大數(shù)據(jù)應(yīng)用水泥生產(chǎn)成本管控實時考核系統(tǒng)

陳樹國

(海拉爾蒙西水泥有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021011)

水泥生產(chǎn)過程中利用DCS系統(tǒng)實時采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行儲存，可以根據(jù)化驗室下達的質(zhì)量配比指標進行比較計算，計算出本班的能耗及生產(chǎn)成本控制情況進行考核，把考核的產(chǎn)量、設(shè)備電耗、煤耗、混合材摻加量及每時每班的產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)生成報表顯示出來，利用DCS系統(tǒng)進行組態(tài)用累計功能塊進行每班產(chǎn)量累計，由系統(tǒng)自動生成數(shù)據(jù)并且存檔備查。數(shù)據(jù)是最公平的，也是最沒有爭議的評價方式，及時、公正地對中控操作員本班8h的工作績效進行評估，肯定成績，更好地做到成本管控和節(jié)能降耗工作。

1 實時數(shù)據(jù)考核的重要意義

隨著我國的工業(yè)自動化控制水平逐步提高，企業(yè)之間競爭趨勢較為激烈。通過企業(yè)能耗指標對標，查找自己的不足，進行改進，促使企業(yè)節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本，是今后生產(chǎn)管理的重要環(huán)節(jié)。利用數(shù)據(jù)實時采集考核系統(tǒng)能夠在最短的時間內(nèi)分析出生產(chǎn)中的不足，及時進行調(diào)整，使設(shè)備運行始終在最佳狀態(tài)。

2 利用數(shù)據(jù)實時考核系統(tǒng)應(yīng)用生產(chǎn)運行

2.1 熟料燒成系統(tǒng)電耗管理

DCS系統(tǒng)實時采集高溫風機、窯頭風機、窯尾排風機、窯頭變壓器、窯尾變壓器、生料變壓器的電量，由系統(tǒng)運算出熟料燒成用電設(shè)備功率進行相加，得出總功率。入窯給料系統(tǒng)由8個流量閥往均化庫小倉入料，由倉重傳感器計量，將數(shù)值傳輸至DCS系統(tǒng)，生料進入緩沖倉重量80%時給料系統(tǒng)停止喂料，當緩沖倉重量下降50%時給料系統(tǒng)自動給料，緩沖倉保持在設(shè)定的重量范圍內(nèi)起到穩(wěn)定物料作用。投料時由7號固體流量計下料至入窯提升機，計量數(shù)據(jù)傳送至DCS系統(tǒng)進行比較運算。由系統(tǒng)調(diào)用均化庫下入窯固體流量計瞬時流量進行公式計算，計算出每時每刻的產(chǎn)量和電耗。計算公式為：電耗=總功率(有功功率)/產(chǎn)量×系數(shù)。根據(jù)實時數(shù)據(jù)參數(shù)及時地進行分析和調(diào)整，保障工藝煅燒時熟料強度、質(zhì)量和產(chǎn)量。

2.2 煤耗管理系統(tǒng)

海拉爾蒙西水泥有限公司使用兩種煤，分別是褐煤和煙煤，褐煤發(fā)熱量為15 488kJ～15 906kJ，煙煤發(fā)熱量為21 348kJ～22 185kJ，生產(chǎn)中由煤管磨系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)煙煤，煤磨電力室實現(xiàn)獨立計量數(shù)據(jù)實時傳送到DCS后臺進行數(shù)據(jù)儲存。磨機生產(chǎn)出合格的煤粉進入煤粉倉后，由煤粉秤按設(shè)定值向窯頭送煤煅燒，根據(jù)窯頭測溫系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制給煤量，由事先編程好的程序進行運算，根據(jù)系統(tǒng)溫度的反饋自動加減給煤量，給煤量精確到0.01t，進行自動加煤和減煤達到工況最佳用煤量。煤立磨系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)褐煤煤粉，因褐煤生產(chǎn)中易燃易爆危險性較高，要求系統(tǒng)含氧量控制在最低水平，由一氧化碳及氧氣分析儀對煤粉倉、主收塵器壓縮空氣使用氮氣減少氧含量，生產(chǎn)過程中一氧化碳含量和氧氣含量將數(shù)據(jù)傳送到DCS系統(tǒng)進行比較分析。當指標超過設(shè)定范圍時系統(tǒng)自動發(fā)出聲光報警并啟動二氧化碳滅火系統(tǒng)。煤立磨電力室實現(xiàn)獨立計量數(shù)據(jù)實時傳送到DCS后臺進行數(shù)據(jù)儲存。磨機生產(chǎn)出合格的煤粉進入煤粉倉后，由窯尾煤粉秤按設(shè)定值向預(yù)熱器輸送煤粉進行煅燒，根據(jù)預(yù)熱器測溫系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制給煤量，由編程好的程序進行運算根據(jù)系統(tǒng)溫度的反饋自動加減給煤量，給煤量精確到0.01t進行自動加煤和減煤滿足工況最佳用煤量。窯頭煤粉秤、窯尾煤粉秤瞬時流量數(shù)據(jù)采集到DCS系統(tǒng)，分別計算出窯尾的用量(褐煤)和窯頭的用量(煙煤)數(shù)據(jù)保存到系統(tǒng)中，根據(jù)7號固體流量計瞬時流量和累計數(shù)據(jù)進行運算，分別計算出褐煤、煙煤生產(chǎn)每噸熟料的煤耗。將實時數(shù)據(jù)煤耗進行對標，看是否達到最佳值。

2.3 生料磨系統(tǒng)進行電耗、產(chǎn)量考核

生料配料系統(tǒng)由5臺配料秤進行配比，將生料輸送至生料磨進行研磨，成品進入生料均化庫。計算公式為：電耗=總功率(有功功率)/產(chǎn)量×系數(shù)。

2.4 水泥磨系統(tǒng)電耗、產(chǎn)量、混合材摻加量

水泥磨系統(tǒng)擁有2臺水泥磨，其主機設(shè)備由1號、2號水泥磨機，1號、2號通風機，水泥磨供電變壓器及輔助設(shè)備組成。運行功率負荷由計量表傳送至DCS后臺進行累計儲存。由配料站總量瞬時流量進行數(shù)學計算，計算出每時每刻的產(chǎn)量和電耗。計算公式為：電耗=總功率(有功功率)/產(chǎn)量×系數(shù)。水泥磨的配料系統(tǒng)由配料站1號、2號熟料皮帶計量秤、1號、2號粉煤灰計量秤、石膏秤、1號、2號混合材秤組成配料系統(tǒng)。根據(jù)化驗室下達的質(zhì)量控制單進行配料，由配料站設(shè)備熟料秤、混合材秤、石膏秤、粉煤灰秤計量設(shè)備輸送至水泥磨進行研磨。DCS系統(tǒng)采集每臺計量秤累計瞬時流量，通過運算的方式將每個班使用的熟料用量，混合材、石膏用量、粉煤灰用量進行數(shù)據(jù)儲存，依靠系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計好的計算方式分別計算出混合材、熟料的用量總和。根據(jù)化驗室的配比進行計算混合材的摻加量，通過數(shù)據(jù)采集指標進行分析，看熟料與混合材的摻加量是否達到預(yù)定的考核規(guī)定，每小時及本班摻加了多少噸混合材，多加了幾噸熟料，從報表中可以直接看到。做到及時調(diào)整控制成本費用，達到考核的目的。

3 利用現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)進行改造，為企業(yè)節(jié)約資金

直接效益：購置一套電能管理系統(tǒng)需要90萬元左右，利用現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)和變電站后臺系統(tǒng)就能實現(xiàn)電能管理工作(直接節(jié)約購置資金90萬元)。

生產(chǎn)管理實時考核系統(tǒng)的間接效益：

熟料系統(tǒng)電耗。總有功功率9 800kW·h，窯系統(tǒng)3 000kW·h、每小時節(jié)約100kW；生料磨系統(tǒng)3 500kW·h，每小時節(jié)約80kW，煤磨系統(tǒng)2 000kW·h；每小時節(jié)約30kW。每小時節(jié)約210kW，210×0.48元×24=2 419元，2 419÷2 208=1.09元，每噸熟料成本下降1.09元。

煤耗。每班節(jié)約用煤標煤0.5t，褐煤1.3t，(0.5×625+350×1.3)×3=767元，767÷2 208=0.34元，每噸熟料成本下降0.34元。

熟料系統(tǒng)電耗和煤耗合計。每噸熟料成本下降1.43元。每年生產(chǎn)46萬t熟料節(jié)約65.78萬元。

水泥磨系統(tǒng)總有功功率6 000kW·h，每小時節(jié)約150kW，150×0.48×24=1 728元，1728÷4 080=0.42元，每噸水泥成本下降0.42元。

混合材摻加量每班多摻加12t，熟料少用12t，(300×12-12×40)×3=9 360元，9 360÷4 080=2.2元。每噸水泥成本下降2.62元。每年生產(chǎn)60萬噸水泥，節(jié)約157.2萬元。

熟料生產(chǎn)+水泥生產(chǎn)每年節(jié)約資金222.98萬元。

4 生產(chǎn)管理實時考核系統(tǒng)的效果

①利用大數(shù)據(jù)采集具有信息準確，數(shù)據(jù)計算準確，指標調(diào)整方便快捷等優(yōu)勢。②水泥熟料生產(chǎn)成本考核對流水線工藝生產(chǎn)比較適用，能夠直接反映出本班的工作指標和能源消耗情況。

5 大數(shù)據(jù)實時考核的發(fā)展趨勢

隨著我國工業(yè)自動化的持續(xù)發(fā)展，生產(chǎn)中數(shù)據(jù)的收集、儲存、分析尤為重要，根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)結(jié)果進行技術(shù)改進和探索，推動工業(yè)生產(chǎn)管理革新，由人為管理模式逐步實現(xiàn)數(shù)字化管理理念。大數(shù)據(jù)實時考核系統(tǒng)在生產(chǎn)管理中真實體現(xiàn)出每個班組每名員工的生產(chǎn)指標完成情況，考核結(jié)果判定排除了人為的因素影響，考核結(jié)果透明度高、保證了考評的公正性、合理性。

6 結(jié)束語

利用大數(shù)據(jù)實時考核系統(tǒng)節(jié)約了生產(chǎn)中能源的浪費，評定各運行班組產(chǎn)質(zhì)量，實現(xiàn)班組考核機制，考核結(jié)果的真實性和準確性得到了保證。建立了完善的考核管理體系，落實了監(jiān)督責任，加強了企業(yè)對生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)督力度，提高了企業(yè)生產(chǎn)能力，降低了企業(yè)成本，能耗逐年下降，提高了企業(yè)在行業(yè)競爭中的優(yōu)勢，達到企業(yè)利潤最大化。