鞍鋼鲅魚(yú)圈回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

王福有，于海岐，陳晨，宋云飛，賈春暉，曹海東

（鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司，遼寧 營(yíng)口 115007）

回轉(zhuǎn)窯是工業(yè)領(lǐng)域的重要生產(chǎn)設(shè)備，其應(yīng)用范圍廣泛，全國(guó)約有各類回轉(zhuǎn)窯2 000 多臺(tái)[1]。 冶金石灰回轉(zhuǎn)窯主要用于焙燒鋼鐵廠用的活性石灰和輕燒白云石等，因回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)過(guò)程存在滯后性等因素，增加了其生產(chǎn)智能控制的難度，所以目前尚無(wú)成熟的回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外已有許多學(xué)者對(duì)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝及智能控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，如通過(guò)研究回轉(zhuǎn)窯物料傳輸模型和熱平衡模型，得出物料在窯內(nèi)停留時(shí)間和料層變化關(guān)系[2]；研究的回轉(zhuǎn)窯在線仿真優(yōu)化模型及軟件系統(tǒng)能實(shí)時(shí)計(jì)算回轉(zhuǎn)窯各帶長(zhǎng)度及窯內(nèi)溫度分布，建立了回轉(zhuǎn)窯狀態(tài)預(yù)報(bào)系統(tǒng)[3]。 但目前的研究大多圍繞回轉(zhuǎn)窯單點(diǎn)位、單工序的智能操作，未能真正降低勞動(dòng)強(qiáng)度和產(chǎn)線綜合能耗。 鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司（以下簡(jiǎn)稱“鲅魚(yú)圈”）以智能焙燒為核心，開(kāi)發(fā)了回轉(zhuǎn)窯全線工藝的智能控制系統(tǒng)，本文對(duì)此做一介紹。

1 鲅魚(yú)圈回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)

1.1 回轉(zhuǎn)窯概況

鲅魚(yú)圈現(xiàn)有4 座冶金石灰回轉(zhuǎn)窯，于2008 年8 月陸續(xù)投產(chǎn)，單窯日產(chǎn)1 000 t 冶金石灰，主要生產(chǎn)煉鋼用石灰、燒結(jié)石灰及輕燒白云石。 回轉(zhuǎn)窯主要參數(shù)見(jiàn)表1。 與其他大型冶金石灰回轉(zhuǎn)窯類似，鲅魚(yú)圈回轉(zhuǎn)窯也存在著生產(chǎn)過(guò)程中人工監(jiān)控參數(shù)多，設(shè)備故障率高，石灰質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。

表1 回轉(zhuǎn)窯主要參數(shù)Table 1 Main Parameters for Rotary Kiln

1.2 回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)的組成

鲅魚(yú)圈回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)組成見(jiàn)圖1。 回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)的核心是回轉(zhuǎn)窯智能焙燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)將編程語(yǔ)言與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，采集回轉(zhuǎn)窯過(guò)程控制系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)，并通過(guò)OPC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能控制系統(tǒng)與回轉(zhuǎn)窯一級(jí)PLC 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。OPC 是目前最流行的數(shù)據(jù)連接標(biāo)準(zhǔn)，用于控制器、設(shè)備、應(yīng)用程序和其他基于服務(wù)器系統(tǒng)之間的通信。 PLC 系統(tǒng)（Programmable Logic Controller）為可編程邏輯控制器，是專為工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它采用可編程的存儲(chǔ)器用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)及算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬輸入/輸出控制各種類型機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，是工業(yè)生產(chǎn)控制的核心?；剞D(zhuǎn)窯智能焙燒系統(tǒng)“一鍵焙燒”操作可以提高對(duì)煤氣、供風(fēng)過(guò)程、預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、冷卻器及排煙風(fēng)機(jī)的精準(zhǔn)一體化控制。 回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)還包括原石智能入倉(cāng)、原石智能入窯、成品智能入倉(cāng)、成品智能發(fā)料四個(gè)工序的控制系統(tǒng)，及各工序所需要的除塵智能控制系統(tǒng)和智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工序智能操作的全線貫通，最終達(dá)到生產(chǎn)操作智能化、生產(chǎn)過(guò)程可視化、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化、生產(chǎn)管理信息化的目的。

圖1 鲅魚(yú)圈回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)組成Fig. 1 Structure of Intelligent Control System for Rotary Kiln in Bayuquan Branch

2 回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

2.1 原石智能入倉(cāng)、智能入窯控制系統(tǒng)

2.1.1 原來(lái)存在的問(wèn)題

原石入倉(cāng)（給原料倉(cāng)上料）和原石入窯（給預(yù)熱器料倉(cāng)上料）時(shí)，須人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控料倉(cāng)倉(cāng)位和巡檢設(shè)備，存在料倉(cāng)冒料頻發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)堵料問(wèn)題嚴(yán)重及料倉(cāng)內(nèi)空間無(wú)法充分利用等問(wèn)題。

2.1.2 原石智能入倉(cāng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

原石智能入倉(cāng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了原石智能入倉(cāng)操作，即原料倉(cāng)上部布料小車的自動(dòng)控制及原料倉(cāng)料位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 具體內(nèi)容如下：

（1）在料倉(cāng)上部安裝雷達(dá)料位計(jì)，建立料倉(cāng)料位與裝料數(shù)量的模型，并在控制系統(tǒng)操作界面上實(shí)時(shí)顯示。

（2）根據(jù)現(xiàn)有石灰石的自然堆角，給每個(gè)料倉(cāng)上部設(shè)置4 個(gè)卸料點(diǎn)，并在該處安裝檢測(cè)裝置（激光限位器），通過(guò)不同部位的檢測(cè)裝置對(duì)卸料點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)各倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存情況在控制系統(tǒng)操作界面上選中卸料點(diǎn)號(hào)碼，卸料小車即可運(yùn)行到指定卸料點(diǎn)，每次上料量達(dá)到設(shè)定值后，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警。當(dāng)觸碰料倉(cāng)高料位時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)，根據(jù)料倉(cāng)料位重新選擇卸料點(diǎn)后可繼續(xù)上料作業(yè)。

（3）在卸料小車兩側(cè)的下料溜管上增加防堵料裝置和小車視頻監(jiān)控裝置，防止下料溜管堵塞造成大量物料外溢到料倉(cāng)上部。

（4）根據(jù)實(shí)際工作情況對(duì)卸料小車的操作程序進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到所需工作狀態(tài)。

2.1.3 原石智能入窯控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

原石智能入窯控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了原石智能入窯操作，即實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)熱器料倉(cāng)料位，并在料位低限時(shí)能夠自動(dòng)上料，達(dá)到所需上料量后系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)。 具體內(nèi)容如下：

在預(yù)熱器料倉(cāng)安裝雷達(dá)料位計(jì)，當(dāng)料位達(dá)到下限時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。 確認(rèn)報(bào)警后，在控制系統(tǒng)操作界面輸入所需上料數(shù)量，選取料倉(cāng)下電振給料機(jī)，一鍵啟動(dòng)原料倉(cāng)下部到預(yù)熱器料倉(cāng)的所有設(shè)備。系統(tǒng)開(kāi)始自動(dòng)上料，通過(guò)末端皮帶上的皮帶秤計(jì)量上料量。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到上料數(shù)量后，整個(gè)上料運(yùn)行設(shè)備自動(dòng)停機(jī)。 上料作業(yè)時(shí)視頻監(jiān)控皮帶送料、料倉(cāng)料位等工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)安全上料。

2.1.4 應(yīng)用效果

原石智能入倉(cāng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多組料倉(cāng)卸料小車的集中自動(dòng)控制，取消了現(xiàn)場(chǎng)值守人員，提高了料倉(cāng)利用空間，增加了石灰石的倉(cāng)儲(chǔ)量，避免跑、冒料現(xiàn)象及由此造成的皮帶劃傷事故。原石智能入窯控制系統(tǒng)提高了上料量的準(zhǔn)確性和安全性，大大減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2 智能焙燒控制系統(tǒng)

2.2.1 原來(lái)存在的問(wèn)題

回轉(zhuǎn)窯正常生產(chǎn)時(shí)，要不斷修正各工藝參數(shù)與目標(biāo)參數(shù)的差異，以保證系統(tǒng)供熱量充足、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量合格。 遇到提產(chǎn)或減產(chǎn)時(shí)，需要在一定時(shí)間內(nèi)完成對(duì)燃燒系統(tǒng)、排煙機(jī)等6 個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的協(xié)調(diào)控制。以上操作存在時(shí)間滯后、運(yùn)行參數(shù)匹配不精確等弊端，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和能耗都有較大影響。

焙燒系統(tǒng)是回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)焙燒系統(tǒng)的智能控制與過(guò)程優(yōu)化對(duì)整個(gè)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線提質(zhì)、提效、降耗至關(guān)重要。 智能焙燒系統(tǒng)控制就是將預(yù)熱器、 回轉(zhuǎn)窯和冷卻器這些單體設(shè)備的配合邏輯進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)“一鍵式”智能操作。建立不同物料品種和產(chǎn)量下的各工藝參數(shù)數(shù)學(xué)模型，在生產(chǎn)中自動(dòng)調(diào)整各工藝參數(shù)，使其接近目標(biāo)值?；剞D(zhuǎn)窯智能焙燒控制系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)見(jiàn)圖2。

圖2 回轉(zhuǎn)窯智能焙燒控制系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)Fig. 2 Key Points for Intelligent Roasting Control System for Rotary Kiln

2.2.2 智能焙燒控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

在熱工計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合回轉(zhuǎn)窯工藝特點(diǎn)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立起不同生產(chǎn)條件下的供料模型、熱工模型、產(chǎn)量模型及窯內(nèi)負(fù)壓模型等，開(kāi)發(fā)了智能焙燒控制系統(tǒng)。正常生產(chǎn)時(shí)控制參數(shù)相對(duì)穩(wěn)態(tài)，在控制系統(tǒng)操作界面輸入目標(biāo)日產(chǎn)量和焙燒物料品名，系統(tǒng)會(huì)對(duì)工藝參數(shù)自動(dòng)微調(diào)，使其保證在目標(biāo)數(shù)值范圍內(nèi)。在提產(chǎn)或減產(chǎn)過(guò)程中，控制參數(shù)動(dòng)態(tài)變化，所有參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)需要協(xié)調(diào)一致，操作者在操作界面輸入目標(biāo)日產(chǎn)量和焙燒物料品名，系統(tǒng)會(huì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有步驟的實(shí)現(xiàn)提產(chǎn)或減產(chǎn)作業(yè)，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)。回轉(zhuǎn)窯智能焙燒控制系統(tǒng)操作界面見(jiàn)圖3。為了適應(yīng)不同工況條件下的特殊操作需求，為一些重點(diǎn)工藝參數(shù)的目標(biāo)值設(shè)定人工微調(diào)操作窗口，見(jiàn)圖4 所示。 系統(tǒng)每8 h 會(huì)根據(jù)焙燒后成品質(zhì)量自動(dòng)提示回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熱量平衡狀態(tài)，經(jīng)操作者確認(rèn)后決定是否修改目標(biāo)值，系統(tǒng)再根據(jù)重新確定的目標(biāo)值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

圖3 回轉(zhuǎn)窯智能焙燒控制系統(tǒng)操作界面Fig. 3 Operation Interface of Intelligent Roasting Control System for Rotary Kiln

圖4 回轉(zhuǎn)窯智能焙燒控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整窗口Fig. 4 Adjustment Window for Parameters of Intelligent Roasting Control System for Rotary Kiln

2.2.3 應(yīng)用效果

應(yīng)用該系統(tǒng)后，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)時(shí)的煤氣量、供風(fēng)量及負(fù)壓等重要參數(shù)調(diào)控更加準(zhǔn)確，生產(chǎn)穩(wěn)定性顯著提升，煤氣單耗降低0.13 GJ/t，石灰質(zhì)量合格率提高了3.5%。

2.3 成品智能入倉(cāng)、智能發(fā)料控制系統(tǒng)

2.3.1 原來(lái)存在的問(wèn)題

焙燒好的物料從冷卻器中出來(lái)后進(jìn)入成品倉(cāng)，再給用戶發(fā)出。 上述操作中存在兩個(gè)問(wèn)題：一是在石灰成品區(qū)域有三套環(huán)錘設(shè)備將塊狀石灰破碎后供燒結(jié)廠使用，由于不能有效監(jiān)控環(huán)錘堵料或環(huán)錘壁條損壞情況，給生產(chǎn)造成極大困擾；二是給下游用戶輸送物料時(shí)，需要人工根據(jù)料流量監(jiān)控發(fā)料數(shù)量，發(fā)出數(shù)量滿足要求后再人工停止設(shè)備，此操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2.3.2 成品智能入倉(cāng)、智能發(fā)料控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

成品智能入倉(cāng)、 智能發(fā)料控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了成品智能入倉(cāng)操作，即將現(xiàn)有設(shè)備編成料線，并對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并處理，避免造成更大影響；實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)發(fā)料，減少人工干預(yù)程度。 具體內(nèi)容如下：

（1）把所有設(shè)備編成料線，通過(guò)“一鍵啟動(dòng)”按鈕啟動(dòng)所需設(shè)備。

（2）為環(huán)錘增加低負(fù)荷電流和高負(fù)荷電流自動(dòng)保護(hù)功能，當(dāng)運(yùn)行電流低于低負(fù)荷電流時(shí)認(rèn)為壁條損壞，當(dāng)超過(guò)高負(fù)荷電流時(shí)認(rèn)為環(huán)錘堵料，兩種情況均馬上自動(dòng)停止向環(huán)錘供料，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)錘壁條損壞和堵料問(wèn)題，大大縮短故障處理時(shí)間，減少對(duì)生產(chǎn)的不利影響。

（3）各料倉(cāng)增加料位計(jì)，達(dá)到設(shè)定料位后，系統(tǒng)自動(dòng)提示操作者轉(zhuǎn)倉(cāng)操作。

（4）為精準(zhǔn)控制發(fā)料量，開(kāi)發(fā)了發(fā)料量自動(dòng)采集程序。 發(fā)料前設(shè)定發(fā)料數(shù)量，點(diǎn)擊“確定”按鈕，成品電振給料機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電振給料機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行。 該程序能有效減輕操作者勞動(dòng)量，避免由于發(fā)料不準(zhǔn)確造成下游用戶料倉(cāng)冒料。

2.3.3 應(yīng)用效果

成品智能入倉(cāng)和成品智能發(fā)料控制系統(tǒng)能及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)環(huán)錘壁條損壞和堵料事故，降低事故處理難度，縮短事故處理時(shí)間。發(fā)料自動(dòng)采集程序只要輸出發(fā)料量便無(wú)需人工監(jiān)控，達(dá)到目標(biāo)發(fā)出量后自動(dòng)停止所有設(shè)備，減少操作者勞動(dòng)強(qiáng)度，減少崗位定員12.5%。

2.4 除塵智能控制系統(tǒng)

2.4.1 原來(lái)存在的問(wèn)題

（1）原料、成品區(qū)域小除塵器

在原料和成品區(qū)域共設(shè)置35 套低阻脈沖除塵器，用于收集從石灰石倒運(yùn)和成品物料破碎及發(fā)出過(guò)程中產(chǎn)生的大量粉塵。這些除塵器分布廣，均為人工單機(jī)操作，存在開(kāi)機(jī)晚現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵嚴(yán)重、停機(jī)晚增加電耗等問(wèn)題。

（2）回轉(zhuǎn)窯窯尾大除塵器

每座回轉(zhuǎn)窯窯尾配備一座耐高溫濾袋除塵器，可處理最大煙氣量為25 萬(wàn)m3/h，每日產(chǎn)生除塵灰約15 t。 由于粉塵量、煙氣量均較大，該處是重點(diǎn)環(huán)保監(jiān)控對(duì)象，需要對(duì)其實(shí)行在線監(jiān)控，實(shí)時(shí)檢測(cè)粉塵情況。但是由于缺乏設(shè)備監(jiān)控手段，設(shè)備故障率較高，而且操作程序不完善導(dǎo)致在線生產(chǎn)時(shí)無(wú)法檢查和更換除塵濾袋。

2.4.2 除塵智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

除塵智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可以實(shí)現(xiàn)原料、成品區(qū)域小除塵器聯(lián)動(dòng)、 集中自動(dòng)控制及回轉(zhuǎn)窯窯尾大除塵器本體關(guān)鍵設(shè)備智能監(jiān)控，以及對(duì)外排放情況實(shí)時(shí)監(jiān)控。 具體內(nèi)容如下：

（1）原料、成品區(qū)域小除塵器智能控制系統(tǒng)

一是將所有現(xiàn)場(chǎng)操作改為操作室集中控制；二是實(shí)現(xiàn)除塵器“一鍵式”操作，皮帶運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)的除塵器、卸灰系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，反之皮帶停止運(yùn)行，上述設(shè)備也隨之自動(dòng)停止運(yùn)行；三是實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，在操作畫(huà)面上通過(guò)“變色標(biāo)識(shí)”顯示，對(duì)已運(yùn)行的除塵器和非運(yùn)行的除塵器加以區(qū)分。

（2）窯尾大除塵器智能控制系統(tǒng)

一是開(kāi)發(fā)除塵器輸灰系統(tǒng)故障自動(dòng)報(bào)警功能。 輸灰系統(tǒng)是大除塵器的重要設(shè)備，實(shí)踐表明，如果輸灰系統(tǒng)損壞未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將會(huì)使事故擴(kuò)大，延長(zhǎng)處理時(shí)間，增加處理難度。 在輸灰刮板機(jī)尾部安裝運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，避免因輸灰設(shè)備故障導(dǎo)致除塵排放超標(biāo)。 二是實(shí)現(xiàn)單灰倉(cāng)檢修功能，即單倉(cāng)可以離線進(jìn)行檢修，而不影響整個(gè)除塵器的運(yùn)行，同時(shí)修改輸灰設(shè)備與除塵器噴吹設(shè)備控制程序，即在輸灰設(shè)備檢修時(shí)，除塵器能夠正常運(yùn)行，從而保證全時(shí)段除塵效果。三是為減少除塵器下部料倉(cāng)漏風(fēng)，給料倉(cāng)安裝高、低料位計(jì)，根據(jù)料位計(jì)顯示實(shí)現(xiàn)料倉(cāng)高料位開(kāi)始卸料、低料位停止卸料的操作，有效實(shí)現(xiàn)料倉(cāng)物料鎖風(fēng)功能，降低排煙機(jī)功率，節(jié)電效果明顯。 四是在控制系統(tǒng)操作界面上顯示窯尾監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠隨時(shí)查看窯尾除塵排放情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常能夠及時(shí)調(diào)整。

2.4.3 應(yīng)用效果

實(shí)現(xiàn)了原料、成品區(qū)域全部小除塵器的“一鍵式”自動(dòng)操作，解決了由于開(kāi)機(jī)晚造成現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵問(wèn)題和停機(jī)晚造成電能浪費(fèi)問(wèn)題，石灰電耗降低2 kW·h/t。 窯尾大除塵器實(shí)現(xiàn)了輸灰系統(tǒng)故障自動(dòng)檢測(cè)停機(jī)，縮短故障處理時(shí)間，操作程序優(yōu)化后實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備故障下的離線檢修，及時(shí)監(jiān)控大除塵器排放指標(biāo)，避免超標(biāo)排放。

2.5 智能監(jiān)控系統(tǒng)

2.5.1 原來(lái)存在的問(wèn)題

大型冶金石灰回轉(zhuǎn)窯監(jiān)控軟件是整個(gè)回轉(zhuǎn)窯監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)基本認(rèn)識(shí)[41。鲅魚(yú)圈回轉(zhuǎn)窯智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻監(jiān)控系統(tǒng)和PLC 監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成。 原來(lái)視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控終端不足、設(shè)置位置不合理等問(wèn)題，PLC 監(jiān)控系統(tǒng)存在報(bào)警條目繁多、重點(diǎn)參數(shù)監(jiān)控不到位等問(wèn)題。

2.5.2 智能監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

增加現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控終端和優(yōu)化監(jiān)控布局實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)狀況可視化是智能監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的，通過(guò)設(shè)備參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)異常生產(chǎn)狀況進(jìn)行預(yù)警，并參與關(guān)鍵點(diǎn)控制是該系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。具體內(nèi)容如下：

（1）硬件優(yōu)化

通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)增加視頻監(jiān)控終端、 優(yōu)化監(jiān)控終端布局，在操作室內(nèi)可實(shí)現(xiàn)全時(shí)段對(duì)現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)部位監(jiān)控。

（2）軟件優(yōu)化

在回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)自動(dòng)報(bào)警和關(guān)鍵聯(lián)鎖執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。 考慮計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，從計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能的角度出發(fā)，采用圖5 所示的雙層計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。

圖5 監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)Fig. 5 Monitoring System Structure

監(jiān)控層位于現(xiàn)場(chǎng)控制層之上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集處理、遠(yuǎn)程監(jiān)視和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，該層信息集中存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

現(xiàn)場(chǎng)控制層由各種控制、監(jiān)測(cè)設(shè)備（如PLC 、工控機(jī)、智能儀表等）構(gòu)成，常規(guī)的控制方案和算法在設(shè)備上組態(tài)并執(zhí)行，根據(jù)設(shè)備的具體要求而定，高級(jí)的控制算法在監(jiān)控層實(shí)現(xiàn)。

在PLC 系統(tǒng)中按照等級(jí)將現(xiàn)有報(bào)警分為三類管理：一級(jí)報(bào)警條，報(bào)警畫(huà)面彈出報(bào)警條，提示操作者參數(shù)異常；二級(jí)聲光報(bào)警，報(bào)警畫(huà)面彈出報(bào)警條，同時(shí)有聲響，雙重提示操作者參數(shù)異常；三級(jí)連鎖停機(jī)報(bào)警，參數(shù)達(dá)到報(bào)警值，通過(guò)參數(shù)聯(lián)鎖控制設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

監(jiān)控軟件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為原料皮帶、排煙機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、 煤氣和成品皮帶控制五個(gè)部分，互相協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯智能監(jiān)控系統(tǒng)的強(qiáng)大功能。

2.5.3 應(yīng)用效果

操作者根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可全時(shí)段監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)部位，實(shí)時(shí)查看生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及流程畫(huà)面。 智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了報(bào)警條目的分級(jí)管理，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和工藝參數(shù)的監(jiān)控，并對(duì)關(guān)鍵監(jiān)控參數(shù)實(shí)行自動(dòng)控制，在需要時(shí)干預(yù)生產(chǎn)過(guò)程，修改生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)和狀態(tài)。 設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性大幅提高，故障率降低12%，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司冶金石灰回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提高了回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的操作水平，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性大幅提高，故障率降低了12%。煤氣單耗降低了0.13 GJ/t，電耗降低了2 kW·h/t，石灰質(zhì)量合格率提高了3.5%。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化、生產(chǎn)過(guò)程可視化、生產(chǎn)操作智能化及生產(chǎn)管理信息化的目的，達(dá)到全線工藝智能操作貫通，提高了勞動(dòng)效率，減少崗位定員12.5%。該回轉(zhuǎn)窯智能控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)石灰產(chǎn)業(yè)的智能化提升具有借鑒意義。