水泥純低溫余熱電站DCS解決方案

其運行原理是：

在水泥窯窯頭設置一臺余熱鍋爐（AQC爐），在水泥窯窯尾設置一臺余熱鍋爐（SP爐），余熱廢氣通過鍋爐進行熱交換，化學水作為熱交換的介質，汽輪機冷凝器中的凝結水通過水泵和來自軟化水車間的化學補充水一起進入除氧器進行除氧，由鍋爐給水泵送入AQC爐、SP爐，水由省煤器加熱升溫后進入余熱鍋爐蒸發器集箱，經過換熱片與由爐頂進入鍋爐的廢氣進行熱交換，產生的飽和蒸汽進入鍋爐分離汽包，再進入爐過熱器進行過熱，產生300℃、1.2Mpa左右的過熱高壓蒸汽，通過管道進入集汽箱混合，然后推動汽輪機作功，進而帶動發電機進行發電。

四、水泥純低溫余熱電站的控制要點及方案

水泥純低溫余熱電站工藝設備生產連續性強、對快速性和協調性要求高。為了提高企業的生產效率與競爭力，自動控制的實施至關重要。中控作為國內領先的自動化設備供應商，能夠很好的滿足水泥純低溫余熱電站以開關量為主、模擬量為輔、安全保護要求較高且伴有少量調節回路的控制要求。

1．電機的控制方案

主要是通過基本模塊來實現控制,常用到的電機控制模塊主要有以幾種:MOTOR(普通電機模塊), ZF_MOTOR(正反轉帶限位模塊),PAT(模擬量反饋開關量驅動調節閥模塊), MOTOR-B(變頻電機模塊)。

MOTOR模塊控制設備有：普通的電機,鏈運機，振打機等。

MOTOR_ZF模塊控制的主要設備有：循環水泵出口閥等。

PAT模塊控制的主要設備有：窯頭和窯尾余熱鍋爐進出口調節閥等。

MOTOR-B模塊控制的主要設備有：循環水泵, 鍋爐給水泵等。

2．汽機DEH、505的控制方案

現在國內通過調整油壓來調節汽輪機調節閥門的開度，使進汽量變化來調整汽機的轉速，由于汽機對轉速的要求很高，要求調整動作迅速、準確。一般采用505和DEH兩種獨立系統來進行調控，與主系統進行硬點或總線通訊的模式來進行信號的傳輸。

3．回路的控制方案

最主要的一個自動回路汽包水位的三通量串級自動控制,即通過鍋爐給水流量和蒸汽流量來調整給水閥門的開度，使汽包水位穩定在半鍋水位的位置。

單回路調節有給水壓力控制，熱井水位自動調節控制等。

4．汽機保護系統（ETS）

汽機保護系統就是汽機緊急關斷系統，一般要求在出現異常狀況時在50ms之內將汽機主汽門關閉，停止汽輪機，防止汽機損壞。通常采用特殊的速動模塊來進行信號的采集和控制。

5．備用設備自動投運系統

一般一套冷卻水系統有三座機械冷卻塔，正常運行情況下通常是一備兩用或兩備一用，在正常運轉的冷卻塔風機或循環水泵出現故障時，備用的水泵或冷卻塔風機需要自動投入運行，并且相應的閥門需自動打開或關閉，形成新的循環系統進行冷卻。

整個流程系統中大部分水泵都是一備一用，處于安全控制的考慮一定要在運行水泵故障停車時，在最短時間內將備用水泵自動開啟，不影響整個系統的運行。

6．潤滑保護系統

潤滑系統是汽機運行最重要的保護系統，必須按照工藝提供的參數條件和工藝控制要求，作出適合現場實際情況的保護程序和聯鎖運行程序，提高對汽機和相關設備的保護。

五、中控DCS系統在純低溫余熱電站的技術優勢

中控應用于水泥純低溫余熱電站的控制系統是基于Web 技術的網絡化控制系統－WebField JX－300XP。它的主要特點是突破了傳統控制系統的層次模型，實現了多種總線兼容和異構系統綜合集成，十分適合于自控設備多、連續生產場合－水泥廠余熱電站的控制。

中控的WebField JX－300XP系統能夠得到包含國內一些大型水泥企業在內的眾多用戶的青睞，是由以下系統優勢所決定的：

1、系統的高度穩定性

1）中控的WebField 系列DCS產品系統已經累計取得了近5000套應用業績，廣泛應用于核電站、熱電廠、石油化工、高分子和精細化工、水泥和冶金、造紙、啤酒、醫藥在內的幾乎所有流程工業，系統的穩定性已經經受了各種工況與工藝條件的嚴酷考驗。

2）WebField JX－300XP是WebField 家族的主流產品，是一套面向中型過程控制的控制系統。系統對主控卡、數據轉發卡、控制網絡采用冗余設計，在技術上充分保證了系統的高度可靠性與穩定性，可以有效地保障水泥廠余熱電站生產的連續進行。

2、系統的高度的安全性

1) WebField JX－300XP系統實現了I/O通道級別的冗余，并能根據設備重要程度靈活選擇冗余與否，使得系統獲得了保障生產安全與節省用戶投資的和諧統一。

2) WebField JX－300XP系統安全的在線下載功能，既有效降低了投運期間的工作量，又保障了投運期間的安全。

3) WebField JX－300XP系統的DO端子板和卡件分離技術，使系統與現場實現了真正意義上的隔離；同時系統I/O通道采用點點隔離設計，使得故障面不易擴大，可以克服因串擾產生的大面積故障，避免造成停機停產。

4)水泥純低溫余熱電站的各個IO控制站分散，此時系統的安全很大程度上取決于控制網絡的穩定性。冗余光纖總線網技術的設計與采用使得中控的過程控制網絡極為可靠，大大提高了整個系統的安全系數。

3、系統良好的開放性

水泥生產現場設備種類繁多，各設備供應商所提供的通信協議也千差萬別，這對控制系統的開放性提出了很高的要求。中控能提供諸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、MODBUS、HOSTLINK、DDE、CDT、自定義協議等多種通訊解決方案，能夠很好的滿足水泥行業項目工程應用的需要。

4、具有強抗干擾性的DI輸入卡件的開發設計

余熱電站的220VAC信號在長線輸送時，線路的感應干擾極大；并且大量應用變頻器等強干擾源。中控WebField JX－300XP系統針對行業特色對DI卡件進行了特殊加工與設計，可萬無一失的克服現場的強烈干擾。

5、IO通道級的故障自診斷功能

中控WebField JX－300XP系統有針對性的開發了I/O通道級的故障診斷功能，使得故障分析、查找十分方便，大大減輕了維護人員勞動強度。

6、真正的對等C/S網絡

取消了傳統的C/S網絡中故障發生率高、維護編程復雜的數據服務器，實現了操作站和現場控制站的直接通訊。極大的簡化了網絡系統，降低了故障的隱患和后期維護工作量。現在合立時系統就是最傳統的C/S網絡架構，由于他們的低價策略，導致他們的服務器系統極其不穩定，很多用戶都反映會經常出現系統死機的現象。

7、100M/S的通訊網絡

不論是上層的SCnet網絡還是下層I/O通訊層的SBUS網絡，都是采用了100M/S的通訊卡件和網線，確保數據從最底層的I/O卡件開始知道操作員站的傳輸一直都處在100M/S這樣的寬廣大路上，避免了現在水泥企業一些系統普遍采用10M/S的通訊卡和1.5M/S的DP網絡導致的數據擁堵現象。目前在水泥行業主要的系統供應商都是采用10M的上層以太網通訊和1.5M的下層I/ODP通訊模式，容易產生數據的擁堵現象。為了防止數據的擁堵一般采用限制上層操作站或增加中間數據服務器的方法，給用戶的使用和操作維護都帶來很大的麻煩，也增加了安全隱患。

8、強大的軟件功能

系統提供全中文集成化圖形界面組態工具，實現了生產過程的優化控制和安全操作。人機界面友好、軟件設計規范化、接口靈活、升級方便、生產過程專用控制模塊可以很好滿足生產過程中的各種特殊要求。

9、優質、周到的工程服務

中控與用戶充分融為一體，想用戶之所想、急用戶之所急，熱情周到的跟蹤服務，通過不斷的經驗積累，很好的實現了余熱發電生產過程中對生產和設備的各種控制要求，取得了廣大用戶的信賴。

并且我們深知，工程交付使用僅是服務的開始，定期的技術回訪和解決生產過程中遇到的技術問題才是中控服務的核心。

六、典型行業案例介紹

浙江紅獅水泥股份有限公司2×7.5MW純低溫余熱電站由2×2500t/d線的4臺余熱鍋爐、1×5000t/d線的2臺余熱鍋爐和2臺7.5MW汽輪發電機組等設備組成，其DCS控制系統采用浙江中控技術股份有限公司WebField JX-300XP系統來實現，并由中控承擔DCS系統的設計和調試編程工作，以實現數據采集、遠程通訊、自動控制、集中操作等功能要求。

通過項目各方的共同努力和緊密配合, 浙江紅獅水泥股份有限公司2×7.5MW純低溫余熱電站DCS系統自2007年1月正式投入運行,JX-300XP系統穩定,控制效果良好,各項工藝技術指標均正常,發電質量穩定,為業主帶來了很好的經濟和社會效益。

七、結束語

中控作為一家集工業自動化產品的科研開發、生產制造、市場營銷和工程服務于一體的高科技企業，已成為中國最知名的自動化公司之一，將與更多的水泥客戶共同進步，以全面提升整個水泥行業純低溫余熱電站用戶的自動化水平與經濟效益。