文浩喆

（廣西大學(xué) 電氣工程學(xué)院，南寧 530000）

水泥廠自動化設(shè)備的創(chuàng)新與應(yīng)用

文浩喆

（廣西大學(xué) 電氣工程學(xué)院，南寧 530000）

水泥工業(yè)是整個社會工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)行業(yè)。目前，我國水泥行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵時期，向著現(xiàn)代化、高水平的方向發(fā)展。整個行業(yè)處于洗牌階段，一批小的落后企業(yè)勢必在競爭中逐步被淘汰，而一些大的、具有競爭力的水泥企業(yè)也必須與時俱進(jìn)，更多地應(yīng)用自動化高新技術(shù)。新型干法水泥生產(chǎn)線在大部分現(xiàn)代化水泥企業(yè)應(yīng)用較廣泛，趨于控制智能化和大型化的發(fā)展。

水泥廠 電氣自動化 現(xiàn)場總線控制

1 電氣自動化設(shè)計(jì)創(chuàng)新

1.1 自動化系統(tǒng)在總降壓變電站中的應(yīng)用

大部分水泥企業(yè)都選擇采用變電站綜合自動化系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)可以獨(dú)立完成所有高壓系統(tǒng)的計(jì)量和操作。總降壓變電站的綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。第一，可以滿足與電力部門的實(shí)時通訊。第二，綜合自動化系統(tǒng)可以實(shí)時顯示電站的所有回路電量，包括零序電流、電動機(jī)不平衡電流、相電流、相電壓、線電壓、開關(guān)狀態(tài)、信號狀態(tài)等，同時還可以完成數(shù)據(jù)積累；完成所有工況情況的顯示；完成變壓器溫度、設(shè)備的電壓電流及負(fù)荷棒圖；可以顯示和修改各保護(hù)裝置的所有保護(hù)功能。第三，綜合自動化系統(tǒng)和生產(chǎn)過程的集散控制系統(tǒng)相連接，利用中央控制室的集散控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)操作，對電動機(jī)進(jìn)行分閘和合閘操作，提高了整個生產(chǎn)線高壓系統(tǒng)的控制和保護(hù)水平。

1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的升級換代

計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使整個工業(yè)體系不斷與其緊密結(jié)合，傳統(tǒng)的控制體系漸漸被以計(jì)算機(jī)為代表的新技術(shù)取代。水泥行業(yè)的開關(guān)量邏輯控制占據(jù)主導(dǎo)地位，而模擬量的處理基本是簡單的顯示和給定，控制回路也多是簡單的單回路調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)無法發(fā)揮其太大的作用而逐漸被淘汰，主要有ABB的MASTER系統(tǒng)、橫河的CENTUM-CS系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)一方面價格昂貴，另一方面相對于PLC系統(tǒng)來說并不完善，使得這些系統(tǒng)的推廣比較困難。包括Siemens在內(nèi)的很多公司的系統(tǒng)都是以PLC產(chǎn)品為主導(dǎo)開發(fā)的，最主要的功能是處理開關(guān)量的能力突出，使得這些系統(tǒng)與水泥行業(yè)的特點(diǎn)相符。再加上價格和靈活的結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢，它在水泥行業(yè)迅速得到普及。

控制系統(tǒng)多采用對等式或者客戶機(jī)/服務(wù)器方式，相對來說發(fā)展得已經(jīng)很成熟，多選用工業(yè)以太網(wǎng)。

1.3 MVDB、MCC、LVDB總體布置的一體化和智能化

中壓配電站（MVDB）、低壓配電站（LVDB）和電機(jī)控制中心（MCC）都采用附設(shè)式，其與電力室合并布置成一個負(fù)荷和配電中心。馬達(dá)的控制中心是抽屜式的開關(guān)柜，而LVDB是固定式開關(guān)柜。部分水泥廠還設(shè)立了低壓配電智能化方案，可以對多余電量進(jìn)行檢測并及時調(diào)整控制，反映出水泥廠最底層用電設(shè)備的狀態(tài)，可以滿足工廠系統(tǒng)信息化的要求。在布置過程中，主要利用生產(chǎn)線上的剩余空間，相應(yīng)減少專門放置電氣設(shè)備的空間，如在窯尾預(yù)熱器塔架下等地布置。內(nèi)部布局首先滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的安全距離，其次留出一定的維修操作空間，可以不用磚墻隔斷，節(jié)省空間，也使得整個生產(chǎn)線簡潔明了。

分散和集中相一致的電氣設(shè)計(jì)和布置，在增強(qiáng)電氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠的同時，也讓檢修維護(hù)更加易于操作，還可以控制電氣設(shè)備的投資成本。

1.4 現(xiàn)場總線控制和總線型傳感器

現(xiàn)場總線是介于現(xiàn)場設(shè)備和控制體系之間的雙向多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是當(dāng)前國內(nèi)與國際上都比較流行的自動化控制系統(tǒng)，也是未來自動化控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢?，F(xiàn)場總線技術(shù)一般用于窯尾預(yù)熱器或者窯頭篦冷機(jī)這些熱工測空點(diǎn)比較集中的區(qū)域。例如，原料調(diào)配、原料立磨等數(shù)據(jù)量較大的設(shè)備中使用現(xiàn)場總線技術(shù)，其他區(qū)域一般還采用傳統(tǒng)的DSC系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線技術(shù)提高了信號的測量、傳輸、控制的精準(zhǔn)度，也提高了設(shè)備性能。分區(qū)域的采用也可以發(fā)揮技術(shù)的最大優(yōu)勢，減少大量隔離器、電纜和電纜橋架、I/O模塊等。

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)形成了分散在作業(yè)現(xiàn)場的控制系統(tǒng)，既提高了工廠控制系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，也提供了現(xiàn)場設(shè)備的具體狀態(tài)和故障的診斷等信息，有利于設(shè)備的檢修維護(hù)，節(jié)省了工人工作量。

在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，大量使用現(xiàn)場智能傳感器，如ABB的MTV、橫河EJA的溫度變速器和壓力變速器。在實(shí)際應(yīng)用與操作中，系統(tǒng)能夠周期地對設(shè)備不間斷地輸入和輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，還可以對儀表的參數(shù)實(shí)施遠(yuǎn)程調(diào)校。在資金投入上也不是很大，與傳統(tǒng)的DCS相比，其可以使現(xiàn)場儀表的故障率降低60%，而資金投入只是增加5%～10%，性價比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出傳統(tǒng)的DCS。

1.5 水泥廠的專用自動化裝置

各個水泥廠都會根據(jù)自己的實(shí)際情況不斷更新和升級自己的專用自動化裝置。以下列出幾種常用的專用自動化裝置：（1）在線γ射線分析儀。為了保證生料成分的穩(wěn)定，幾乎所有有競爭力的水泥廠都有生料質(zhì)量控制系統(tǒng)，即用γ射線分析儀對運(yùn)行中的皮帶機(jī)上的生料進(jìn)行及時分析，再根據(jù)分析結(jié)果在線給出各種原料的配比，控制各原料的配比。（2）新型窯頭看火工業(yè)電視?？椿鸸I(yè)電視顯示各點(diǎn)溫度，更直觀的監(jiān)控，同時還可以節(jié)省冷卻和清掃裝置。

1.6 水泥廠的信息管理系統(tǒng)

水泥廠的信息管理系統(tǒng)，是通過計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對工廠的所有資源和信息進(jìn)行全面收集和管理。此系統(tǒng)可以使工廠管理者精準(zhǔn)得到工廠所有數(shù)據(jù)，并進(jìn)行更好的判斷和決策，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，減低管理者的勞動強(qiáng)度。采用科學(xué)數(shù)據(jù)化的管理，不僅可以為水泥廠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還能帶來很好的社會效益。

2 水泥工業(yè)電氣自動化的發(fā)展趨勢

目前，隨著我國工業(yè)的急速發(fā)展，水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)生調(diào)整。在水泥工業(yè)的發(fā)展中，對電氣自動化的發(fā)展進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化。結(jié)合我國目前水泥工業(yè)的實(shí)際情況，仍有許多技術(shù)和設(shè)計(jì)理念需要研究和探討。

2.1 全集成自動化

根據(jù)我國水泥工業(yè)電氣自動化的發(fā)展趨勢來看，水泥企業(yè)的發(fā)展方向正在不斷更新，大型、集團(tuán)化的方向是水泥企業(yè)的主要發(fā)展方向。為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)管控一體化，水泥工業(yè)自動化的控制系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)簡化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，減少無用的部件接頭，使水泥生產(chǎn)結(jié)構(gòu)變得簡單易操作。

其次，要根據(jù)水泥工業(yè)自動化的應(yīng)用模式，為其提供相應(yīng)的、統(tǒng)一的技術(shù)工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)全集成自動化的統(tǒng)一操作模式。通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化，使工業(yè)總線連接各站和各個節(jié)點(diǎn)，從而有效促進(jìn)通信速率的提高。

最后，根據(jù)水泥工業(yè)電氣自動化朝著智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的趨勢，水泥工業(yè)應(yīng)當(dāng)形成管理與控制為一體的全集成自動化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。在生產(chǎn)自動化過程中，生產(chǎn)管理層、現(xiàn)場操控層及過程操作層的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由生產(chǎn)管理向著全集成自動化資源規(guī)劃方向發(fā)展，從而促進(jìn)水泥工業(yè)全集成自動化的發(fā)展。

2.2 PC控制的應(yīng)用

近些年，中國工業(yè)生產(chǎn)的控制領(lǐng)域加入了PC機(jī)控制技術(shù)。對于之前人機(jī)結(jié)合的工控技術(shù)，全新改革其控制技術(shù)。如今，在生產(chǎn)過程中，PC機(jī)實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動化、過程監(jiān)管化和集成自動化的全自動模式。

水泥工業(yè)生產(chǎn)中，PC技術(shù)的運(yùn)用方面也在不斷完善，水泥工廠也在加大PC控制技術(shù)的運(yùn)用，PC產(chǎn)品成為水泥工廠的主導(dǎo)力量。在效率和技術(shù)方面，它能夠積極促進(jìn)水泥工業(yè)生產(chǎn)的全自動化發(fā)展。

3 總結(jié)

綜上所述，我國的水泥工業(yè)能夠很好的發(fā)展，離不開電氣自動化的生產(chǎn)模式。根據(jù)我國水泥工業(yè)的基本情況來看，水泥工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)更新，都離不開工業(yè)電氣全自動模式。

Innovation and Application of Automation Equipment in Cement Plant

WEN Haozhe
(School of Electrical Engineering, Guangxi University, Nanning 530000)

The cement industry is the basic industry of the whole social industrial production. At present, China’s cement industry is in a critical period of industrial restructuring, towards a modern, high-level direction. The entire industry in the reshuffle stage, a group of small backward enterprises is bound to be gradually eliminated in the competition, and some large, competitive cement companies must advance with the times, more use of automated high-tech. New dry cement production line in most of the modern cement business more widely used, tend to control the intelligent and large-scale development.

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