水泥生產(chǎn)線(xiàn)DCS控制解決方案

　　一、 工藝介紹(1200t/d熟料水泥生產(chǎn)線(xiàn))

　　水泥生產(chǎn)的工藝過(guò)程，通?？梢院?jiǎn)要地概括為“兩磨一燒”，即首先將原料粉磨成生料，然后經(jīng)過(guò)煅燒形成熟料，再將熟料粉磨成水泥。

　　從砂巖庫、石灰石庫、鋼渣庫、粉煤灰庫經(jīng)過(guò)定比配料系統混合成原料粉，傳送系統將原料粉傳送進(jìn)生料磨機進(jìn)行生料制備，制備好的生料進(jìn)均化庫。均化庫里的生料通過(guò)定量給料機將生料送進(jìn)預熱器預熱后進(jìn)回轉窯系統煅燒成熟料。煅燒后的熟料經(jīng)過(guò)冷卻破碎后即可以送入成品站的成品磨機磨成成品水泥。本系統共分為廢氣處理及配料系統、生料制備、窯尾、回轉窯、磨機、成品系統。

　　二、控制系統

　　廢氣處理及配料系統

　　從石灰石廠(chǎng)購進(jìn)的石灰石、煉鋼廠(chǎng)購進(jìn)的鋼渣、砂巖廠(chǎng)購進(jìn)的砂巖分別通過(guò)提升機提升到各自的庫存系統里面，在生料磨機已經(jīng)啟動(dòng)的前提下，原料粉通過(guò)皮帶核子稱(chēng)定比配料系統進(jìn)行下料。

　　核子稱(chēng)工作原理：核子稱(chēng)是利用物料對γ射線(xiàn)的吸收原理進(jìn)行工作的，屬于非接觸式測量裝置。射線(xiàn)穿透輸送機上的物料后，一部分被物料吸收，強度減弱。變化規律為：-Uрdр I=I0 e(1)式中：I—穿透輸送機上的物料后，探頭處γ強度;I0—輸送機空載時(shí)探頭處γ強度;Uр—物料對γ射線(xiàn)的質(zhì)量吸收系數;d—物料厚度;р—物料密度;設輸送機寬度為b，長(cháng)度l上面的物料重量為W，則有р=W/(b.l.d)(2)將(2)式代入(1)式后可得：F=W/1=-(b/ Uр)ln(I/I0)(3)式中F為輸送機單位長(cháng)度上的物料重量，定義為輸送機負荷。對一特定的輸送機和特定的物料，b和 Uр都是常數，因此可令：K1=-(b/ Uр)(4)代入(3)式可得到： F= K1ln(I/I0)(5)式中，K1為負載常數，其值有實(shí)物標定得到。

　　探頭中的電離室在γ射線(xiàn)照射下產(chǎn)生一弱電流信號，經(jīng)I—V型前置放大器后轉換成電壓信號，電壓值正比于探頭處的γ射線(xiàn)強度，所以(5)式可改寫(xiě)成：F= K1ln(U1/U0)(6)式(6)中，U1為有載時(shí)探頭輸出的電壓值，U0為空載時(shí)探頭輸出的電壓值。不難看出，以上推導在物理上并不嚴謹，若物料的寬度和堆積形狀變化很大，K就不是一個(gè)常數。但經(jīng)過(guò)對大量的不同種類(lèi)的物料和不同寬度的輸送機實(shí)驗證明，公式(6)成立。

　　對速度傳感器的輸出信號，同樣可求出：V=K2.U2 (7)式中：V—物料傳輸速度;K2—速度常數，其值通過(guò)標定得到;U2—速度傳感器輸出電壓;由(6)式和(7)式可得出，物料的流量P為：P=F.V= K2.U2 . K1ln(U1/U0)(8)某一段時(shí)間里物料傳輸的總量W應為：W= ΣfiΔt i=1 (9)式中 i=1：Δt為采樣周期，I為采樣次數，n為該段時(shí)間所包括的Δt數目。由此可知，只要微機不斷對探頭輸出信號和速度傳感器輸出信號進(jìn)行采樣、計算，就可求出瞬時(shí)負荷、速度、流量和某一段時(shí)間內的累計量。

　　通過(guò)上述，核子稱(chēng)在使用過(guò)程中無(wú)料厚度電流I可能產(chǎn)生漂移，所以要每隔七天標定一次，每次標定300秒(可調)算出K1常數，得出準確的厚度電流使配料**。皮帶速度標定得出K3常數。核子稱(chēng)的標定界面如下

　　配料控制要求：確認磨機啟動(dòng)→過(guò)橋皮帶→提升機→皮帶輸送機→核子稱(chēng)

　　實(shí)行自動(dòng)定比下料，設定總下料量通過(guò)各種物料的配比實(shí)行均勻下料。

　　配料流程如下

　　生料制備

　　原料粉通過(guò)帶式輸送機送入斗提機經(jīng)過(guò)橋皮帶下入生料磨機，同時(shí)高溫風(fēng)機對磨機內原料粉不斷的吹風(fēng)烘干，磨成生料粉后經(jīng)選粉機將粗粉經(jīng)帶式輸送機送回磨機;合格的細粉通過(guò)皮帶和斗提機送入生料均化庫。如圖：

　　生料工段控制如下：

　　1、進(jìn)料聯(lián)鎖

　　收到磨機運行信號后延時(shí)10s(可修改)，啟動(dòng)過(guò)橋皮帶，收到運行信號后10s(可修改)啟動(dòng)進(jìn)料斗提機，收到運行信號后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)庫底皮帶。當順序控制系統中前面設備的運行消失后，后面的設備要停止。

　　2、出料聯(lián)鎖

　　A)僅窯開(kāi)時(shí)

　　鼓風(fēng)機啟動(dòng)后，收到運行信號延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)斗提機，收到斗提機運行信號后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)除塵器1#和2#鏈式輸送機，當順序控制系統中前面設備的運行消失后，后面的設備要停止。

　　B)磨機和窯都開(kāi)時(shí)(磨機運行信號具備)

　　鼓風(fēng)機啟動(dòng)后，收到運行信號延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)斗提機，收到斗提機運行信號后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)除塵器1#和2#鏈式輸送機

　　同時(shí)收到斗提機運行信號后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)變頻器鏈式輸送機，收到運行信號后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)斜槽用風(fēng)機同時(shí)延時(shí)5s(可修改)后啟動(dòng)帶式輸送機，收到斜槽用風(fēng)機運行信號后延時(shí)10s(可修改)，在收到帶式輸送機和斜槽風(fēng)機的運行信號后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)選粉機變頻器，收到選粉機變頻器運行信號后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)提升機，收到提升機運行信號后啟動(dòng)出料用斜槽風(fēng)機。

　　在本系統中，停機可分為故障停機和正常停機，故障停機即當順序控制系統中前面設備的運行消失后，后面的設備要立刻停機。正常停機時(shí)，需要按照啟動(dòng)順序的相反方向進(jìn)行延時(shí)停止。具體的延時(shí)時(shí)間(可修改)可見(jiàn)下圖。

　　窯尾系統

　　窯尾系統主要是將均化庫里的生料通過(guò)定量給料機將生料送進(jìn)錐形預熱器經(jīng)C1級預熱200～300℃、C2級預熱300～450℃、C3級預熱450～600℃、C4級預熱600～800℃后送進(jìn)回轉窯煅燒。

　　窯尾系統主要聯(lián)鎖可分為均化庫下料操作、進(jìn)料聯(lián)鎖和空氣炮聯(lián)鎖。

　　1、均化庫下料操作

　　圓形均化庫共有六個(gè)下料孔，兩個(gè)下料孔分為一組，共有三組下料操作，為了保持進(jìn)預熱器物料的平衡，稱(chēng)重倉**小需保持20噸的物料。

　　當稱(chēng)重倉的重量小于20噸時(shí)，啟動(dòng)**組下料，當稱(chēng)重倉的重量大于50噸時(shí)，關(guān)閉**組下料。

　　稱(chēng)重倉的重量再次小于20噸時(shí)，啟動(dòng)第二組下料，當稱(chēng)重倉的重量大于50噸時(shí)，關(guān)閉第二組下料。

　　稱(chēng)重倉的重量第三次小于20噸時(shí)，啟動(dòng)第三組下料，當稱(chēng)重倉的重量大于50噸時(shí)，關(guān)閉第三組下料。

　　稱(chēng)重倉的重量第四次小于20噸時(shí)，啟動(dòng)**組下料，依次循環(huán)下料。其操作界面如下：

　　2、進(jìn)料聯(lián)鎖

　　進(jìn)料聯(lián)鎖是一個(gè)順序控制，依次啟動(dòng)旋轉鎖氣閥、通風(fēng)機、提升機、鼓風(fēng)機和定量給料機。當前面的設備啟動(dòng)失敗或者運行信號消失后，后面的設備需要故障停止。在實(shí)際投運過(guò)程中，由于現場(chǎng)設備的運行信號不穩定，經(jīng)常間隙性的信號消失，根據用戶(hù)需求，我們把參與聯(lián)鎖設備的運行信號都加上了延時(shí)，有效的克服了現場(chǎng)設備信號不穩定的不足。

　　3、空氣炮聯(lián)鎖

　　由于窯尾錐形預熱器內的負壓在下料過(guò)程中不斷的升高，為了保持物料下料中負壓平衡，設有12個(gè)空氣炮閥4個(gè)為一組，每隔10分鐘左右打一組，每個(gè)閥30秒鐘開(kāi)一次。

　　窯尾工藝流程圖如下：

　　回轉窯系統

　　回轉窯系統主要是將預熱后的生料經(jīng)過(guò)高溫煅燒成熟料再快速冷卻后破碎后送進(jìn)成品磨。

　　作為建筑材料水泥，其**主要的用途是生產(chǎn)混凝土用于工程建設，因此水泥的性能必須滿(mǎn)足混凝土生產(chǎn)及使用的要求。土木工程除要求混凝土有較高的強度外，還要求其和易性好，硬化后的耐久性要好。為達到這些要求，作為混凝土生產(chǎn)主要用材的水泥應該是強度高特別是早期強度高，質(zhì)量均勻且穩定，和易性好，與減水劑相適應性好。具體反映在要求水泥強度高、標準稠度用水量少、水化熱低等。熟料是水泥的主要組分，欲磨制高品質(zhì)的水泥必須有高品質(zhì)的熟料，因此首先應提高熟料的質(zhì)量。在提高熟料質(zhì)量的諸因素中，提高煅燒溫度、快速冷卻是**重要的工藝因素。

　　因此在回轉窯系統中主要檢測參數有：燒成帶溫度、煤氣溫度、熟料溫度、煤氣壓力入窯風(fēng)壓、入窯風(fēng)量、入窯生料量、窯轉速等

　　回轉窯系統主要聯(lián)鎖有破碎機出料聯(lián)鎖、鎖風(fēng)閥聯(lián)鎖。

　　1、破碎機出料聯(lián)鎖

　　破碎機出料聯(lián)鎖是一個(gè)順序控制，依次啟動(dòng)斗式提升機、熟料鏈斗機、熟料拉鏈機、熟料破碎機、篦冷機變頻器等設備。當前面的設備出現故障或者運行信號消失后，后面的設備需要故障停止。

　　2、鎖風(fēng)閥聯(lián)鎖

　　當熟料拉鏈機啟動(dòng)后，自動(dòng)打開(kāi)七個(gè)電動(dòng)鎖風(fēng)閥，熟料拉鏈機停止后，自動(dòng)關(guān)閉七個(gè)電動(dòng)鎖風(fēng)閥。

　　回轉窯系統流程圖如下：

　　成品系統

　　從熟料庫來(lái)得熟料和石灰石、水渣、石膏等原料配料后送入磨機，生產(chǎn)出成品水泥。這個(gè)工段主要是均勻配料控制，通過(guò)核子稱(chēng)實(shí)現自動(dòng)配料。

　　配料控制圖

　　成品流程圖

　　配料誤差實(shí)時(shí)趨勢

　　三、歷史趨勢、根據用戶(hù)要求進(jìn)行分組，溫度趨勢、壓力趨勢、控制溫度趨勢，在操作界面上任意切換。