一、關(guān)于中控
中控科技集團(tuán)有限公司（浙大中控）是中國(guó)領(lǐng)先的自動(dòng)化信息化技術(shù)、產(chǎn)品與解決方案供應(yīng)商，業(yè)務(wù)涉及工廠自動(dòng)化、公用工程信息化、裝備自動(dòng)化等領(lǐng)域。
浙江中控技術(shù)有限公司是中控科技集團(tuán)有限公司的核心成員企業(yè)，致力于工廠自動(dòng)化業(yè)務(wù)領(lǐng)域控制系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)及工程服務(wù)。浙大中控已經(jīng)服務(wù)于全球超過(guò)3000家用戶，有近4000套控制系統(tǒng)穩(wěn)定高效的運(yùn)行在各個(gè)工業(yè)行業(yè)，涉及化工、石化、冶金、電力、建材、食品、造紙等多個(gè)領(lǐng)域，用戶遍及國(guó)內(nèi)30個(gè)省市、自治區(qū)及東南亞、西亞、非洲等地。
在水泥行業(yè)，浙大中控有著完善的解決方案、豐富的工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和一支具有資深行業(yè)背景的專(zhuān)家隊(duì)伍?？蛻魪V泛分布于浙江、江西、安徽、湖南、河南、山西、四川等省份，包括安徽海螺集團(tuán)在內(nèi)的國(guó)內(nèi)數(shù)十家水泥企業(yè)均已采用浙大中控提供的控制系統(tǒng)和解決方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程的控制。
浙大中控期待著為更多的水泥生產(chǎn)企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、完善的服務(wù)，最終為更多的水泥生產(chǎn)企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
二、水泥行業(yè)簡(jiǎn)介
水泥企業(yè)作為大規(guī)模生產(chǎn)的制造企業(yè)，是建材行業(yè)的三大支柱之一。我國(guó)是水泥生產(chǎn)大國(guó)，最近幾年連續(xù)呈現(xiàn)出供需兩旺的高速增長(zhǎng)勢(shì)頭，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
水泥產(chǎn)品按用途主要分為通用水泥、專(zhuān)用水泥、特性水泥，其中通用水泥主要包括以下六種：普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥 、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、 粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。
三、水泥生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述
水泥生產(chǎn)工藝的主要過(guò)程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入到高溫窯爐中用燃料將其煅燒成熟料，最后將熟料與適量石膏混合磨細(xì)制成水泥，需要經(jīng)過(guò)礦山開(kāi)采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅燒、熟料冷卻、水泥粉磨及成品包裝等多道工序。
圖1 新型干法水泥生產(chǎn)流程示意 其生產(chǎn)過(guò)程通?？筛爬椤叭ヒ桓G”，可分為四個(gè)步驟：
1、生料制備：即將石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后按一定比例配合、磨細(xì)并調(diào)配為成份合適、量質(zhì)均勻的生料。
2、煤粉制備：水泥生料煅燒所需的煤炭，必須制備成煤粉，提供煤粉燃燒所要求的粒度，以便于充分燃燒，得到足夠的燃燒反應(yīng)能力。
3、熟料煅燒：即將生料放在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融以得到以 為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。
4、水泥粉磨及出廠：即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細(xì)為水泥，并包裝出廠。
四、水泥生產(chǎn)的控制要點(diǎn)及策略
水泥生產(chǎn)工藝設(shè)備單機(jī)容量大、生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)、對(duì)快速性和協(xié)調(diào)性要求高。為了提高企業(yè)的生產(chǎn)效率與競(jìng)爭(zhēng)力，自動(dòng)控制的實(shí)施至關(guān)重要。浙大中控作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的自動(dòng)化設(shè)備供應(yīng)商，能夠很好的滿足水泥行業(yè)以開(kāi)關(guān)量為主、模擬量為輔且伴有少量調(diào)節(jié)回路的控制要求。
1、 石灰石破碎及輸送系統(tǒng)
石灰石破碎及輸送系統(tǒng)設(shè)備存在工藝聯(lián)鎖關(guān)系，采用“逆流程啟動(dòng),順流程停車(chē)”原則對(duì)設(shè)備進(jìn)行順序控制。
石灰石破碎及輸送系統(tǒng)的控制難點(diǎn)在于石灰石破碎機(jī)喂料量的自動(dòng)控制，以破碎機(jī)功率的變化來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)板喂機(jī)的速度，使其速度保持在要求的范圍內(nèi)運(yùn)行，不致于由于板喂機(jī)速度過(guò)高而使石灰石料倉(cāng)的料卸空，來(lái)料直接落在板喂機(jī)上，對(duì)設(shè)備起到一定的保護(hù)作用。
2、 生料制備系統(tǒng)
圖2 生料粉磨流程圖 生料制備系統(tǒng)的工藝流程范圍：始自原料調(diào)配站的庫(kù)底，止于生料均化庫(kù)的庫(kù)頂，包括原料調(diào)配及輸送，包括原料粉磨、生料輸送入庫(kù)。控制要點(diǎn)與策略如下：
■ 生料質(zhì)量控制（QCS）系統(tǒng)
QCS系統(tǒng)（質(zhì)量控制系統(tǒng)）在水泥生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。生料質(zhì)量控制（QCS）系統(tǒng)由在線鈣鐵熒光分析儀、計(jì)算機(jī)、調(diào)速電子皮帶秤等組成。智能在線鈣鐵熒光分析儀可進(jìn)行自動(dòng)取樣、制樣，并進(jìn)行連續(xù)測(cè)定，由QCS系統(tǒng)進(jìn)行配料計(jì)算，并通過(guò)DCS對(duì)電子調(diào)速皮帶秤下料量進(jìn)行比例調(diào)節(jié)和成分控制，使生料三率值保持在目標(biāo)值附近波動(dòng)，從而大幅度提高生料成分合格率和質(zhì)量穩(wěn)定性。浙大中控的DCS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)與QCS系統(tǒng)的互聯(lián)，對(duì)生料質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。
■ 生料粉磨負(fù)荷控制系統(tǒng)
生料粉磨控制系統(tǒng)的控制難點(diǎn)在于磨機(jī)的負(fù)荷控制。當(dāng)入料水分、硬度發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)入磨物料量來(lái)保證磨機(jī)處于負(fù)荷穩(wěn)定的最佳粉磨狀態(tài)，避免堵磨或者空磨發(fā)生。浙大中控對(duì)負(fù)荷自控系統(tǒng)通常采用的調(diào)節(jié)方法有：一是設(shè)置一個(gè)入磨量常數(shù)，穩(wěn)態(tài)下的選粉機(jī)回粉入磨量加新喂料量與之相等；二是以提升機(jī)功率或者磨機(jī)電耳信號(hào)分別作為主控或監(jiān)控信號(hào)適時(shí)調(diào)節(jié)；三是以選粉機(jī)回粉、提升功能、電耳等信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型分析控制或極值控制。
立磨大多采用常數(shù)控制，球磨則多采用電耳或者提升機(jī)功率信號(hào)調(diào)節(jié)。
3、 生料均化庫(kù)控制
圖3 生料均化庫(kù)流程圖 ■ 生料預(yù)均化系統(tǒng)
生料預(yù)均化是通過(guò)控制均化庫(kù)底卸料電振機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。生料預(yù)均化庫(kù)通常為長(zhǎng)條形庫(kù)，庫(kù)底卸料電振機(jī)共26臺(tái)分為兩組，每組13臺(tái)，每臺(tái)均能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)時(shí)間程序控制，兩組電振機(jī)由一臺(tái)可編程控制器（PLC）按一定時(shí)間程序進(jìn)行卸料控制，從而達(dá)到不同時(shí)間進(jìn)的料按一定比例預(yù)均化后進(jìn)磨。
■ 生料均化系統(tǒng)
生料均化是靠具有一定壓力的空氣對(duì)生料進(jìn)行吹射均化。通常在庫(kù)底設(shè)置了充氣裝置，采用時(shí)間順序控制策略，依據(jù)時(shí)序開(kāi)停庫(kù)底充氣電磁閥，使物料流態(tài)化并翻騰攪拌，生料混和達(dá)到均化目的。
■ 計(jì)量倉(cāng)料量的自動(dòng)控制系統(tǒng)
利用計(jì)量倉(cāng)的倉(cāng)重信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)生料庫(kù)側(cè)電動(dòng)流量閥的開(kāi)度，使稱(chēng)重倉(cāng)的料量保持穩(wěn)定，從而保證計(jì)量倉(cāng)下料量的穩(wěn)定。
■ 生料均化庫(kù)下料控制
在生產(chǎn)過(guò)程中，燒成帶溫度一般要求控制在一個(gè)合適的范圍，因?yàn)樗鼘?duì)熟料的質(zhì)量至關(guān)重要。將生料量、風(fēng)機(jī)風(fēng)量與燒成帶溫度結(jié)合起來(lái)設(shè)定生料下料量的設(shè)定值，該系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)，利用固體流量計(jì)的反饋值自動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量倉(cāng)下電動(dòng)流量閥的開(kāi)度，使生料穩(wěn)定在設(shè)定值上，從而使得入窯的生料保持穩(wěn)定，最終保障窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
4、 煤粉制備系統(tǒng)
圖4 煤粉制備流程圖 ■ 出磨氣體溫度的自動(dòng)控制
出磨氣體溫度直接關(guān)系到出磨成品水分和系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題。為了確保生產(chǎn)出合格的煤粉，同時(shí)還要保證系統(tǒng)溫度不能過(guò)高，控制系統(tǒng)中設(shè)置了磨機(jī)出口氣體溫度自動(dòng)控制回路，通過(guò)改變磨機(jī)進(jìn)口冷風(fēng)閥門(mén)開(kāi)度控制磨機(jī)出口氣體溫度穩(wěn)定。
■ 磨機(jī)負(fù)荷自動(dòng)控制
煤粉倉(cāng)內(nèi)煤粉量變化過(guò)大會(huì)影響煤粉喂料部分計(jì)量精度，在正常生產(chǎn)中煤粉倉(cāng)中煤粉量應(yīng)盡量恒定；同時(shí)也要保證磨機(jī)的正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)，防止“滿磨”。浙大中控采用了由磨機(jī)電耳信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)磨頭定量給料機(jī)喂料量的自動(dòng)控制回路。
5、 燒成系統(tǒng)
圖5 燒成窯尾流程圖 ■ 分解爐喂煤量的計(jì)量與自動(dòng)調(diào)節(jié)
分解爐的溫度是保證回轉(zhuǎn)窯正常運(yùn)行的一個(gè)重要控制參數(shù)。在生料量不變時(shí)，燃料和空氣的混和比例必須要正確地控制。故對(duì)分解爐的溫度進(jìn)行計(jì)量，以便實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，通過(guò)自動(dòng)增減煤量對(duì)分解爐的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其控制在所需要的設(shè)定值上。既能使分解爐保持最高的分解率，又不使其因溫度過(guò)高而導(dǎo)致生料粘結(jié)，影響窯系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
■ 預(yù)熱器出口壓力調(diào)節(jié)
預(yù)熱器出口壓力是反應(yīng)系統(tǒng)風(fēng)量平衡的一個(gè)主要指標(biāo)，主要通過(guò)調(diào)節(jié)高溫風(fēng)機(jī)閥門(mén)開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)熱器出口壓力的控制。
■ 預(yù)熱器自動(dòng)吹掃裝置
由計(jì)算機(jī)按一定的時(shí)間順序規(guī)律定時(shí)接通相應(yīng)的各級(jí)預(yù)熱器上的電磁閥，輪流打開(kāi)壓縮空氣管路，對(duì)預(yù)熱器進(jìn)行逐級(jí)吹掃，以防結(jié)皮堵塞影響預(yù)熱器系統(tǒng)的正常運(yùn)行，吹掃時(shí)間人工設(shè)定，一般為5s～20s。
圖6 燒成窯頭流程圖 ■ 窯頭負(fù)壓自動(dòng)控制
窯頭負(fù)壓表征窯內(nèi)通風(fēng)及冷卻機(jī)入窯二次風(fēng)之間的平衡。根據(jù)窯頭負(fù)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)電收塵器排風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門(mén)開(kāi)度，以控制窯頭二次風(fēng)量、窯尾三次風(fēng)量、窯頭廢氣量三者的平衡，從而取得穩(wěn)定煅燒和冷卻熟料之間的平衡。
■ 回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速控制
采用的策略是在穩(wěn)定生料量、燃料量的前提下，通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整以維持整個(gè)窯系統(tǒng)的均衡穩(wěn)定生產(chǎn)。
■ 篦冷機(jī)一、二室風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)
二次空氣對(duì)于窯內(nèi)燃燒的好壞、工作的穩(wěn)定性和煅燒過(guò)程中的燃料消耗都有很大的影響。該系統(tǒng)控制目的就是通過(guò)穩(wěn)定一、二室風(fēng)量，從而穩(wěn)定入窯新鮮空氣量，為窯的穩(wěn)定運(yùn)行提供條件，采取一室風(fēng)量調(diào)一室風(fēng)機(jī)閥門(mén)開(kāi)度，二室風(fēng)量調(diào)二室風(fēng)機(jī)閥門(mén)開(kāi)度的控制策略。
■ 篦冷機(jī)料層厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)
控制篦冷機(jī)料層厚度，一則穩(wěn)定二次風(fēng)溫，以穩(wěn)定窯的正常運(yùn)行，二則可使熟料達(dá)到最佳冷卻。因篦冷機(jī)料層厚度難以檢測(cè)，故在控制策略中采用篦下壓力調(diào)篦速，以穩(wěn)定篦冷機(jī)料層厚度。對(duì)于二段式篦冷機(jī)而言，還涉及到一、二段篦速比例調(diào)節(jié)。
6、 廢氣處理系統(tǒng)
