当新型DCS系统在水泥回转窑生产过程控制中

新型DCS系统在水泥回转窑生产过程控制中的应用

摘要:主要介绍Honeywell最新推出的PlantScape中小型集散控制系统在水泥回转窑生产过程控制中的成功应用，并着重讨论了控制系统的总体结构和主要回路的控制方案。

1 水泥生产工艺简介

整个工艺流程主要有生料粉末预均化，五级旋风预热，预分解，窑内煅烧，蓖冷机冷却及熟料粉碎119井盖、井圈等工序组成。

2 水泥生产自动化对DCS系统的要求

我们选用的Honeywell PlantScape中小型集散控制系统是Honeywell公司推出的最新系列产品，这也是在我国国内应用的第一套。

对于年产30万吨水泥生产线，按工艺及实现生产过程控制对DCS系统有如下要求：

(1)根据厂方的具体技术要求，目前DCS主要监控生产线的四大部分：窑头、窑中、窑尾和煤粉制备。共设置560个I/O点，其中模拟量输入72点，模拟量输出25点，数字量输中国的传统文化再次遭到史无前例的冲击和破坏入267点，数字量输出139点，热电偶及热电阻分别为22点和35点。

窑头、窑中(点) 窑尾(点) 煤粉制备(点)

AI 21 11 40

AO 7 6 12

DI 112 48 107

DO 64 20 55

RTD 5 16 14

T/C 3 4 15

(2)根据该水泥厂实际情况和生产工艺，整个回转窑系统共设置12个控制回路，其它各设备则采用直接控制和顺序控制方式。12个控制回路中，压力控制回路6个，流量控制回路3个，料位控制回路1个，温度控制回路2个。

(3)为减轻人工操作强度，提高自动化程度和系统可靠性，由DCS系统实现联锁保护功能。同时为了操作方便和直观，在工作站界面中，将工艺流程及各种运行设备工况按比例设计操作界面，并随时对各部位进行动态显示。测量值如温度、压力、流量、料位等数据实现动态显示，阀位开度以百分比表示，料位用彩色棒图动态模拟。不同物料管道用不同颜色来区别，其物料流向用箭头表示。

(4)为了对生产进行有效还要视察送油阀监控，以便优化工艺条件如故障查找，对32个重要参数用历史趋势曲线进行汇总。如回转窑各段的窑温，五级旋风及窑尾分解炉等处的温度、压力等，以及各控制回路的测量值等。

3 系统总体方案

根据上述要求，本系统设立两个监控工作站，其中一个工作站兼当 PlantScape服务器，设在窑头中央控制室，既承担总体络系统的服务器功能，又作为工作站管理和控制窑头、窑中和煤粉制备部分的各主要设备，另一个工作站(窑尾数据采集站)主要负责窑尾及废气处理等设备的监控。工作站采用两台Dell 6200/OP GXPRO 200计算机，用以太联接，为主从关系，系统软件除具备编程、组态、系统生成功能外，还具备了操作站的所有操作及显示功能。该系统采用基于以太的Window NT Client/Server通讯模式，窑头工程师站作为系统服务器(兼工作站)，处理整个系统的通讯、数据库管理和控制；窑尾数据采集站，同时作为操作员工作站，主要用作监控处理数据采集和设备控制。工作站下层的现场控制级由Honeywell控制器模块、通讯模块及I/O模块等组成。具有数据采集和控制功能。

Honeywell PlantScape DCS系统采用Client/Server结构(至少包括一个Server服务器)，其Server服务器又可兼作工作站(Station)使用，最多可带10个工作站和6个控制器。PlantScape的控制器具有384点I/O能力，考虑到每台PlantScape控制器最大模拟量I/O为192点，故本系统选用了两台PlantScape控制器。

考虑到系统安全与可靠运行，系统对所控设备分别设置了计算机控制和现场控制两种操作功能，各主要设备在现场都配有手操和急停开关等。由于水泥厂生产线现场设备多，故系统内部在软件上对各设备的联锁、顺序启停以及故障停车顺序等都编制相应程序，避免事故发生。整个供电系统有两套，相互热备。同时计算机用电与设备用电作了很好的隔离。

4 增湿塔控制回路

在水泥生产过程中，随着窑尾排出烟气量及烟气温度的变化，以及余热利用系统(生料烘干兼粉磨)的开停，增湿塔的喷水量也需作相应的调节。通常可在增湿塔出口处安装一个测温装置，根据温度的高低来调节喷水量。目前，大多数工厂都采用人工调节水量。中、大型增湿塔人工调节很不理想，不但很难使增湿塔处于最理想的工作状态，而且容易造成湿底故障。

由于本水泥生产线采用了新型干法生纳米2氧化硅就是气相2氧化硅产技术，窑尾的烟气温度高(一般为220～350℃)，烟气含尘量高，水分低，粉尘电阻率又高，因此在电收尘前先经过增湿塔，可大大提高收尘率。增湿塔控制回路主要控制其出口废气温度，大量研究和实际情况表明，把增湿塔出口和电收尘入口温度降到150～170℃之间，既保护了电收尘设备的安全运行，又可提高其收尘率，同时可大大降低粉尘排放浓度。具体措施是控制增湿塔喷水量.

为了更加有效地控制温度，实现连续调节喷水量的目的，同时避免打开喷水头过多或过少所造成的增湿塔温度过低或过高(高达200～220℃)等现象，我们采用了通过变频器控制电泵来调节增湿塔喷水量的控