DCS控制系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)工藝流程中的應(yīng)用分析

1、DCS控制系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)工藝流程中的應(yīng)用學(xué)院：電氣工程與自動化班級：B130410學(xué)號：B13041013姓名：劉牧澤目 錄摘要2關(guān)鍵詞21、緒論2 1.1 前言3 2、DCS控制系統(tǒng)簡介42.1 概述42.1.1 DCS系統(tǒng)簡介42.1.2 集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)72.1.3 集散控制系統(tǒng)的軟件技術(shù)72.2 DCS控制技術(shù)的發(fā)展72.3 水泥廠控制系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷83、水泥生產(chǎn)工藝103.1水泥概述103.2 工藝流程簡介103.2.1 破碎及預(yù)均化11 生料制備11 生料均化11 預(yù)熱分解113.2.5 水泥熟料的燒成123.2.6 水泥粉磨133.3 主要部分設(shè)備工作原理154、DCS控制

2、技術(shù)在工藝中的應(yīng)用164.1 控制項目164.1.1 轉(zhuǎn)速控制164.1.2 溫度控制184.2 生料粉磨中的過程控制184.3 水泥廠常見設(shè)備的控制方法194.4 各工段控制方案22附錄：ATOX50型水泥立磨示意圖24參考資料25DCS控制技術(shù)在水泥生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用摘要以往的水泥生產(chǎn)線是以現(xiàn)場控制為主的，主要通過繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，無論在人力還是物力方面投資都是很大的，近年來由于自動化技術(shù)的快速發(fā)展，DCS控制技術(shù)在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用，DCS系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線上的使用，使得水泥廠在人力和物力方面的投資大大減少，增加了效率，另外也降低了危險系數(shù)，員工安全得到有力的保障。關(guān)鍵詞水泥生產(chǎn)工

3、藝，DCS，過程控制，PID1、緒論1.1 前言 隨著社會的快速發(fā)展，水泥建材需求不斷擴(kuò)大，應(yīng)用范圍也越來越廣泛，從高樓大廈到園林藝術(shù)，都需要水泥的澆筑。另外，微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制理論和通信技術(shù)的發(fā)展，DCS技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用，越來越深入。當(dāng)然在水泥行業(yè)也不例外，DCS控制系統(tǒng)也得到了很大的應(yīng)用。由于DCS的應(yīng)用，在人員方面減少了需求，提高了效率；在安全方面，由于不需要人親自到現(xiàn)場即可進(jìn)行對整個生產(chǎn)流水線的控制，大大提高了安全系數(shù)。這篇實習(xí)報告就是我在銅陵上峰水泥股份有限公司實習(xí)所得。在論文中寫到了DCS的相關(guān)理論，并提到了水泥的部分知識。結(jié)合實習(xí)的實際情況，將DCS

4、控制技術(shù)與水泥生產(chǎn)工藝流程相結(jié)合，敘述了DCS控制技術(shù)在水泥生產(chǎn)工藝流程中的應(yīng)用，其中涉及到溫度控制、流量控制、壓力控制、轉(zhuǎn)速控制等。論文中寫到了我的專業(yè)課所學(xué)，同時也聯(lián)系了我實習(xí)時所學(xué)到的新知識，可謂是理論聯(lián)系實際。在實習(xí)過程中，我所在的車間是生料車間，故而我所寫內(nèi)容大部分是圍繞生料粉磨的流程而寫的。由于我的知識水平有限以及專業(yè)知識的欠缺，論文中難免會有不妥或錯誤之處，希望老師批評指正。2、DCS控制系統(tǒng)簡介2.1 概述計算機(jī)集散控制系統(tǒng)，又稱計算機(jī)分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System），簡稱DCS系統(tǒng)。他是一種綜合了計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、CRT技術(shù)

5、，即4C技術(shù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程集中監(jiān)測、操作、管理和分散控制的新型控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)既不同于分散的儀表控制，又不同于集中計算機(jī)控制系統(tǒng)，它克服了二者的缺陷而集中了二者的優(yōu)勢。與模擬儀表控制相比，它具有連接方便、采用軟連接的方法連接、容易更改、顯示方式靈活、顯示內(nèi)容多樣、數(shù)據(jù)存儲量大、占用空間少等優(yōu)點；與計算機(jī)集中控制系統(tǒng)相比，它具有操作監(jiān)督方便、危險分散、功能分散等優(yōu)點。另外，集散控制系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了分散控制、分而自治，而且實現(xiàn)了集中管理、整體優(yōu)化，提高了生產(chǎn)自動化水平和管理水平，成為過程自動化和信息管理自動化相結(jié)合的管理與控制一體化的綜合集成系統(tǒng)。這種系統(tǒng)組態(tài)靈活，通用性強(qiáng)，規(guī)?？纱罂尚。?/p>

6、適用于中小型控制系統(tǒng)，也適用于大型控制系統(tǒng)。 集散控制系統(tǒng)具有如下特點：自治性，協(xié)調(diào)性，在線性和實時性，適應(yīng)性、靈活性和可擴(kuò)充性，系統(tǒng)組態(tài)靈活方便。2.1.1 DCS系統(tǒng)簡介 集散控制系統(tǒng)是采用標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；拖盗谢脑O(shè)計，實現(xiàn)集中監(jiān)視、操作、管理，分散控制。其體系結(jié)構(gòu)從垂直方向可分為三級，第一級為分散過程控制級； 第二級為集中控制管理級；第三級為綜合信息管理級，各級相互獨立又相互聯(lián)系。從水平方向，每一級功能可分為若干子級（相當(dāng)于在水平方向分成若干級）。各級之間有通信網(wǎng)絡(luò)連接，級與各裝置之間喲本級的通信網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行通信聯(lián)系。（1）分散過程控制級 分散過程控制級直接面向生產(chǎn)過程，是集散控制系統(tǒng)的基

7、礎(chǔ)。它具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、回路調(diào)節(jié)控制和順序控制等功能，能獨立完成對生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制。其過程輸入信息是面向傳感器的信號，如熱電偶、熱電阻、變送器（溫度、壓力、液位、電壓、電流功率等）及開關(guān)量的信號，其輸出是作用于驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。同時，通信網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)與同級之間的其他控制單元、上層操作管理站相連和通信，實現(xiàn)更大規(guī)模的控制與管理。它可傳送操作管理級所需的數(shù)據(jù)，也能接受操作管理級發(fā)來的各種操作指令，并根據(jù)操作指令進(jìn)行相對的調(diào)整或控制。構(gòu)成這一級的主要裝置有： （a）現(xiàn)場控制站（工業(yè)控制機(jī)）； （b）可編程控制器PLC； （c）智能調(diào)節(jié)器； （d）其他測量裝置。 各控制器的核心部件是微處理器，且

8、可以是單回路的，也可以是多回路的。（2）集中操作監(jiān)控級 這一級以操作監(jiān)視為主要任務(wù)，兼有部分管理功能。它是面向操作員和系統(tǒng)工程師的，這一級配備有技術(shù)手段齊備，功能強(qiáng)的計算機(jī)系統(tǒng)及各類外部裝置，特別是CRT顯示器和鍵盤，還需要較大存儲容量的存儲設(shè)備及功能強(qiáng)大的軟件支持，確保工程師和操作員對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)、監(jiān)測和操作，對生產(chǎn)過程實現(xiàn)高級控制策略、故障診斷、質(zhì)量評估等。這一級主要設(shè)備包括：（a）監(jiān)控計算機(jī)：即上位機(jī)，綜合監(jiān)視全系統(tǒng)的各工作站，具有多輸入多輸出控制功能，用以實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制或最優(yōu)管理。（b）工程師操作站：主要用于系統(tǒng)的組態(tài)、維護(hù)和操作。（c）操作員操作站：主要用于對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和操

9、作。（3）綜合信息管理級 這一級有管理計算機(jī)、辦公自動化軟件、工廠自動化服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成，從而實現(xiàn)整個企業(yè)的綜合信息管理。綜合信息管理主要包括生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理。（4）通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 通信控制系統(tǒng)將集散控制系統(tǒng)的各分布部分連接一起，完成各種數(shù)據(jù)、指令及其他信息的傳遞。圖1、集散控制系統(tǒng)（DCS）示意圖圖2、集散控制系統(tǒng)（DCS）結(jié)構(gòu)示意圖2.1.2 集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)（1）分散過程控制級 分散控制級主要由各種測控裝置組成，常用的有現(xiàn)場控制站、可編程控制器PLC、智能調(diào)節(jié)器。（2）集中操作監(jiān)控級 由監(jiān)控計算機(jī)、操作員工作站和工程師工作站等組成，硬件主要由操作臺、監(jiān)控計算機(jī)、鍵盤、圖形顯示設(shè)備、打印

10、機(jī)等組成。（3）綜合信息管理級 這一級主要執(zhí)行生產(chǎn)管理和 經(jīng)營管理功能。主要由管理計算機(jī)、辦公自動化服務(wù)系統(tǒng)、工廠自動化服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成。（4）通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 集散控制系統(tǒng)中各級的通信設(shè)備是通過通信網(wǎng)絡(luò)互連，并進(jìn)行相互通信的，已達(dá)到既自治又相互協(xié)調(diào)工作。主要組成有：通信介質(zhì)等。2.1.3 集散控制系統(tǒng)的軟件技術(shù) 集散控制系統(tǒng)的軟件可分三類：控制軟件、操作軟件和組態(tài)軟件。（1）控制軟件：實現(xiàn)分散過程控制級的過程控制設(shè)備具有的數(shù)據(jù)采集、控制輸出、自動控制和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。（2）操作軟件：完成實時數(shù)據(jù)管理、歷史數(shù)據(jù)存儲和管理、控制回路調(diào)節(jié)和顯示、生產(chǎn)工藝流程畫面顯示、系統(tǒng)狀態(tài)、趨勢顯示以及產(chǎn)生記錄的打印和

11、管理等功能。（3）組態(tài)軟件：包括畫面組態(tài)、數(shù)據(jù)組態(tài)、報表組態(tài)、控制回路組態(tài)等。2.2 DCS控制技術(shù)的發(fā)展 自美國Honeywell公司于1975年成功地推出了第一個集散控制系統(tǒng)TDC2000型計算機(jī)集散控制系統(tǒng)以來，經(jīng)歷了20多年的時間，集散控制系統(tǒng)已經(jīng)走向成熟并獲得廣泛應(yīng)用。器發(fā)展具體經(jīng)歷了四個階段。（1）第一階段（70年代初） 第一代集散控制系統(tǒng)大多具有微處理器的分級控制系統(tǒng)，主要有過程空盒子裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、CRT操作站、監(jiān)控計算機(jī)和數(shù)據(jù)高速公路五部分組成。（2）第二階段（80十年代中前期） 第二代產(chǎn)品在原來產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步向高精度、高可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、模塊化、單元結(jié)構(gòu)化、

12、智能方向發(fā)展，使之具有更強(qiáng)適應(yīng)性和擴(kuò)展性。（3）第三階段（80年代中后期） 第三代產(chǎn)品開發(fā)了高一層次的信息管理系統(tǒng)和符合國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO的OSI開放式互聯(lián)考模型的局域網(wǎng)絡(luò)。（4）第四階段（90年代初開始） 在20世紀(jì)90年代，隨著對控制和管理要求的不斷提高，第四代集散控制系統(tǒng)以管理一體化形式出現(xiàn)。它在硬件上采用了開放的工作站，使用RISC替代CISC，采用了客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server）的結(jié)構(gòu)2.3 水泥廠控制系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷 *氣動儀表式控制系統(tǒng) *電動但愿組合式模擬儀表控制系統(tǒng) *集中式數(shù)字控制系統(tǒng) *分布式控制系統(tǒng) *分布式控制系統(tǒng)DCS *現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS 由于現(xiàn)場

13、總線適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、分散化、智能化發(fā)展的方向，它的出現(xiàn)導(dǎo)致了傳統(tǒng)控系統(tǒng)的變革，形成了新型的網(wǎng)絡(luò)化繼承至全分布控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。 FCS既是一個開放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一個全分布式控制系統(tǒng)。它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，吧掛接在總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的智能設(shè)備連接為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步構(gòu)成自動化系統(tǒng)；實現(xiàn)基本控制、補(bǔ)償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控制一體化的綜合自動化系統(tǒng)。這是一項以智能傳感器、控制、計算機(jī)、數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)。目前新型干法水泥廠絕大部分采用分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。3、水泥生產(chǎn)工藝3.1 水泥概述 水泥（cement），粉狀水硬性無機(jī)膠凝材料。

14、加水?dāng)嚢璩蓾{體后能在空氣或水中硬化，用以將砂、石等散粒材料膠結(jié)成砂漿或混凝土。硅酸鹽水泥生產(chǎn)的原料：1.硅酸鹽水泥的主要成分硅酸三鈣（3CaO·SiO2）、硅酸二鈣（2CaO·SiO2）、鋁酸三鈣（3CaO·AI2O3）、鐵鋁酸四鈣（4CaO·AI2O3·Fe2O3）其中：CaO 6267%；SiO2 2024%；AI2O3 47%；Fe2O3 26%。2.硅酸鹽水泥生產(chǎn)的主要原料 (1) 石灰質(zhì)原料： 以碳酸鈣為主要成分的原料，是水泥熟料中CaO的主要來源。如石灰石、白堊、石灰質(zhì)泥灰?guī)r、貝殼等。一噸熟料約需1.41.5噸石灰質(zhì)干原料，在生料中

15、約占80%左右。 石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求如下表：品位CaO（%）MgO（%）R2O（%）SO3（%）燧石或石英（%）一級品482.51.01.04.0二級品45483.01.01.04.0(2)粘土質(zhì)原料：含堿和堿土的鋁硅酸鹽，主要成分為SiO2，其次為AI2O3，少量Fe2O3，是水泥熟料中SiO2、AI2O3、Fe2O3的主要來源。粘土質(zhì)原料主要有黃土、粘土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等。一噸熟料約需0.30.4噸粘土質(zhì)原料，在生料中約占1117%。 粘土質(zhì)原料的質(zhì)量要求如下表：品位硅酸率鐵率MgO（%）R2O（%）SO3（%）塑性指數(shù)一級品2.73.51.53.53.04.02.012二級品

16、2.02.7或3.54.0不限3.04.02.012一般情況下SiO2含量6067%，AI2O3含量1418%。 (3)主要原料中的有害成分： MgO：影響水泥的安定性。水泥熟料中要求MgO5%，原料中要求MgO3%。 堿含量（K2O、Na2O）：對正常生產(chǎn)和熟料質(zhì)量有不利影響。水泥熟料中要求R2O1.3%，原料中要求R2O4%。 P2O5：水泥熟料中含少量的P2O5對水泥的水化和硬化有益。當(dāng)水泥熟料中P2O5含量在0.3%時，效果最好，但超過1%時，熟料強(qiáng)度便顯著下降。P2O5含量應(yīng)限制。 TiO2：水泥熟料中含有適量的TiO2，對水泥的硬化過程有強(qiáng)化作用。當(dāng)TiO2含量達(dá)0.51.0%，強(qiáng)

17、化作用最顯著，超過3%時，水泥強(qiáng)度就要降低。如果含量繼續(xù)增加，水泥就會潰裂。因此在石灰石原料中應(yīng)控制TiO22.0%。3. 硅酸鹽水泥生產(chǎn)的輔助原料(1)校正原料 鐵質(zhì)校正原料：補(bǔ)充生料中Fe2O3的不足，主要為硫鐵礦渣和鉛礦渣等。 硅質(zhì)校正原料：補(bǔ)充生料中SiO2的不足，主要有硅藻土等。 鋁質(zhì)校正原料：補(bǔ)充生料中AI2O3的不足，主要有鋁釩土、煤矸石、鐵釩土等。校正原料的質(zhì)量要求硅質(zhì)原料 硅 率 SiO2（%） R2O（%）4.0 7090 4.0鐵質(zhì)原料 Fe2O340%鋁質(zhì)原料 AI2O330%(2) 緩凝劑：以天然石膏和磷石膏為主。摻加量35%。4.工業(yè)廢渣的利用 赤泥：燒結(jié)法生產(chǎn)氧化

18、鋁排出的赤色廢渣，以CaO、SiO2為主。摻加石灰質(zhì)原料可配制成生料。 電石渣：以CaO為主。可替代部分石灰石生產(chǎn)水泥。 煤矸石：以SiO2、AI2O3為主。可替代粘土生產(chǎn)水泥。 粉煤灰：以SiO2、AI2O3為主。可替代粘土配制生料，也可作混合材料。 石煤：以SiO2、AI2O3為主?？勺髡惩临|(zhì)原料，也可作燃料。3.2 工藝流程簡介水泥的生產(chǎn)工藝，以石灰石和粘土為主要原料，經(jīng)破碎、配料、磨細(xì)制成生料，喂入水泥窯中煅燒成熟料，加入適量石膏（有時還摻加混合材料或外加劑）磨細(xì)而成?？珊喪鰹椤皟赡ヒ粺薄Ｉ戏骞静捎玫氖切滦透煞ㄋ嗌a(chǎn)工藝，具體流程如下： 破碎及預(yù)均化（1）水泥生產(chǎn)過程中，很大一部

19、分原料要進(jìn)行破碎，如石灰石、黏土、鐵礦石及煤等。因為石灰石是生產(chǎn)過程中用量最大的原料，開采出來之后的顆粒較大，硬度較高，因此石灰石的破碎在水泥的物料破碎中占有比較重要的地位。  （2）原料預(yù)均化。預(yù)均化技術(shù)就是在原料的存、取過程中，運用科學(xué)的堆取料技術(shù)，實現(xiàn)原料的初步均化，使原料堆場同時具備貯存與均化的功能。  生料制備  水泥生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石膏），據(jù)統(tǒng)計，干法水泥生產(chǎn)線粉磨作業(yè)需要消耗的動力約占全廠動力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占約3%，水泥粉磨約占40%。因此，合理選擇粉

20、磨設(shè)備和工藝流程，優(yōu)化工藝參數(shù)，正確操作，控制作業(yè)制度，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗具有重大意義。  生料均化  新型干法水泥生產(chǎn)過程中，穩(wěn)定入窖生料成分是穩(wěn)定熟料燒成熱工制度的前提，生料均化系統(tǒng)起著穩(wěn)定入窖生料成分的最后一道把關(guān)作用。  預(yù)熱分解  把生料的預(yù)熱和部分分解由預(yù)熱器來完成，代替回轉(zhuǎn)窯部分功能，達(dá)到縮短回轉(zhuǎn)窯長度，同時使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進(jìn)行氣料換熱過程，移到預(yù)熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行，使生料能夠同窯內(nèi)排出的熾熱氣體充分混合，增大了氣料接觸面積，傳熱速度快，熱交換效率高，達(dá)到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料燒成熱耗的目的。（1）物料分散  換熱

21、80在入口管道內(nèi)進(jìn)行的。喂入預(yù)熱器管道中的生料，在與高速上升氣流的沖擊下，物料折轉(zhuǎn)向上隨氣流運動，同時被分散。 （2）氣固分離  當(dāng)氣流攜帶料粉進(jìn)入旋風(fēng)筒后，被迫在旋風(fēng)筒體與內(nèi)筒（排氣管）之間的環(huán)狀空間內(nèi)做旋轉(zhuǎn)流動，并且一邊旋轉(zhuǎn)一邊向下運動，由筒體到錐體，一直可以延伸到錐體的端部，然后轉(zhuǎn)而向上旋轉(zhuǎn)上升，由排氣管排出。  （3）預(yù)分解  預(yù)分解技術(shù)的出現(xiàn)是水泥煅燒工藝的一次技術(shù)飛躍。它是在預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)分解爐和利用窯尾上升煙道，設(shè)燃料噴入裝置，使燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程，在分解爐內(nèi)以懸浮態(tài)或流化態(tài)下迅速進(jìn)行，使入窯生料的分解率

22、提高到90以上。將原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的碳酸鹽分解任務(wù)，移到分解爐內(nèi)進(jìn)行；燃料大部分從分解爐內(nèi)加入，少部分由窯頭加入，減輕了窯內(nèi)煅燒帶的熱負(fù)荷，延長了襯料壽命，有利于生產(chǎn)大型化；由于燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程得到優(yōu)化。因而具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等一系列優(yōu)良性能及特點。  3.2.5 水泥熟料的燒成  生料在五級旋風(fēng)預(yù)熱器中完成預(yù)熱和預(yù)分解后，下一道工序是進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行熟料的燒成。在回轉(zhuǎn)窯中碳酸鹽進(jìn)一步的迅速分解并發(fā)生一系列的固相反應(yīng)，生成水泥熟料中的硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等礦物。隨著物料溫度升高近1300時，硅

23、酸三鈣(C3S）、硅酸二鈣(C2S）、鋁酸三鈣(C3A）、鐵鋁酸四鈣(C4AF）等礦物會變成液相，溶解于液相中的C2S和CaO進(jìn)行反應(yīng)生成大量水泥熟料（C3S）。熟料燒成后，溫度開始降低。最后由水泥熟料冷卻機(jī)將回轉(zhuǎn)窯卸出的高溫熟料冷卻到下游輸送、貯存庫和水泥磨所能承受的溫度，同時回收高溫熟料的顯熱，提高系統(tǒng)的熱效率和熟料質(zhì)量。 3.2.6 水泥粉磨 水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗電最多的工序。其主要功能在于將水泥熟料（及膠凝劑、性能調(diào)節(jié)材料等）粉磨至適宜的粒度（以細(xì)度、比表面積等表示），形成一定的顆粒級配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結(jié)、硬化要求。 圖

24、3、新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程示意圖 圖4、新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程簡述圖解3.3 主要部件工作原理1、原料磨工作原理：物料通過下料溜子喂到磨盤中心，在磨盤旋轉(zhuǎn)過程中依靠離心力的作用，被甩到磨盤四周，在運動到墨輥之下的過程中被墨輥擠壓研磨。2、水泥回轉(zhuǎn)窯工作原理：生料粉從窯尾體高端的下料管喂入窯筒體內(nèi)，由于窯筒體的傾斜和緩緩地旋轉(zhuǎn)，使物料產(chǎn)生一個既咬著圓周方向翻滾，有沿著軸向從高端向低端移動的往復(fù)運動，生料早窯內(nèi)通過費解、燒成等工藝過程，燒成水泥熟料后從窯筒體得底端卸出，進(jìn)入冷卻機(jī)。燃料從搖頭噴入，在窯內(nèi)進(jìn)行燃燒，發(fā)出的熱量加熱生料，使生料煅燒成熟料，在與物料交換過程中形成的熱空氣，由窯進(jìn)料端進(jìn)

25、入磨系統(tǒng)，最后由煙囪排入大氣中。 3、電收塵器：是以靜電凈化法進(jìn)行收捕煙氣中粉塵的裝置。它的工作主要依靠放電極和沉淀極這兩個系統(tǒng)來完成。當(dāng)兩極間輸入高壓直流電時在電極空間，產(chǎn)生陰、陽離子，并作用于通過靜電場的廢氣粉塵粒子表面，在電場力的作用下向其極性相反的電極移動，并沉積于電極上，達(dá)到收塵目的。兩極系統(tǒng)均有振打裝置，當(dāng)振打錘周期性的敲打兩極裝置時，粘附在其上的粉塵被抖落，落入下部灰斗經(jīng)排灰裝置排出機(jī)外。被凈化了的廢氣由出氣口經(jīng)煙囪排入大氣中，此時完成了收塵過程。4、DCS控制技術(shù)在工藝中的應(yīng)用4.1 控制項目 轉(zhuǎn)速控制1、在水泥的生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)速的控制是非常重要的，以板喂機(jī)的轉(zhuǎn)速控制為例，在水

26、泥廠的原料配料系統(tǒng)中,粘土的物料水分一般情況下均在12%以上,特殊情況達(dá)到17%以上。而配料的精確對生料質(zhì)量和熟料質(zhì)量影響很大,因而配料的準(zhǔn)確與否是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。一般系統(tǒng)流程主要是在粘土倉下布置板喂機(jī),然后接皮帶秤,通過皮帶秤的計量來實現(xiàn)準(zhǔn)確配料。皮帶秤的控制機(jī)理：皮帶秤上裝有一個壓力傳感器，當(dāng)有物料通過秤面時，電子皮帶秤稱重橋架安裝于輸送機(jī)架上，當(dāng)物料經(jīng)過時，計量托輥檢測到皮帶機(jī)上的物料重量通過杠桿作用于稱重傳感器，產(chǎn)生一個正比于皮帶載荷的電壓信號。速度傳感器直接連在大直徑測速滾筒上，提供一系列脈沖，每個脈沖表示一個皮帶運動單元，脈沖的頻率正比于皮帶速度。稱重儀表從稱重傳感器和速度傳感器接

27、收信號，通過積分運算得出一個瞬時流量值和累積重量值，并分別顯示出來。當(dāng)通過皮帶上的物料的重量大于給定值時，則通過調(diào)節(jié)器降低轉(zhuǎn)速，以達(dá)到適當(dāng)?shù)倪\料量；反之，則增加轉(zhuǎn)速。皮帶秤主要技術(shù)參數(shù)： 系統(tǒng)精度：± 0.125% 稱量范圍：450t/h 皮帶寬度：1400mm 皮帶速度：2.0m/s 遠(yuǎn)傳傳輸115918mm 皮帶輸送機(jī)傾角：14° 環(huán)境溫度： 機(jī)械：-20+50 儀表： 040 功率：75kw圖7、電子皮帶秤示意圖2、在水泥生產(chǎn)工藝流程中，另一個對于轉(zhuǎn)速控制要求較高的環(huán)節(jié)就是燒成窯的轉(zhuǎn)速控制。由于物料要在窯內(nèi)充分煅燒，時間要足夠長，故窯體要控制在適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速情況下，銅陵上

28、峰水泥廠的窯體轉(zhuǎn)速是控制在4 r/min。物料只有在窯體內(nèi)充分地煅燒，才能不至于浪費熱量，達(dá)到節(jié)能、高效的目的。圖8、水泥燒成窯的組成4.1.2 溫度控制在水泥的生產(chǎn)工藝過程中，溫度控制是至關(guān)重要的，不僅僅是在窯體內(nèi)的溫度控制還有油站的溫度控制。如立磨主電機(jī)的溫度控制，立磨軸承在轉(zhuǎn)動是會產(chǎn)生高溫，若不及時降溫，將會造成嚴(yán)重后果。油站的作用是為其供油，達(dá)到降溫作用，還可以達(dá)到潤滑的作用。在水泥的溫度控制中，墨輥油站郵箱的溫度控制如下：T52 加熱器啟動加熱T54 加熱器關(guān)閉T56 開啟循環(huán)水系統(tǒng)，進(jìn)行冷卻溫度傳感器技術(shù)參數(shù)：供電電壓：24V DC輸出信號：DC 05V 420mA精度：0.000

29、5/V功耗：0.5W工作環(huán)境 溫度：-2080 濕度：95%RH在自動控制系統(tǒng)中，溫度設(shè)定值可根據(jù)現(xiàn)場的特殊情況自行修。如控制線路故障，會致使循環(huán)式冷卻系統(tǒng)不能正常開啟，這是需手動開啟。4.2 生料粉磨中的過程控制1、磨機(jī)負(fù)荷控制。水分、硬度發(fā)生變化時，系統(tǒng)通過入磨喂料量來保證磨機(jī)處于負(fù)荷穩(wěn)定的最佳粉磨狀態(tài)，避免堵塞和空磨發(fā)生。負(fù)荷自控系統(tǒng)通常采用的調(diào)節(jié)方法一是設(shè)置一個入磨常數(shù)，穩(wěn)態(tài)下的選粉機(jī)入磨量加新喂料量與之相等；二是以提升機(jī)功率或者磨機(jī)電流信號分別作為主控或監(jiān)控信號實時調(diào)節(jié)；三是以選粉機(jī)回灰、提升功率、電流等信號進(jìn)行數(shù)學(xué)模型分析控制或者極值控制。水泥磨大多采用常數(shù)控制調(diào)節(jié)，生料磨多采用電

30、流或提升機(jī)功率信號調(diào)節(jié)。因為，熟料硬度較大，磨音清脆，與鋼球撞擊聲無明顯差別，使電信號的靈敏度變差。2、磨機(jī)溫度控制。根據(jù)入料和成品的水分要求，烘干粉磨系統(tǒng)溫度可通風(fēng)機(jī)風(fēng)口開度調(diào)節(jié)入磨熱風(fēng)量，也可通過熱風(fēng)入口管道上的冷風(fēng)閥調(diào)節(jié)入磨溫度。后者更有利于保持系統(tǒng)的生產(chǎn)穩(wěn)定。對于利用選粉機(jī)等設(shè)備同時進(jìn)行烘干的粉磨系統(tǒng)，上述調(diào)節(jié)熱風(fēng)進(jìn)入量和滲入冷風(fēng)改變?nèi)肽ワL(fēng)溫的兩種方法也為適用，對此的控制大多采用單回路自動控制系統(tǒng)。3、壓力控制。壓力控制可檢測并及時調(diào)節(jié)磨機(jī)的通風(fēng)。磨內(nèi)的工作狀況可根據(jù)磨機(jī)的出、入口的負(fù)壓差進(jìn)行判斷和調(diào)節(jié)。壓差增大，與磨機(jī)負(fù)荷過大、隔板倉堵塞等原因有關(guān)，都由磨內(nèi)通風(fēng)阻力增大所致。4、系統(tǒng)

31、設(shè)備啟動程序控制。系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的啟動需要合理、有序的進(jìn)行。如磨機(jī)啟動時，喂料調(diào)節(jié)器控制喂料量逐步增大至目標(biāo)值；正常負(fù)荷下的喂料均勻、穩(wěn)定以及系統(tǒng)聯(lián)動的開、停機(jī)程序等。4.3 水泥廠常見設(shè)備的控制方法1、 普通電機(jī)的測點備妥（RD）：DI點，備妥，設(shè)備是否具備啟動條件； 應(yīng)答（RN）：DI點；應(yīng)答，設(shè)備是否運行； 驅(qū)動（DR）：DO點；驅(qū)動，DCS是否給設(shè)備驅(qū)動；2、 基本控制原理： 設(shè)備有備妥后可以驅(qū)動，驅(qū)動后設(shè)備運行。其中要加各種聯(lián)鎖保護(hù)。 啟動故障：設(shè)備驅(qū)動后在規(guī)定時間內(nèi)沒有返回應(yīng)答，計算機(jī)自動產(chǎn)生故障，報警并停止驅(qū)動； 運行故障：設(shè)備驅(qū)動后，返回應(yīng)答，驅(qū)動自保，運行期間應(yīng)答丟失，超過規(guī)定時

32、間，自動產(chǎn)生故障，報警，停止驅(qū)動； 安全聯(lián)鎖：電機(jī)本身的安全保護(hù)：如包括：綜合故障；溫度開關(guān)；速度開關(guān)；跑偏開關(guān)；撕裂等； 上位聯(lián)鎖：又名啟動聯(lián)鎖，確保設(shè)備按照工藝順序啟動； 下位聯(lián)鎖：又名運行聯(lián)鎖，確保設(shè)備按照工藝順序運行；如下位設(shè)備（參與順序聯(lián)鎖）出現(xiàn)異常故障，將自動聯(lián)鎖停止本設(shè)備的驅(qū)動； 停車聯(lián)鎖：確保設(shè)備按照工藝順序停車；允許停車命令的有效；抖動：由于現(xiàn)場各種原因所引起的、進(jìn)入計算機(jī)系統(tǒng)的測點信號出現(xiàn)異常現(xiàn)象。具體包括：測點信號瞬間間斷、瞬間閉合、測量值超出正常范圍等。 延時保護(hù)：安全聯(lián)鎖可以加延時輸出保護(hù)；延時的時間可以定為1秒或適當(dāng)?shù)臅r間；在規(guī)定的延時內(nèi)測點的抖動可以忽略不計，不參

33、與聯(lián)鎖控制，一但超出規(guī)定時間，計算機(jī)系統(tǒng)將執(zhí)行相應(yīng)的聯(lián)鎖控制。同理下位聯(lián)鎖可以加延時斷開保護(hù)。3、 組操作 將相關(guān)設(shè)備按照工藝要求合理分成若干組，進(jìn)行成組控制，即成組啟動、成組停車。組的九種表示方式如下： 組備妥； 組啟動命令； 組啟動進(jìn)行； 組停車命令； 組停車進(jìn)行； 組故障； 組運行； 組解鎖； 組狀態(tài)。 例如，根據(jù)工藝流程，可以將粉磨工段分成若干組進(jìn)行控制： 第一組：稀油站組 第二組：系統(tǒng)風(fēng)機(jī)組 第三組：成品輸送組 第四組：選粉機(jī)組 第五組：提升機(jī)組 第六組：磨主電機(jī)水電阻組 第七組：磨主電機(jī)組 第八組：喂料組4、 解鎖 解鎖后電機(jī)可脫離組控制，可以單獨控制開停。5、 電機(jī)正反轉(zhuǎn) 如電動

34、液壓推桿、翻板閥等，屬于正反轉(zhuǎn)的設(shè)備。其測點包括： 備妥（RD）；正向應(yīng)答（RNF）；反向應(yīng)答（RNR）；正向驅(qū)動（DRF）；反向驅(qū)動（DRR）；正向限位（LMF）；反向限位（LMR）。 另外每個正反轉(zhuǎn)的電機(jī)應(yīng)該有正反轉(zhuǎn)選擇（SEL）。 聯(lián)鎖保護(hù)：正反轉(zhuǎn)電機(jī)用正反應(yīng)答做保護(hù)，就是正轉(zhuǎn)選擇和正向應(yīng)答與上或上正反轉(zhuǎn)選擇和反向應(yīng)答與上做聯(lián)鎖；但電動液壓推桿和閘板閥等電機(jī)應(yīng)該特殊考慮，一般應(yīng)該用正轉(zhuǎn)限位或反轉(zhuǎn)限位做聯(lián)鎖，但由于現(xiàn)場很復(fù)雜，由于多種原因，多數(shù)的限位開關(guān)都經(jīng)常失靈，所以進(jìn)入計算機(jī)系統(tǒng)的限位測點很難及時、準(zhǔn)確；這時我們在做聯(lián)鎖的時候，就應(yīng)要特殊考慮，用正反轉(zhuǎn)選擇做聯(lián)鎖保護(hù)，不要用限位做聯(lián)鎖，

35、否則將會帶來不必要的麻煩，還有一點也應(yīng)注意，一般是驅(qū)動到限位后，應(yīng)答先丟失，大約2秒后，限位才上來，這期間，不應(yīng)該讓設(shè)備產(chǎn)生運行故障，所以還應(yīng)該考慮時間問題。 閘板閥隨組啟動打開；隨組停車關(guān)閉； 6、高壓電機(jī)控制 高壓電機(jī)和低壓電機(jī)的控制比較接近，不同的是增加了一些高壓控制保護(hù)： FT1 事故跳閘 FT2 綜合過電流繼電器故障 FT3 失電報警 FT4 跳閘回路斷線 FT5 熱過載 高壓電機(jī)出現(xiàn)故障時，可以從計算機(jī)上查找這些高壓保護(hù)動作了沒有。另外高壓電機(jī)還增加了電機(jī)軸承、轉(zhuǎn)子、定子等溫度監(jiān)視，當(dāng)溫度超過規(guī)定值時，計算機(jī)保護(hù)動作，將自動取消高壓電機(jī)的驅(qū)動，各種保護(hù)的數(shù)值為： 軸承溫度保護(hù)：75 定子溫度保護(hù)：120 轉(zhuǎn)子溫度保護(hù)：120 高壓風(fēng)機(jī)啟動加相關(guān)閥門關(guān)限位聯(lián)鎖為啟動聯(lián)鎖。 7、變頻電機(jī)控制 變頻調(diào)速電機(jī)一般有原料選粉機(jī)、喂料皮帶電機(jī)等。這些電機(jī)都有自己的變頻控制裝置，只需要計算機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動和速度給定，且在驅(qū)動之前，速度給定要回零。8、直流調(diào)速電機(jī)的控制 窯主電機(jī)、篦冷機(jī)篦床一段、二段電機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)等，可以選配直流調(diào)速電機(jī)。先驅(qū)動主回路，應(yīng)答返回，按照規(guī)定時間延時，再驅(qū)動控制回路。9、閥門的控制 一、