至每個人的手中，進而創(chuàng)造出許多全新的企業(yè)移動應用和增值服務(wù)模式，并從根本上改變企業(yè)的內(nèi)外管理、經(jīng)營和商務(wù)運營模式。如今，使用移動終端實時查看企業(yè)信息、自動化的運行狀態(tài)、過程消息和歷史數(shù)據(jù)等，已經(jīng)成為很多行業(yè)（如石化、能源、煤礦等）不可或缺的工作方式。

2 系統(tǒng)的工作內(nèi)容

現(xiàn)代石灰窯應該更多地關(guān)注節(jié)能、環(huán)保、自動化程度、成品質(zhì)量等方面。為保證成品質(zhì)量和產(chǎn)量，滿足節(jié)能環(huán)保的指標要求，在自動化生產(chǎn)過程中，設(shè)備監(jiān)控與設(shè)備預測性維護就顯得尤為重要。

結(jié)合傳統(tǒng)信息技術(shù)和現(xiàn)有的移動信息技術(shù)，打通最后一公里的控制網(wǎng)絡(luò)通道，改變傳統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)管制思維，通過實現(xiàn)海量過程數(shù)據(jù)的采集、存儲、傳輸、監(jiān)控、查詢、關(guān)聯(lián)分析，對石灰窯設(shè)備實施集中監(jiān)控、遠程監(jiān)控、移動監(jiān)控、遠程展示[1]。協(xié)助生產(chǎn)及工藝人員整合相關(guān)過程及工藝信息，以改進操作和工藝、提升產(chǎn)品性能；協(xié)助設(shè)備維護人員實現(xiàn)對設(shè)備故障、隱患的及早發(fā)現(xiàn)和及時處理，從而降低設(shè)備故障率，提升設(shè)備運行率；協(xié)助設(shè)備維護人員整合設(shè)備信息，分析趨勢，形成更有效的維護策略、維護計劃和相關(guān)知識體系，從而提升設(shè)備維護的有效性。

石灰窯主要由窯體、上料裝置、布料裝置、燃燒裝置、卸灰裝置、電氣、儀表控制裝置及除塵裝置等組成。不同形式的石灰窯，它的結(jié)構(gòu)形式和煅燒形式有所區(qū)別，工藝流程基本相同，但設(shè)備價值有很大區(qū)別。當然使用效果肯定也是有差別的。煅燒生石灰在我國已有悠久的歷史，對石灰的品質(zhì)的要求也越來越高。

普通豎窯生產(chǎn)存在很多缺點，如窯的利用系數(shù)低，在50%以下，耗能高，每噸灰用煤量在160 kg以上，由于普通窯爐絕大多數(shù)為上部開口或半開口結(jié)構(gòu)，所以很難進行除塵，環(huán)境污染嚴重，加料和出灰?guī)缀跞咳斯ぶ苯硬僮鳎瑒趧訌姸却?，嚴重損害了操作工的身體健康，質(zhì)量不穩(wěn)定，生過燒、結(jié)瘤一般在30%以上，而且不能及時控制。

根據(jù)中國國情，引進日本河合株式會社的石灰豎窯技術(shù)，遵照“邊引進，邊消化吸收，邊開發(fā)”的精神，我們設(shè)計成了JHZS型節(jié)能環(huán)保自動化石灰豎窯，并形成多項中國的專利技術(shù)，在國內(nèi)外已廣泛推廣，建成達產(chǎn)近百座。

近年來它以節(jié)能顯著、環(huán)保達標、自動化程度高、成品質(zhì)量高、建造成本低、建成周期短等優(yōu)點深受到國營大中型、民營個體企業(yè)和東南亞許多國家的喜愛。指標石灰窯主要技術(shù)經(jīng)濟指標如下：（1）爐子有效容積100～350 m3；（2）產(chǎn)量85～300 t/d；（3）熱耗960×4.186 8（kJ/kg·t·石灰）標煤用量130（kg/ kg·石灰）；（4）利用系數(shù)＞0.85（t/d·m3）；（5）活性度 ≥300 mL；（6）生石灰含≥90% CaO；（7）生石灰的生過燒率＜5%～7%；（8）石灰石消耗1.8 t/t·石灰；（9）煙氣中CO2的濃度42%，250 m3，爐每小時產(chǎn)CO2氣體10 t；（10）煙塵排放指標 ＜50（mg/m3）。

3 JHZS型工藝特點

石灰窯在運行過程中，因為軸瓦斷裂造成瓦座球體磨損，問題發(fā)生后，傳統(tǒng)方法不能現(xiàn)場有效修復，更換新備件不僅需要高額的費用，而且需要長時間停機等待備件，將給企業(yè)造成重大損失。高分子復合材料具有超強的黏著力，優(yōu)異的抗壓強度等綜合性能，可免機加工現(xiàn)場快速修復瓦座球體磨損。既無補焊熱應力影響，修復厚度也不受限制，同時產(chǎn)品所具有的金屬材料不具備的退讓性，吸收設(shè)備的沖擊震動，并且可使配合面100%接觸，避免了再次出現(xiàn)磨損的可能。采用美嘉華高分子復合材料具有超強的黏著力，優(yōu)異的綜合機械性能，以及良好的耐受水、油及化學介質(zhì)的能力。

石灰窯APP技術(shù)架構(gòu)上包括了：過程設(shè)備單元、過程驅(qū)動單元、區(qū)域云服務(wù)單元、遠程通信單元、公共云服務(wù)單元，以及遠程客戶終端（包括手機終端）。石灰窯APP功能包括了石灰窯本身的過程監(jiān)控（工藝參數(shù)監(jiān)控、生產(chǎn)管控）、數(shù)據(jù)分析（能源管控、窯體監(jiān)控、行業(yè)聚焦）、信息動態(tài)等三大范圍的模塊[2]。

3.1 過程監(jiān)控

為確保石灰窯設(shè)備在生產(chǎn)過程中處于受控狀態(tài)，需要對設(shè)備的全過程運行狀態(tài)、過程消息和歷史數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，以及定制消息的實時推送，從而實現(xiàn)設(shè)備運維的移動化、實時化和便利化管理，提升設(shè)備運維的及時性、快捷性和綜合效率。過程監(jiān)控對象包括窯體生產(chǎn)成本、運行時間、環(huán)保數(shù)據(jù)等指標數(shù)據(jù)。

借助遠程支持組件，對設(shè)備關(guān)鍵指標進行在線檢測、無線傳輸、遠程監(jiān)控、實時診斷的服務(wù)模式。實現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)部技術(shù)支持的高效運轉(zhuǎn)，做到技術(shù)支持無時無刻無處不在的全覆蓋模式，確保運行設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)最及時、快速的遠程在線式診斷和維護支持服務(wù)以及日常性的維護服務(wù)。

3.2 數(shù)據(jù)分析

設(shè)備生產(chǎn)運行過程中每時每刻都會產(chǎn)生大量的實時數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)中心要將設(shè)備生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)進行收集，并對這些海量數(shù)據(jù)進行歸檔處理，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)從中提取有用信息，為后續(xù)的生產(chǎn)管理提供指導服務(wù)，完善的數(shù)據(jù)分析可以幫助管理者做出正確的判斷，以便采取合適的改進措施，還可以持續(xù)擴充更多個性化運營管理和設(shè)備維護任務(wù)。

3.3 信息動態(tài)

現(xiàn)代企業(yè)信息化程度逐步加深，管理者不僅要關(guān)注企業(yè)自身的各項運營狀況，還要密切關(guān)注行業(yè)發(fā)展動態(tài)、最新實時新聞等外部信息動態(tài)，以便制定正確的決策指導。企業(yè)大數(shù)據(jù)中心將企業(yè)內(nèi)外部信息無縫對接，實現(xiàn)信息互聯(lián)互通，進而有效利用這些信息碎片，為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營提供全方位信息服務(wù)。

4 系統(tǒng)特點及優(yōu)勢

4.1 石灰窯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的特點

（1）集成了完整的狀態(tài)管理理念和全新的實施方式。

（2）體現(xiàn)了多種專業(yè)手段綜合應用的概念，掌握設(shè)備復雜運行工況的特點，采用多種檢測診斷專業(yè)技術(shù)手段，從不同的角度獲取故障發(fā)生、發(fā)展的特征量，利用判斷規(guī)則指導現(xiàn)場的故障判別。

（3）實現(xiàn)了多種狀態(tài)管理業(yè)務(wù)模式的融合，采用在線監(jiān)控、診斷等多種技術(shù)手段和實施方式，構(gòu)建覆蓋面廣、運行經(jīng)濟、布局合理的石灰窯狀態(tài)管理體系。

4.2 石灰窯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的競爭優(yōu)勢

（1）投入相對少、門檻低，可快速推進；借用外智彌補技術(shù)不足達到管理方式和理念的自然引進；（2）提升石灰窯狀態(tài)的專業(yè)化把握能力，發(fā)揮檢測診斷技術(shù)對石灰窯狀態(tài)和檢修的指導作用，有利于提高檢修項目實施的有效性，降低維修負荷，優(yōu)化石灰窯狀態(tài)管理模式；（3）降低故障發(fā)生率，減少停機損失和采購費用；（4）專業(yè)知識可以確保高質(zhì)量的檢測和診斷；（5）避免由于用戶工程人員變動帶來的風險。

5 結(jié)語

大數(shù)據(jù)時代雖為企業(yè)發(fā)展帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，但更多的卻是機遇和廣闊的發(fā)展空間。企業(yè)大數(shù)據(jù)中心，通過搭建企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)之間的溝通橋梁，讓企業(yè)內(nèi)外信息互聯(lián)互通，進而使得企業(yè)能夠從信息量巨大的互聯(lián)網(wǎng)中獲取巨大的信息支撐，幫助企業(yè)提升管理水平，制定正確的企業(yè)發(fā)展計劃；利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，企業(yè)可以從海量的數(shù)據(jù)信息中挖掘有用價值，打破傳統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控管理模式，實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備遠程監(jiān)控、在線診斷、及早預防的智慧化預測性維護的目的，從根本上保障設(shè)備運行安全，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，為企業(yè)提供更好的信息支持，創(chuàng)造更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。