新一代程序控制系統(tǒng)

受原燃料性能、工藝裝備及生產(chǎn)操作等工況變化的影響，水泥生產(chǎn)過程易出現(xiàn)波動，影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，熱耗和電耗，生產(chǎn)成本也相應(yīng)增加。為減少生產(chǎn)波動，操作人員需對生產(chǎn)操作工況進(jìn)行調(diào)整，監(jiān)控生產(chǎn)過程，使之穩(wěn)定。

由于生產(chǎn)過程變化過于頻繁，操作人員長期操作，體力難于適應(yīng)。設(shè)計制造企業(yè)對水泥生產(chǎn)進(jìn)行了過程控制的工具和方法的開發(fā)，解決了多變量或離散控制的各種問題（APC），在生產(chǎn)過程中，相應(yīng)減少了工藝波動（圖1），通過微調(diào)，可得到穩(wěn)定的操作，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低能源消耗和生產(chǎn)成本。

1　發(fā)展過程

上世紀(jì)80年代初，丹麥?zhǔn)访芩构緞?chuàng)建了模糊邏輯專家技術(shù)首先用于水泥預(yù)分解、預(yù)熱器窯、磨系統(tǒng)的控制。限于當(dāng)時的技術(shù)條件，在應(yīng)用過程中，復(fù)雜的維護(hù)和較長的調(diào)試時間影響了用戶的接受能力。

隨著先進(jìn)的計算機(jī)過程控制技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的使用，以及模型預(yù)測控制（MPC）技術(shù)的出現(xiàn)，丹麥?zhǔn)访芩构就ㄟ^技術(shù)開發(fā)組成先進(jìn)的控制技術(shù)，用以優(yōu)化水泥工藝操作。

在上述基礎(chǔ)上，丹麥?zhǔn)访芩构鹃_發(fā)了專家控制監(jiān)視/工藝專家V8（ECS/Process Expert）系統(tǒng)。此系統(tǒng)是將模型預(yù)測控制（MPC）技術(shù)、模糊邏輯專家技術(shù)和智能選擇技術(shù)等多個控制技術(shù)組合應(yīng)用，解決了早期水泥生產(chǎn)控制技術(shù)應(yīng)用過程中遇到的問題，從而得以推廣應(yīng)用。使用效果大致為：產(chǎn)量可增加6%，燃料能耗下降6%，質(zhì)量變化下降30%，投資返回＜1年（見圖2）。

2　實(shí)施過程

為保證ECS/Process Expert系統(tǒng)的順利實(shí)施，公司結(jié)合長期設(shè)計水泥工藝、裝備運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，制定了全過程分階段實(shí)施方法，共8個階段，確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定實(shí)施。主要步驟如下：

（1）制訂項目計劃：項目承接后，項目經(jīng)理負(fù)責(zé)制定全面的、從項目開始到完成的計劃。

（2）確定程序：公司有關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，征求用戶意見，確定控制需求。

（3）研究應(yīng)用設(shè)計和工藝策略：在現(xiàn)場調(diào)研及征求用戶意見的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、制造、安裝。

（4）系統(tǒng)首次試運(yùn)行：完成現(xiàn)場調(diào)試，對系統(tǒng)實(shí)施現(xiàn)場監(jiān)控。

（5）培訓(xùn)操作人員和超級用戶：公司技術(shù)人員對操作人員進(jìn)行新系統(tǒng)培訓(xùn)。

（6）遠(yuǎn)程控制和微調(diào)：在完成調(diào)試階段后，公司通過遠(yuǎn)程控制對系統(tǒng)微調(diào)優(yōu)化。

圖1　技術(shù)先進(jìn)的工藝控制：先穩(wěn)定后優(yōu)化

圖2　ECS/Precesses Expert直接效益

（7）回訪：全部調(diào)試完成后，若企業(yè)需要，則公司人員進(jìn)行現(xiàn)場回訪，簽定服務(wù)合同。

（8）長期支持運(yùn)行：公司對現(xiàn)場系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控并分析關(guān)鍵性能指標(biāo)，幫助和提高系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。

3　ECS/Process Expert系統(tǒng)的特點(diǎn)

ECS/Process Expert系統(tǒng)和其他先進(jìn)的控制系統(tǒng)相比，具有如下特點(diǎn)：

（1）公司長期進(jìn)行水泥廠的設(shè)計、制造、現(xiàn)場施工、調(diào)試和優(yōu)化提高。在此基礎(chǔ)上，制定了全過程的八階段實(shí)施方法，確保系統(tǒng)全面完整地實(shí)施。

（2）系統(tǒng)是在模糊邏輯專家技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，綜合近年來發(fā)展的計算機(jī)過程控制技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及模型預(yù)控制技術(shù)而開發(fā)的，該系統(tǒng)已在一批水泥企業(yè)應(yīng)用，提高了產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了能源消耗。

（3）系統(tǒng)方案是一個可配置和開放的解決方案，允許客戶在此基礎(chǔ)上結(jié)合需求制定策略，達(dá)到期望的結(jié)果。

（4）公司對系統(tǒng)進(jìn)行了持續(xù)研究和不斷完善提高，滿足了水泥生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步。

4　結(jié)語

ECS/Process Expert自動控制系統(tǒng)能夠在水泥生產(chǎn)過程中，穩(wěn)定生產(chǎn)，提高產(chǎn)量，降低能耗，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，滿足環(huán)保限值排放需求。未來，水泥工業(yè)的發(fā)展需進(jìn)一步增大代用原燃料的使用量和更為嚴(yán)格的排放限值需求。水泥生產(chǎn)過程中的波動將更大且更頻繁，ECS/Proecss Expert自動控制系統(tǒng)必將繼續(xù)改進(jìn)和提高，調(diào)節(jié)更為頻繁有效，滿足上述發(fā)展趨勢。

陳友德編譯自

No.2/2016

International Cement Review