水泥生產(chǎn)線DCS控制解決方案

　　一、 工藝介紹(1200t/d熟料水泥生產(chǎn)線)

　　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(kù)、石灰石庫(kù)、鋼渣庫(kù)、粉煤灰?guī)旖?jīng)過(guò)定比配料系統(tǒng)混合成原料粉，傳送系統(tǒng)將原料粉傳送進(jìn)生料磨機(jī)進(jìn)行生料制備，制備好的生料進(jìn)均化庫(kù)。均化庫(kù)里的生料通過(guò)定量給料機(jī)將生料送進(jìn)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)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(jī)磨成成品水泥。本系統(tǒng)共分為廢氣處理及配料系統(tǒng)、生料制備、窯尾、回轉(zhuǎn)窯、磨機(jī)、成品系統(tǒng)。

　　二、控制系統(tǒng)

　　廢氣處理及配料系統(tǒng)

　　從石灰石廠購(gòu)進(jìn)的石灰石、煉鋼廠購(gòu)進(jìn)的鋼渣、砂巖廠購(gòu)進(jìn)的砂巖分別通過(guò)提升機(jī)提升到各自的庫(kù)存系統(tǒng)里面，在生料磨機(jī)已經(jīng)啟動(dòng)的前提下，原料粉通過(guò)皮帶核子稱定比配料系統(tǒng)進(jìn)行下料。

　　核子稱工作原理：核子稱是利用物料對(duì)γ射線的吸收原理進(jìn)行工作的，屬于非接觸式測(cè)量裝置。射線穿透輸送機(jī)上的物料后，一部分被物料吸收，強(qiáng)度減弱。變化規(guī)律為：-Uрdр I=I0 e(1)式中：I—穿透輸送機(jī)上的物料后，探頭處γ強(qiáng)度;I0—輸送機(jī)空載時(shí)探頭處γ強(qiáng)度;Uр—物料對(duì)γ射線的質(zhì)量吸收系數(shù);d—物料厚度;р—物料密度;設(shè)輸送機(jī)寬度為b，長(zhǎng)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(jī)單位長(zhǎng)度上的物料重量，定義為輸送機(jī)負(fù)荷。對(duì)一特定的輸送機(jī)和特定的物料，b和 Uр都是常數(shù)，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(fù)載常數(shù)，其值有實(shí)物標(biāo)定得到。

　　探頭中的電離室在γ射線照射下產(chǎn)生一弱電流信號(hào)，經(jīng)I—V型前置放大器后轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電壓值正比于探頭處的γ射線強(qiáng)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(dǎo)在物理上并不嚴(yán)謹(jǐn)，若物料的寬度和堆積形狀變化很大，K就不是一個(gè)常數(shù)。但經(jīng)過(guò)對(duì)大量的不同種類的物料和不同寬度的輸送機(jī)實(shí)驗(yàn)證明，公式(6)成立。

　　對(duì)速度傳感器的輸出信號(hào)，同樣可求出：V=K2.U2 (7)式中：V—物料傳輸速度;K2—速度常數(shù)，其值通過(guò)標(biāo)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?shù)目偭縒應(yīng)為：W= ΣfiΔt i=1 (9)式中 i=1：Δt為采樣周期，I為采樣次數(shù)，n為該段時(shí)間所包括的Δt數(shù)目。由此可知，只要微機(jī)不斷對(duì)探頭輸出信號(hào)和速度傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行采樣、計(jì)算，就可求出瞬時(shí)負(fù)荷、速度、流量和某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)量。

　　通過(guò)上述，核子稱在使用過(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(biāo)定一次，每次標(biāo)定300秒(可調(diào))算出K1常數(shù)，得出準(zhǔn)確的厚度電流使配料**。皮帶速度標(biāo)定得出K3常數(shù)。核子稱的標(biāo)定界面如下

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

　　實(shí)行自動(dòng)定比下料，設(shè)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(jī)送入斗提機(jī)經(jīng)過(guò)橋皮帶下入生料磨機(jī)，同時(shí)高溫風(fēng)機(jī)對(duì)磨機(jī)內(nèi)原料粉不斷的吹風(fēng)烘干，磨成生料粉后經(jīng)選粉機(jī)將粗粉經(jīng)帶式輸送機(jī)送回磨機(jī);合格的細(xì)粉通過(guò)皮帶和斗提機(jī)送入生料均化庫(kù)。如圖：

　　生料工段控制如下：

　　1、進(jìn)料聯(lián)鎖

　　收到磨機(jī)運(yùn)行信號(hào)后延時(shí)10s(可修改)，啟動(dòng)過(guò)橋皮帶，收到運(yùn)行信號(hào)后10s(可修改)啟動(dòng)進(jìn)料斗提機(jī)，收到運(yùn)行信號(hào)后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)庫(kù)底皮帶。當(dāng)順序控制系統(tǒng)中前面設(shè)備的運(yùn)行消失后，后面的設(shè)備要停止。

　　2、出料聯(lián)鎖

　　A)僅窯開(kāi)時(shí)

　　鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，收到運(yùn)行信號(hào)延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)斗提機(jī)，收到斗提機(jī)運(yùn)行信號(hào)后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)除塵器1#和2#鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，當(dāng)順序控制系統(tǒng)中前面設(shè)備的運(yùn)行消失后，后面的設(shè)備要停止。

　　B)磨機(jī)和窯都開(kāi)時(shí)(磨機(jī)運(yùn)行信號(hào)具備)

　　鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，收到運(yùn)行信號(hào)延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)斗提機(jī)，收到斗提機(jī)運(yùn)行信號(hào)后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)除塵器1#和2#鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)

　　同時(shí)收到斗提機(jī)運(yùn)行信號(hào)后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)變頻器鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，收到運(yùn)行信號(hào)后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)斜槽用風(fēng)機(jī)同時(shí)延時(shí)5s(可修改)后啟動(dòng)帶式輸送機(jī)，收到斜槽用風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)后延時(shí)10s(可修改)，在收到帶式輸送機(jī)和斜槽風(fēng)機(jī)的運(yùn)行信號(hào)后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)選粉機(jī)變頻器，收到選粉機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)后延時(shí)10s(可修改)啟動(dòng)提升機(jī)，收到提升機(jī)運(yùn)行信號(hào)后啟動(dòng)出料用斜槽風(fēng)機(jī)。

　　在本系統(tǒng)中，停機(jī)可分為故障停機(jī)和正常停機(jī)，故障停機(jī)即當(dāng)順序控制系統(tǒng)中前面設(shè)備的運(yùn)行消失后，后面的設(shè)備要立刻停機(jī)。正常停機(jī)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(tǒng)

　　窯尾系統(tǒng)主要是將均化庫(kù)里的生料通過(guò)定量給料機(jī)將生料送進(jìn)錐形預(yù)熱器經(jīng)C1級(jí)預(yù)熱200～300℃、C2級(jí)預(yù)熱300～450℃、C3級(jí)預(yù)熱450～600℃、C4級(jí)預(yù)熱600～800℃后送進(jìn)回轉(zhuǎn)窯煅燒。

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

　　1、均化庫(kù)下料操作

　　圓形均化庫(kù)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(yù)熱器物料的平衡，稱重倉(cāng)**小需保持20噸的物料。

　　當(dāng)稱重倉(cāng)的重量小于20噸時(shí)，啟動(dòng)**組下料，當(dāng)稱重倉(cāng)的重量大于50噸時(shí)，關(guān)閉**組下料。

　　稱重倉(cāng)的重量再次小于20噸時(shí)，啟動(dòng)第二組下料，當(dāng)稱重倉(cāng)的重量大于50噸時(shí)，關(guān)閉第二組下料。

　　稱重倉(cāng)的重量第三次小于20噸時(shí)，啟動(dòng)第三組下料，當(dāng)稱重倉(cāng)的重量大于50噸時(shí)，關(guān)閉第三組下料。

　　稱重倉(cāng)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(zhuǎn)鎖氣閥、通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和定量給料機(jī)。當(dāng)前面的設(shè)備啟動(dòng)失敗或者運(yùn)行信號(hào)消失后，后面的設(shè)備需要故障停止。在實(shí)際投運(yùn)過(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)不穩(wěn)定，經(jīng)常間隙性的信號(hào)消失，根據(jù)用戶需求，我們把參與聯(lián)鎖設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)都加上了延時(shí)，有效的克服了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)不穩(wěn)定的不足。

　　3、空氣炮聯(lián)鎖

　　由于窯尾錐形預(yù)熱器內(nèi)的負(fù)壓在下料過(guò)程中不斷的升高，為了保持物料下料中負(fù)壓平衡，設(shè)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(zhuǎn)窯系統(tǒng)

　　回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)主要是將預(yù)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(shè)，因此水泥的性能必須滿足混凝土生產(chǎn)及使用的要求。土木工程除要求混凝土有較高的強(qiáng)度外，還要求其和易性好，硬化后的耐久性要好。為達(dá)到這些要求，作為混凝土生產(chǎn)主要用材的水泥應(yīng)該是強(qiáng)度高特別是早期強(qiáng)度高，質(zhì)量均勻且穩(wěn)定，和易性好，與減水劑相適應(yīng)性好。具體反映在要求水泥強(qiáng)度高、標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(zhuǎn)窯系統(tǒng)中主要檢測(cè)參數(shù)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(zhuǎn)速等

　　回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)主要聯(lián)鎖有破碎機(jī)出料聯(lián)鎖、鎖風(fēng)閥聯(lián)鎖。

　　1、破碎機(jī)出料聯(lián)鎖

　　破碎機(jī)出料聯(lián)鎖是一個(gè)順序控制，依次啟動(dòng)斗式提升機(jī)、熟料鏈斗機(jī)、熟料拉鏈機(jī)、熟料破碎機(jī)、篦冷機(jī)變頻器等設(shè)備。當(dāng)前面的設(shè)備出現(xiàn)故障或者運(yùn)行信號(hào)消失后，后面的設(shè)備需要故障停止。

　　2、鎖風(fēng)閥聯(lián)鎖

　　當(dāng)熟料拉鏈機(jī)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(jī)停止后，自動(dòng)關(guān)閉七個(gè)電動(dòng)鎖風(fēng)閥。

　　回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)流程圖如下：

　　成品系統(tǒng)

　　從熟料庫(kù)來(lái)得熟料和石灰石、水渣、石膏等原料配料后送入磨機(jī)，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)核子稱實(shí)現(xiàn)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(shì)

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