水泥廠電氣自動化設(shè)備技術(shù)改造及應(yīng)用

胡雪玲，陳樹國，王英利

(1.海拉爾蒙西水泥有限公司；2.呼倫貝爾學(xué)院 ，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000)

隨著社會主義經(jīng)濟的不斷發(fā)展，相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)也在不斷發(fā)展，電氣自動設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。合理地使用電氣自動化設(shè)備，可以有效地減少能源消耗、降低維護成本、降低生產(chǎn)成本、提高設(shè)備生產(chǎn)效率、加強資源再利用、提高工業(yè)產(chǎn)值、促進增加企業(yè)經(jīng)濟效益。水泥廠工作環(huán)境相對負責(zé)，而且有環(huán)保和安全方面的要求。為了滿足水泥廠的穩(wěn)定生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展，電氣自動化設(shè)備需要提供安全、有效的技術(shù)保障，可通過不斷更新、改造、完善，降低生產(chǎn)、運行成本，提高工業(yè)產(chǎn)值。

1 電氣自動化設(shè)備運行中的常見問題

1.1 設(shè)備老化的問題

隨著電氣自動化設(shè)備使用年限的增加，不可避免的導(dǎo)致設(shè)備磨損老化，精度不能滿足要求，影響工業(yè)企業(yè)正常工作的運轉(zhuǎn)。造成電氣設(shè)備老化的原因各有不同，主要有：電氣自動化設(shè)備本身長期運行產(chǎn)生的正常磨損老化；生產(chǎn)操作不當，操作人員沒有嚴格按照電氣自動化設(shè)備操作流程、沒有合理設(shè)置設(shè)備運行參數(shù)引起老化；經(jīng)常使電氣自動化設(shè)備超負荷運轉(zhuǎn)引起老化等。不論何種原因引起的老化問題，都會對電氣自動化設(shè)備的運行及工業(yè)生產(chǎn)帶來困擾。

1.2 現(xiàn)場環(huán)境惡劣的問題

電氣自動化設(shè)備對于工業(yè)企業(yè)而言，所處現(xiàn)場環(huán)境各有不同，不同的現(xiàn)場環(huán)境也是造成設(shè)備使用壽命縮短的根本原因。水泥廠的環(huán)境問題有：高溫運作環(huán)境會使電氣自動化設(shè)備相關(guān)零部件氧化分解或者出現(xiàn)龜裂；低溫運作環(huán)境會降低電氣自動設(shè)備的精度，同時縮短使用壽命；灰塵較大的運作環(huán)境會使電氣自動化設(shè)備接觸不良、經(jīng)常死機、短路或者斷路、嚴重者會直接燒壞設(shè)備；長期振動運作環(huán)境會使電氣自動化設(shè)備各零部件連接不緊密，引起測量傳輸誤差，零部件松動加速電氣自動化設(shè)備損壞。因此，面對各種惡劣的環(huán)境合理的選擇電自動化設(shè)備也是工業(yè)生產(chǎn)必須考慮的問題。

1.3 設(shè)備更新迭代的問題

經(jīng)濟在不斷發(fā)展，水泥生產(chǎn)領(lǐng)域高新技術(shù)也在不斷發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)在創(chuàng)立之初運行穩(wěn)定，其后需要不斷追趕時代發(fā)展的步伐。勢必要使用高效率、低成本的新型自動化設(shè)備代替老舊設(shè)備，才會使企業(yè)長足發(fā)展下去，而在保證工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)運行的條件下，更新設(shè)備與企業(yè)自有設(shè)備改造的合理選擇應(yīng)用，低投入、高產(chǎn)出是工礦企業(yè)面臨的問題。

2 電氣自動化設(shè)備技術(shù)改造前后運行狀態(tài)

當電氣自動化設(shè)備不能滿足工業(yè)生產(chǎn)需要時就要進行更新?lián)Q代，而采用現(xiàn)有技術(shù)對原有設(shè)備進行技術(shù)改造就能實現(xiàn)，既節(jié)約成本，又滿足生產(chǎn)需求。下面以水泥企業(yè)為例，闡述水泥磨主收塵器自動控制方面的技術(shù)改造成果及運行狀態(tài)。

2.1 原有電氣自動化設(shè)備工作原理及存在的問題

水泥磨主收塵器原有電氣自動化控制設(shè)備采用單片機進行控制，脈沖清灰時間依靠主板電位器來進行設(shè)定和修改。脈沖時間間隔10s左右。收塵器主板單片機控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，集成塊較多，系統(tǒng)不易維護，程序更改困難。而且由于單片機控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力較差，設(shè)備處于水泥廠房內(nèi)，屬長期粉塵環(huán)境，集成塊上積灰較多，在現(xiàn)場惡劣環(huán)境下運行，控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障。主要現(xiàn)象有主板出現(xiàn)死機、板載繼電器觸頭接觸不良、燒壞等故障，嚴重影響磨機通風(fēng)系統(tǒng)導(dǎo)致磨機減產(chǎn)運行。收塵器運行中因生產(chǎn)水泥品種較多，且水泥品種頻繁切換生產(chǎn)致使水泥臺時產(chǎn)量變化較大，生產(chǎn)M32.5水泥，臺產(chǎn)較高，脈沖清灰時間較短，大概10s左右，保證系統(tǒng)負壓正常運行，生產(chǎn)PO52.5水泥時，臺產(chǎn)較低，脈沖清灰時間較短，對壓縮空氣使用比較浪費。因脈沖清灰時間是手動調(diào)整對壓縮空氣使用量消耗較大，能耗浪費嚴重。經(jīng)過對水泥生產(chǎn)運行工藝環(huán)境進行了現(xiàn)場考察和研究，決定將原有單片機控制改造為采用可靠的西門子PLC對多個分室進行集中控制，實現(xiàn)脈沖清灰時間自動控制功能。

2.2 技術(shù)改造后電氣自動化設(shè)備工作原理及運行狀態(tài)

技術(shù)改造后主收塵器實現(xiàn)壓差自動控制。利用現(xiàn)場電氣自動化設(shè)備將現(xiàn)有的水泥磨主收塵器出、入口壓力變送器負壓數(shù)據(jù)采集到DCS系統(tǒng)中進行組態(tài)運算，編程時根據(jù)收塵器的差壓實現(xiàn)自動選擇脈沖清灰時間。當收塵系統(tǒng)差壓超過設(shè)定值時，脈沖間隔時間自動調(diào)整為10s、20s、30s、40s來適應(yīng)生產(chǎn)不同品種水泥時的需要，通過DCS系統(tǒng)直接把信號傳到水泥廠房內(nèi)現(xiàn)場PLC柜。PLC編程控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先編好的控制程序自動控制相關(guān)設(shè)備的運行。PLC柜脈沖清灰繼電器為歐姆龍產(chǎn)品，為了節(jié)約繼電器用量采用矩陣式控制，PLC輸出12路脈沖清灰繼電器按編程好的時間進行運行，控制收塵器60臺脈沖閥工作。當DCS系統(tǒng)給出自動運行的命令后PLC控制系統(tǒng)開始運行，根據(jù)收塵器差壓自動調(diào)整脈沖時間，當輸送設(shè)備過載保護繼電器FR1動作時發(fā)生過載故障，則停止運行并發(fā)出報警信號，系統(tǒng)自動停止。

PLC控制系統(tǒng)改造達到了預(yù)期的效果，實現(xiàn)了對主收塵器氣箱式脈沖袋收塵器的控制，運行中可以方便地更改收塵器的設(shè)定時間，經(jīng)過技術(shù)改造減少了外部電路與元器件故障發(fā)生，實現(xiàn)節(jié)能效果，控制系統(tǒng)具有技術(shù)先進、可靠性高、節(jié)約能耗、維護簡潔方便、適應(yīng)環(huán)境能力強等優(yōu)點。

3 水泥行業(yè)電氣自動化設(shè)備技術(shù)改造的發(fā)展趨勢

3.1 智能化發(fā)展

水泥廠電氣自動化設(shè)備安裝技術(shù)改造智能化發(fā)展，為企業(yè)節(jié)約成本投入，降低人工操作失誤造成事故的概率。電氣自動化控制系統(tǒng)控制水泥工藝流程與專業(yè)的技術(shù)人員及維護人員良好結(jié)合，使電氣自動化設(shè)備技術(shù)改造變得簡單、準確，智能化發(fā)展提高了電氣自動化設(shè)備與生產(chǎn)工藝的協(xié)調(diào)性和適應(yīng)性，使之具有分析、糾錯等更具有人性化的自動化性能。

3.2 集成化管理

集成化管理包含技術(shù)上的集成化和管理上的集成化。水泥生產(chǎn)技術(shù)上的集成是綜合了工藝技術(shù)、加工技術(shù)、電氣自動化技術(shù)、機械技術(shù)、電子信息技術(shù)等一系列的高新技術(shù)，通過各個技術(shù)合理集成實現(xiàn)有效的自動化生產(chǎn)和控制。使用信息管理MES系統(tǒng)將生產(chǎn)信息、生產(chǎn)過程、管理人員、技術(shù)人員等管理信息的集成，使整個生產(chǎn)過程有效、有序的運行。開發(fā)專業(yè)軟件通過技術(shù)集成和管理集成實現(xiàn)信息綜合記錄、分析、管理實現(xiàn)一體化，不再單一化，既節(jié)約投入，又方便管理。

3.3 可持續(xù)發(fā)展

國家提倡綠色制造理念，建筑企業(yè)可持續(xù)發(fā)展需實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)能、環(huán)境保護的四節(jié)一環(huán)保宗旨。水泥企業(yè)未來發(fā)展趨勢勢必要實現(xiàn)綠色節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展。水泥生產(chǎn)過程中通過對原材料的選用、工藝生產(chǎn)線的改造、機械設(shè)備及電器設(shè)備的合理選型、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品運輸?shù)榷家怨?jié)約能源為目的，通過模擬系統(tǒng)、智能系統(tǒng)實現(xiàn)原材料、燃料、設(shè)備的最大化利用的同時降低能源消耗。實現(xiàn)環(huán)境資源的合理利用和可持續(xù)發(fā)展。水泥生產(chǎn)的電氣自動化設(shè)備技術(shù)改造要滿足節(jié)約企業(yè)的固定成本，持續(xù)收益和向前發(fā)展，同時要對環(huán)境無污染、無危害。電氣自動化設(shè)備技術(shù)改造不僅直接影響工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展，也關(guān)系到國家制造業(yè)的發(fā)展和未來。

4 結(jié)束語

中國正在蓬勃發(fā)展，各種建設(shè)離不開水泥。水泥企業(yè)的電氣自動化設(shè)備的高效、穩(wěn)定、安全、低成本運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。技術(shù)改造與企業(yè)現(xiàn)狀、生產(chǎn)工藝、環(huán)境保護相結(jié)合，通過選用、安裝、改造、智能化、集成化而實現(xiàn)降低能耗、降低成本、提高企業(yè)生產(chǎn)效率、提高生產(chǎn)質(zhì)量、提高生產(chǎn)產(chǎn)值。通過幾次電氣設(shè)備改造為企業(yè)每年節(jié)約電能約164 160kW·h ，約計人民幣82 080元，減少故障停機率節(jié)約空載電耗53 200kW·h，約計人民幣26 600元，節(jié)約設(shè)備及材料費約計人民幣26 000元，節(jié)約成本共計134 680元/年，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益。