水泥生產線DCS控制方案

一、 工藝介紹（1200t/d熟料水泥生產線）

水泥生產的工藝過程，通?？梢院喴馗爬椤皟赡ヒ粺?，即首先將原料粉磨成生料，然后經過煅燒形成熟料，再將熟料粉磨成水泥。

從砂巖庫、石灰石庫、鋼渣庫、粉煤灰庫經過定比配料系統混合成原料粉，傳送系統將原料粉傳送進生料磨機進行生料制備，制備好的生料進均化庫。均化庫里的生料通過定量給料機將生料送進預熱器預熱后進回轉窯系統煅燒成熟料。煅燒后的熟料經過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

l 廢氣處理及配料系統

從石灰石廠購進的石灰石、煉鋼廠購進的鋼渣、砂巖廠購進的砂巖分別通過提升機提升到各自的庫存系統里面，在生料磨機已經啟動的前提下，原料粉通過皮帶核子稱定比配料系統進行下料。

核子稱工作原理：核子稱是利用物料對γ射線的吸收原理進行工作的，屬于非接觸式測量裝置。射線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：

式中： I—穿透輸送機上的物料后，探頭處γ強度；

I0—輸送機空載時探頭處γ強度；

Uр——物料對γ射線的質量吸收系數；

d—物料厚度；

р—物料密度；

設輸送機寬度為b，長度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)

(3)式中F為輸送機單位長度上的物料重量，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）

（5）式中，K1為負載常數，其值有實物標定得到。

探頭中的電離室在γ射線照射下產生一弱電流信號，經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射線強度，所以（5）式可改寫成：

F= K1ln(U1/U0) (6)

式（6）中，U1為有載時探頭輸出的電壓值，U0為空載時探頭輸出的電壓值。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就不是一個常數。但經過對大量的不同種類的物料和不同寬度的輸送機實驗證明，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)

式中

i=1

：Δt為采樣周期，I為采樣次數，n為該段時間所包括的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行采樣、計算，就可求出瞬時負荷、速度、流量和某一段時間內的累計量。

通過上述，核子稱在使用過程中無料厚度電流I可能產生漂移，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精確。皮帶速度標定得出K3常數。

配料控制要求：確認磨機啟動→過橋皮帶→提升機→皮帶輸送機→核子稱

實行自動定比下料，設定總下料量通過各種物料的配比實行均勻下料。

l 生料制備

原料粉通過帶式輸送機送入斗提機經過橋皮帶下入生料磨機，同時高溫風機對磨機內原料粉不斷的吹風烘干，磨成生料粉后經選粉機將粗粉經帶式輸送機送回磨機；合格的細粉通過皮帶和斗提機送入生料均化庫。

生料工段控制如下：

1、進料聯鎖

收到磨機運行信號后延時10s（可修改），啟動過橋皮帶，收到運行信號后10s（可修改）啟動進料斗提機，收到運行信號后延時10s（可修改）啟動庫底皮帶。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、出料聯鎖

A) 僅窯開時

鼓風機啟動后，收到運行信號延時10s（可修改）啟動斗提機，收到斗提機運行信號后延時10s（可修改）啟動除塵器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) 磨機和窯都開時（磨機運行信號具備）

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

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

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，需要按照啟動順序的相反方向進行延時停止。

l 窯尾系統

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

窯尾系統主要聯鎖可分為均化庫下料操作、進料聯鎖和空氣炮聯鎖。

圓形均化庫共有六個下料孔，兩個下料孔分為一組，共有三組下料操作，為了保持進預熱器物料的平衡，稱重倉最小需保持20噸的物料。

當稱重倉的重量小于20噸時，啟動第一組下料，當稱重倉的重量大于50噸時，關閉第一組下料。

稱重倉的重量再次小于20噸時，啟動第二組下料，當稱重倉的重量大于50噸時，關閉第二組下料。

稱重倉的重量第三次小于20噸時，啟動第三組下料，當稱重倉的重量大于50噸時，關閉第三組下料。

稱重倉的重量第四次小于20噸時，啟動第一組下料，依次循環下料。其操作界面如下：

進料聯鎖是一個順序控制，依次啟動旋轉鎖氣閥、通風機、提升機、鼓風機和定量給料機。當前面的設備啟動失敗或者運行信號消失后，后面的設備需要故障停止。在實際投運過程中，由于現場設備的運行信號不穩定，經常間隙性的信號消失，根據用戶需求，我們把參與聯鎖設備的運行信號都加上了延時，有效的克服了現場設備信號不穩定的不足。 3、空氣炮聯鎖，由于窯尾錐形預熱器內的負壓在下料過程中不斷的升高，為了保持物料下料中負壓平衡，設有12個空氣炮閥4個為一組，每隔10分鐘左右打一組，每個閥30秒鐘開一次。

l 回轉窯系統

回轉窯系統主要是將預熱后的生料經過高溫煅燒成熟料再快速冷卻后破碎后送進成品磨。

作為建筑材料水泥，其最主要的用途是生產混凝土用于工程建設，因此水泥的性能必須滿足混凝土生產及使用的要求。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，作為混凝土生產主要用材的水泥應該是強度高特別是早期強度高，質量均勻且穩定，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，欲磨制高品質的水泥必須有高品質的熟料，因此首先應提高熟料的質量。在提高熟料質量的諸因素中，提高煅燒溫度、快速冷卻是最重要的工藝因素。

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、煤氣壓力入窯風壓、入窯風量、入窯生料量、窯轉速等

回轉窯系統主要聯鎖有破碎機出料聯鎖、鎖風閥聯鎖。

破碎機出料聯鎖是一個順序控制，依次啟動斗式提升機、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、鎖風閥聯鎖 當熟料拉鏈機啟動后，自動打開七個電動鎖風閥，熟料拉鏈機停止后，自動關閉七個電動鎖風閥。

l 成品系統

從熟料庫來得熟料和石灰石、水渣、石膏等原料配料后送入磨機，生產出成品水泥。這個工段主要是均勻配料控制，通過核子稱實現自動配料。

二、歷史趨勢、根據用戶要求進行分組，溫度趨勢、壓力趨勢、控制溫度趨勢，在操作界面上任意切換