超低成本窯況遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)

近幾年，由于我國宏觀經(jīng)濟的快速健康發(fā)展，以及新型干法窯在技術經(jīng)濟方面競爭力的顯著增強，全國各地陸續(xù)掀起了新(擴)建新型干法窯水泥生產(chǎn)線的熱潮。隨著新型干法窯的大規(guī)模建成投產(chǎn)，立窯企業(yè)的生存空間將越來越小，尤其是那些產(chǎn)量低、能耗高的立窯企業(yè)，將面臨破產(chǎn)的危險局面。如何通過技術改造和科學管理提高企業(yè)的競爭力，成為擺在企業(yè)老總面前急需解決的重大課題。

　　現(xiàn)在好了，我們把新型干法窯上廣泛采用的集散式控制技術（DCS）應用于機立窯，開發(fā)出了超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了當今世界最先進的工控技術（集散式控制，簡稱DCS系統(tǒng)）和信息化管理技術（計算機數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡管理技術），不僅可以提高機立窯的“戰(zhàn)斗力”，還可大幅度降低能耗（一臺3米窯一年的節(jié)煤效益就在50萬元以上），更能提高企業(yè)的競爭力，使機立窯向著“現(xiàn)代化立窯”邁進，最終令企業(yè)步入良性發(fā)展的軌道。

 

     

 

眾所周知，機立窯是適合我國國情的水泥熟料煅燒設備，而且，“現(xiàn)代化立窯”的各項經(jīng)濟指標并不比新型干法窯差。加強機立窯的技術進步，符合今后的發(fā)展方向。但是，我國目前的“現(xiàn)代化立窯”所占比例太小，大部分機立窯企業(yè)的技術經(jīng)濟指標還比較落后。許多企業(yè)配煤過高但又不敢減煤，不僅能耗高，而且產(chǎn)質(zhì)量也上不去，如能采用先進技術把多配的煤減下來，一臺窯一年多創(chuàng)造的效益至少在幾十萬以上。

　　機立窯是水泥生產(chǎn)過程的“心臟”。機立窯煅燒狀況的優(yōu)劣，直接關系到產(chǎn)量穩(wěn)定、質(zhì)量提高、能耗降低。影響水泥生產(chǎn)全過程的因素是多方面的、綜合性的，生料是前提，煅燒是關鍵。提高看火操作技術水平，穩(wěn)定機立窯的熱工制度，煅燒正常合理，燒出的熟料質(zhì)量就高，產(chǎn)量就穩(wěn)定，能耗就低，企業(yè)的經(jīng)濟效益就好。如果希望熟料煅燒始終保持在較高的水平上，就必須始終按照“三穩(wěn)定”來操作——即加料、底火、卸料三者均穩(wěn)定在合理的范圍內(nèi)。在保證生料和設備的前提下，注重提高操作人員的技術水平和分析判斷能力，實現(xiàn)“三穩(wěn)定”操作，就抓住了問題的關鍵。采用本系統(tǒng)控制燒成是提高產(chǎn)質(zhì)量、降低能耗的首選方案。

　　我們開發(fā)的適用于水泥機立窯的超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)的構架同新型窯外分解窯采用的DCS系統(tǒng)是一樣的，由中央控制室計算機(上位機)、采集站(下位機)、可編程控制器（簡稱PLC）或智能模塊、通訊網(wǎng)絡等構成，系統(tǒng)硬件全部選用世界名牌硬件設備，如臺灣研華的工控機、智能模塊等，系統(tǒng)軟件采用美國微軟公司的數(shù)據(jù)庫軟件編寫而成，確保系統(tǒng)的高度可靠。

　　超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)由軟、硬件兩大部分組成，硬件采用網(wǎng)絡型的PLC集散式控制系統(tǒng)構成，可以把各窯的生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳送到中央控制室，結構見下圖：

 

      

 

監(jiān)控計算機（上位機）：用于對各窯進行監(jiān)控，通信方式采用網(wǎng)絡通信。監(jiān)控計算機上裝有水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)專用軟件，負責對現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行處理，包括窯況顯示、實時曲線顯示、歷史曲線顯示、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計報表、報警列表、幫助文件等功能。

　　采集站（下位機）：用于接收PLC、智能模塊、儀表、板卡等采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)并傳送至上位機，以及接受上位機的指令并通過采集站對各窯進行控制，采集站上也裝有水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)監(jiān)控軟件，可以顯示窯況、實時曲線、歷史曲線、報警列表、幫助文件等。

　　PLC、智能模塊、儀表、板卡：采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并傳送至采集站，接收采集站傳送的指令。

　　通訊網(wǎng)絡：用于把監(jiān)控計算機、各采集站和采集模塊構成一個監(jiān)控系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)軟件采用視窗軟件編寫而成，含有以下主要功能：

　　窯況顯示功能可以把全廠所有窯的每個測控點的參數(shù)顯示出來，如底火溫度（包括8個測控點的單偶溫度和8個測控點的平均溫度以及8個測控點之間的溫度偏差）、煙氣溫度、熟料溫度、當前臺時、到當前時刻的本小時、本班組、本月份的累計產(chǎn)量以及成球盤運轉(zhuǎn)率和機立窯運轉(zhuǎn)率等；

　　實時曲線功能可以把各窯底火、煙氣、熟料等處的溫度以及偏火指數(shù)、卸料速度、主要設備的啟停狀況等用曲線的形式實時顯示出來，可以指導窯況的走勢；

　　歷史曲線功能可以把各窯底火、煙氣、熟料等處的溫度以及偏火指數(shù)等歷史數(shù)據(jù)用曲線的形式顯示出來，便于對當前窯況進行分析；

　　查詢歷史數(shù)據(jù)功能可以把各窯底火、煙氣、熟料等處的溫度以及偏火指數(shù)等歷史數(shù)據(jù)用表格的形式顯示出來；

　　報警信息顯示功能可以顯示全廠所有窯的每個測控點的上、下限報警信息，包括報警發(fā)生時間、報警解除時間、應答報警時間等，也可以用表格的形式查找所需要的歷史報警信息；

　　幫助文件收錄了看火操作的所有技術細節(jié)，可幫助看火工糾正不良的看火習慣，是一本電子版的看火培訓教材；

　　看火日志錄入功能用于對各窯的看火工進行獎懲考核；

　　窯況統(tǒng)計表可以在瞬間把日、周、月、年、任意區(qū)間五個時間段各窯底火、煙氣、熟料等處的溫度以及偏火指數(shù)的最大值、最小值、平均值、偏差值統(tǒng)計出來。區(qū)間起止時間可以任意設定，是為了方便除日、周、月、年以外的時間段的統(tǒng)計而設計的，比如百日勞動競賽；

　　看火排行榜表可以在瞬間把日、周、月、年、任意區(qū)間五個時間段各窯每位看火工應得的獎懲統(tǒng)計出來。如果用人工統(tǒng)計，則幾乎是統(tǒng)計不過來的。

　　超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)是針對機立窯燒成時影響因素多而且多數(shù)不易檢測控制的特殊性而開發(fā)的，系統(tǒng)由監(jiān)控和考核兩個子系統(tǒng)構成。監(jiān)控子系統(tǒng)即傳統(tǒng)的集散式控制系統(tǒng)，負責采集窯況數(shù)據(jù)并對窯況進行適當?shù)目刂?。但由于機立窯燒成時的影響因素太過復雜，單靠監(jiān)控子系統(tǒng)去完成對這些影響因素的全面控制，現(xiàn)有的科技手段還難以達到（以前曾出現(xiàn)過閉門操作系統(tǒng)，試圖對這部分參數(shù)進行全面控制，但因不能適應燒成時的實際情況，最終都以失敗告終）。比如濕料層厚度、底火位置、液相量和液相黏度等參數(shù)，沒有好的方法在線自動檢測，也就沒有辦法進行自動控制，目前主要依靠看火工通過插釬試火等手段來判斷；再比如風洞、粘邊、塌邊等窯況，監(jiān)控子系統(tǒng)既檢測不到，也處理不了，而這些不正常窯況又會影響熟料的產(chǎn)質(zhì)量，如何減少不正常窯況的發(fā)生或不發(fā)生，控制窯況保持穩(wěn)定，這個工作就交給考核子系統(tǒng)去完成。

　　我們知道，看火工的職責就是穩(wěn)定窯的熱工制度，他們隨時都在觀察著窯況的變化。正如出磨生料設有CaO、Fe2O3、細度等考核指標一樣，窯況也是可以設有考核指標的，比如考核煙氣溫度、底火溫度、偏火指數(shù)、熟料溫度等，實際是考核看火工的加料操作、用風操作和選擇的卸料速度是否合理，通過監(jiān)控子系統(tǒng)把這些數(shù)據(jù)記錄下來，與看火工的操作掛鉤，根據(jù)窯況的好壞把看火工應得的獎懲自動統(tǒng)計出來，窯況好就獎，窯況差就罰，獎勤罰懶，把看火工的勞動積極性調(diào)動起來，督促看火工按照“一穩(wěn)、二固定、三平衡、四勤、四注視”的科學操作方法去操作，勤觀察勤處理，自覺調(diào)整不正常窯況，把不正常窯況消滅在萌芽狀態(tài)，窯況就能始終保持在較高的水平上。提高熟料產(chǎn)質(zhì)量，降低能耗就有保證?？梢哉f考核子系統(tǒng)是“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)的靈魂，這種設計方案更符合機立窯燒成時的實際情況，使用效果要明顯好于單純的DCS系統(tǒng)。而且由于減少了電動蝶閥、變頻調(diào)速器等執(zhí)行單元，一是可以大幅度降低系統(tǒng)成本；二是減少了執(zhí)行機構就相應提高了系統(tǒng)的可靠性，可連續(xù)運行3年以上不發(fā)生任何故障，真正的省心、放心產(chǎn)品。

　　超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)是高科技與生產(chǎn)實踐的完美結合，它不僅具有“自動調(diào)偏火系統(tǒng)”的調(diào)偏火功能，還能監(jiān)控底火位置、濕料層厚度、卸料速度等，強制看火工始終按照“三平衡”去操作，同時還能顯示立窯臺時、小時產(chǎn)量、班產(chǎn)量、月產(chǎn)量、立窯運轉(zhuǎn)率以及成球盤、風機等主要設備的起停狀態(tài)，而且窯面和遠程辦公室（距離500米不在話下）保持同步顯示、控制，功能相當強大，但卻價格低廉。它具有技術先進、適應性強、模塊化設計、功能強大、投資回收期短（1個月）、可靠性高、易于安裝（只需要停風2小時，不動窯體結構，基本不影響生產(chǎn)）、易于維護、節(jié)煤效果顯著、產(chǎn)質(zhì)量提高明顯的特點，構思巧妙，特別適宜于熟料熱耗大于900大卡/公斤或已經(jīng)購買發(fā)熱量測定儀，希望通過管理和高科技手段進一步挖掘潛力，用較少的投入使煤耗再低一點，產(chǎn)質(zhì)量再拔一塊，企業(yè)層次得到提高的大多數(shù)立窯企業(yè)。

　　超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)的作用：

　　超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)有著明顯節(jié)能降耗、提高產(chǎn)質(zhì)量的作用。我們知道在原、燃材料以及三率值基本不變的情況下，配煤多，窯溫高，底火火層厚，燒成時間長，抵抗窯況波動的能力強，出現(xiàn)一些不很嚴重的不正常窯況，熟料也能燒熟，不會對熟料質(zhì)量產(chǎn)生太大影響；配煤少，窯溫低，底火火層薄，燒成時間短，抵抗窯況波動的能力差，出現(xiàn)小的不正常窯況都有可能導致熟料質(zhì)量下降，配煤越少，通風越好，上火越快，產(chǎn)量越高。配煤多少直接反映了一個企業(yè)的生產(chǎn)和管理水平，每個企業(yè)都想通過減少配煤降低成本，增加效益，問題在于沒有一個強有力的手段穩(wěn)定窯況，企業(yè)大多不敢降煤，否則就有可能生燒、欠燒而嚴重影響熟料質(zhì)量。采用超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)以后，由于對加料速度、卸料速度和底火位置進行了“三穩(wěn)定”考核，從而極大地減少了窯況的波動，因此配煤量就可大幅下調(diào)，經(jīng)實際測算，一只φ3×11M窯一天因減少配煤而節(jié)省的煤錢就可達千元以上（以熟料熱耗1000大卡/公斤為基準，280元/噸煤，配煤減少10%， 燒500噸生料/窯·天），一個月下來就是4萬余元，一年下來就是50萬元。在生料成分合理的前提下，配煤減少了以后，窯內(nèi)通風明顯改善，風機電流降低10安培以上，上火快，立窯臺時明顯提高，熟料中的死燒塊、還原料和粉化料很少見到，熟料外觀也比原來有較大改觀，強度和易磨性都有所提高。

　　超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)還可以提高企業(yè)的管理水平和管理時效性。企業(yè)管理者不必親自到窯上去，通過自己辦公桌上的電腦隨時能夠了解每只窯的窯況，對于燒成中存在的問題可以早發(fā)現(xiàn)早解決。超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)可以說是一位“不拿工資”的高級管理者，忠實地監(jiān)控著窯況的變化，而且要比管理者在窯上盯著時的效果要好，因為對于底火深淺、偏火程度、濕料層厚度、加卸料速度等操作時應注意的問題，單憑肉眼判斷容易造成判斷不準，判斷不準就容易破壞“三平衡”，而超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)可以把這些參數(shù)準確直觀地顯示在電腦上，再利用考核系統(tǒng)來促使看火工精心操作，因此，機立窯就能始終保持在最佳窯況上。

結語

　　超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)是適應機立窯燒成特點的高科技產(chǎn)品，通過對看火工進行“三穩(wěn)定”考核來起到節(jié)能降耗、提高產(chǎn)質(zhì)量的作用，但并不因為超低成本而降低系統(tǒng)軟、硬件的品質(zhì)。

　　采用超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)以后，因配煤減少，上火速度加快，剛開始會給看火工一種蓋不住火的感覺，他們可能感到不適應，這是因為他們長期養(yǎng)成的操作習慣被打亂了，但經(jīng)過幾天的適應過程以后，他們就能體會到“三穩(wěn)定”操作給他們帶來的好處，不僅是能耗降低、產(chǎn)質(zhì)量提高，而且他們的操作也變得輕松了，這是因為窯況穩(wěn)定以后，不正常窯況很少出現(xiàn)，由原來的拼體力到現(xiàn)在的用腦子燒窯，他們的操作習慣將發(fā)生較大的改變。經(jīng)過長期使用“三穩(wěn)定”系統(tǒng)后，他們駕馭窯況的操作技能將會逐漸提高，成為真正的看火高手，到那時，您企業(yè)的經(jīng)濟效益就有了根本保證。

　　總之，超低成本水泥機立窯“三穩(wěn)定”遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)是高科技與生產(chǎn)實踐的完美結合，它不僅可以提高企業(yè)的生產(chǎn)、管理水平和管理時效性，更重要的是可以起到提高立窯運轉(zhuǎn)率，降低能耗，提高產(chǎn)品產(chǎn)質(zhì)量的作用，經(jīng)濟效益顯著，可以在很短的時間內(nèi)收回投資。

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