水泥厂生产过程自动化控制

李静

摘要：随着社会发展的不断加快，特别是建筑行业的火热情况，使得水泥的需求不断扩大。而高新技术的发展和生产工艺的进步，也为水泥厂的创新改革提供了可能。该文主要研究水泥厂生产过程中的自动控制系统，在提高水泥厂的产量，控制熟料的质量，降低污染粉尘上所能起到的作用，针对水泥厂具有高温、腐蚀、粉尘等特点，使用计算机集散控制系统推动水泥厂的生产过程自动化。

关键词：水泥；生产；自动控制

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：2095—6487（2018）02—0015—02

0引言

水泥作为建造使用率极高的一种材料，在市场上的需求一直居高不下，对于提高水泥厂的产量，实现生产过程的自动化，在很早之前就已经有了研究方向。在20世纪50年代采用的是分散式的车间控制；在20世纪60年代使用的是大型中央控制盘进行统筹；在20世纪70年代使用的是计算机；但受限于当时计算机的水平，主要的作用是记录和报警，而没有更多的指挥监控等作用。在20世纪80年代微电子技术开始融入生产过程。而随着计算机技术的不断发展，其智能性不断的提高，在自动控制的设计上能够发挥更多的作用。利用计算机控制系统，建立起分布式的控制，以过程控制级、过程管理级和通信网络构架起生产过程的各项环节。其具有能够分散风险，加强管理的优点，系统的组态更加灵活，控制功能能够随着计算机的不断升级得到提升，而且调试更方便，运行更安全。从水泥厂的整体运行情况来看，能够帮助提高水泥的生产质量，降低成本，提高生产过程的安全性。

1自动控制系统的配置

1.1过程控制级

过程控制级一共需要设置6个现场控制站，包括原料破碎控制站、生料磨控制站、烧成窑头控制站、烧成窑尾控制站、煤粉制备控制站和水泥粉磨控制站。原料破碎控制站应当设置在原料电力室，能够控制石灰石的破碎工作和运输工程，合理调配石灰石库的原料库顶，还包括操控黏土的破碎，完成铁粉输送等过程。生料磨控制站需要设置在生料磨电力室内，主要控制调配原料库底，完成生料粉磨，对产生的废气进行处理，并需要在原料库底构建起远程10站。烧成窑头控制站则设置在窑头电力室，负责把控冷却机的状况，完成熟料库的生产。烧成窑尾控制站则是建立在窑尾的电力室，能够控制生料均化库底，负责把控生料入窑，完成在窑尾和窑中的生产过程。煤粉制备控制站应当设置在煤磨电力室之内，能够掌控石膏混合材料的破碎，完成生产中的水泥粉磨，控制水泥储库库顶和空压机的状态，还有矿渣的输送。

现场各个控制站的计算机配置，都使用专业的工程控制机，因为技术的革新，其已经具有了快速传递信息的实时反映装置，能够及时反馈生产中的疏漏，把控生产环节的衔接。高准确性和高适应性的特点，即使在工厂的高温多粉尘的环境中也能够正常运行。中央控制室的计算机，则需要兼顾集中控制和机旁控制，在系统设计上需要做到能够随时切换，使得各个环节的计算机能够按照设置好的工艺流程和运行方式运转，按照编制的程序，自动控制流程上的各项设备启动停止。

1.2控制管理级

中央控制系统需要建立5个操作站加上1个工程师站，才能够做到对整个工艺流程的严密监控和状态的灵活变换。操作站的数量是依据流程管理的层级划分而选择的，操作站之间互为备用，1台出现状况时，其功能和负责的环节能够由其他操作站及时弥补，保障生产过程的顺利和稳定，如图1所示。

1.3信息网络构架

信息网络使用星形拓扑结构，现场控制站和中控室能够保持实时的信息传递，通过网络通信，将现场工艺流程运行的情况传达到中控室，而中控室发回的反馈信息由PLC自动接受，依据设定的指令完成集中控制。

2生产过程自动化的装置

2.1生料质量控制系统

生料的质量是成品成色的基础，质量控制需要由取样装置、制样装置、控制计算机、X荧光分析仪和其他外部设备，加上与硬件相配套的软件共同组成。X射线荧光分析仪能够做到对多个样品进行同时检测，实时更新检测数据，在自动取样分析后，对生料中的钙、铁、硫等化学元素进行分析，将结果送入计算机，由系统设定的标准值，自动进行原料的配比，将操作流程反馈到现场的控制站，与喂料设备相配合，控制调节原料配比，将生料的率值控制在一定范围内，完成生料的在线生产。

2.2窑胴体测温装置

选用线扫描型窑胴体测温装置，利用红外线扫描设备与控制计算机的配合，对窑胴体表面的温度进行实时监测，注意轮带间隙的变化情况，通过监控设备的测量，在显示器上反映出窑胴体的温度实时变化曲线，自动绘制温度图像，观察生产过程中，窑系统是否出现异常变化，及时清理故障，设置限定数值，一旦超过就启动自动报警系统，降低生产过程中的危险。

2.3工业电视监视系统

通过设置专用的工业电视监控设备，对窑内火焰的变化情况和冷却机内熟料的分布状况进行监控。这套系统需要安置摄像机、安全保护装置、显示器、水气处理装置和控制计算机等。摄像机选用专业的配置，其内装有温度继电器，如果护套内的温度超过了50℃，就会触发自动报警系统，同时发出指令关闭摄像机电源，使电磁阀通电排气，保护摄像机不受损害，待到温度恢复到正常，再由系统自动进行启动。

2.4气体分析仪

在窑尾烟室需要设置专业的气体分析仪，可以使用PS6500型水泥窑过程分析机，带有成套的分析系统，在系统内设置有高精度的过滤装置，其中的PP1160型号的高温取样探头，能够自动对烟室的气体进行取样，因其自带过滤器，取样结果有一定的保证，还需要有气管道伴热装置等。在生产过程中，需要对窑尾的烟气进行实时监测，分析其中的二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳等化学物质的含量，才能知道烧窑中燃料和助燃空气的比例情况，以此对窑内的温度、火势进行调控。对燃料增加量的具体数值和风量的调节，也需要有气体分析仪的监测结果来进行指导，才能保证系统的正常运行，使生产工艺处于最佳的配比。

2.5监测仪表选型

监测仪表的选型需要根据工厂的规模和资金实力等具体情况进行选择。但是在整个生产线上，包括温度、压力、速度、料量等都需要有监测仪表，才能够对全流程进行掌控，使每一个环节都做到最好。对于每一项自动化装置也需要配备仪表，对装置的运转状况和使用消耗进行监测，通过现场控制站的计算机收集信息，反馈给中央控制室，及时的进行做出调整，并且还兼具了报警、记录等作用。在窑尾和分解炉的出口，需要对温度进行掌控，可以选用ADTX系列的测温电热偶，这是专门为水泥行业设计的测温用工具。窑头则需要设置一台比色高温计，对生产工艺中的烧成带进行温度监测。

3结束语

社会的发展扩大了市场对于水泥的需求，而高新技术的发展则为水泥生产的自动化提供了工具。水泥厂在顺应市场发展的情况下，想要扩大自身产量，就需要能够运用多种高新技术集成設备，建立起生产过程自动控制系统。现如今对于自动控制系统的研究实验已经取得了成效，水泥生产过程运用自动化控制，极大的提高了水泥厂的产量，增加了熟料的质量，在各项环节得到精密控制的情况下，能耗被降低，废气粉尘的产生减少。因此，需要继续探索研究，不断发挥自动化控制在水泥生产工艺上的优势。