水泥厂电气自动化设备技术改造及应用

胡雪玲，陈树国，王英利

(1.海拉尔蒙西水泥有限公司；2.呼伦贝尔学院 ，内蒙古 呼伦贝尔 021000)

随着社会主义经济的不断发展，相关高新技术产业也在不断发展，电气自动设备得到广泛应用，在现代化工业生产中起着举足轻重的作用。合理地使用电气自动化设备，可以有效地减少能源消耗、降低维护成本、降低生产成本、提高设备生产效率、加强资源再利用、提高工业产值、促进增加企业经济效益。水泥厂工作环境相对负责，而且有环保和安全方面的要求。为了满足水泥厂的稳定生产和持续发展，电气自动化设备需要提供安全、有效的技术保障，可通过不断更新、改造、完善，降低生产、运行成本，提高工业产值。

1 电气自动化设备运行中的常见问题

1.1 设备老化的问题

随着电气自动化设备使用年限的增加，不可避免的导致设备磨损老化，精度不能满足要求，影响工业企业正常工作的运转。造成电气设备老化的原因各有不同，主要有：电气自动化设备本身长期运行产生的正常磨损老化；生产操作不当，操作人员没有严格按照电气自动化设备操作流程、没有合理设置设备运行参数引起老化；经常使电气自动化设备超负荷运转引起老化等。不论何种原因引起的老化问题，都会对电气自动化设备的运行及工业生产带来困扰。

1.2 现场环境恶劣的问题

电气自动化设备对于工业企业而言，所处现场环境各有不同，不同的现场环境也是造成设备使用寿命缩短的根本原因。水泥厂的环境问题有：高温运作环境会使电气自动化设备相关零部件氧化分解或者出现龟裂；低温运作环境会降低电气自动设备的精度，同时缩短使用寿命；灰尘较大的运作环境会使电气自动化设备接触不良、经常死机、短路或者断路、严重者会直接烧坏设备；长期振动运作环境会使电气自动化设备各零部件连接不紧密，引起测量传输误差，零部件松动加速电气自动化设备损坏。因此，面对各种恶劣的环境合理的选择电自动化设备也是工业生产必须考虑的问题。

1.3 设备更新迭代的问题

经济在不断发展，水泥生产领域高新技术也在不断发展，生产企业在创立之初运行稳定，其后需要不断追赶时代发展的步伐。势必要使用高效率、低成本的新型自动化设备代替老旧设备，才会使企业长足发展下去，而在保证工业企业生产运行的条件下，更新设备与企业自有设备改造的合理选择应用，低投入、高产出是工矿企业面临的问题。

2 电气自动化设备技术改造前后运行状态

当电气自动化设备不能满足工业生产需要时就要进行更新换代，而采用现有技术对原有设备进行技术改造就能实现，既节约成本，又满足生产需求。下面以水泥企业为例，阐述水泥磨主收尘器自动控制方面的技术改造成果及运行状态。

2.1 原有电气自动化设备工作原理及存在的问题

水泥磨主收尘器原有电气自动化控制设备采用单片机进行控制，脉冲清灰时间依靠主板电位器来进行设定和修改。脉冲时间间隔10s左右。收尘器主板单片机控制系统较为复杂，集成块较多，系统不易维护，程序更改困难。而且由于单片机控制系统的可靠性和抗干扰能力较差，设备处于水泥厂房内，属长期粉尘环境，集成块上积灰较多，在现场恶劣环境下运行，控制系统经常出现故障。主要现象有主板出现死机、板载继电器触头接触不良、烧坏等故障，严重影响磨机通风系统导致磨机减产运行。收尘器运行中因生产水泥品种较多，且水泥品种频繁切换生产致使水泥台时产量变化较大，生产M32.5水泥，台产较高，脉冲清灰时间较短，大概10s左右，保证系统负压正常运行，生产PO52.5水泥时，台产较低，脉冲清灰时间较短，对压缩空气使用比较浪费。因脉冲清灰时间是手动调整对压缩空气使用量消耗较大，能耗浪费严重。经过对水泥生产运行工艺环境进行了现场考察和研究，决定将原有单片机控制改造为采用可靠的西门子PLC对多个分室进行集中控制，实现脉冲清灰时间自动控制功能。

2.2 技术改造后电气自动化设备工作原理及运行状态

技术改造后主收尘器实现压差自动控制。利用现场电气自动化设备将现有的水泥磨主收尘器出、入口压力变送器负压数据采集到DCS系统中进行组态运算，编程时根据收尘器的差压实现自动选择脉冲清灰时间。当收尘系统差压超过设定值时，脉冲间隔时间自动调整为10s、20s、30s、40s来适应生产不同品种水泥时的需要，通过DCS系统直接把信号传到水泥厂房内现场PLC柜。PLC编程控制系统根据预先编好的控制程序自动控制相关设备的运行。PLC柜脉冲清灰继电器为欧姆龙产品，为了节约继电器用量采用矩阵式控制，PLC输出12路脉冲清灰继电器按编程好的时间进行运行，控制收尘器60台脉冲阀工作。当DCS系统给出自动运行的命令后PLC控制系统开始运行，根据收尘器差压自动调整脉冲时间，当输送设备过载保护继电器FR1动作时发生过载故障，则停止运行并发出报警信号，系统自动停止。

PLC控制系统改造达到了预期的效果，实现了对主收尘器气箱式脉冲袋收尘器的控制，运行中可以方便地更改收尘器的设定时间，经过技术改造减少了外部电路与元器件故障发生，实现节能效果，控制系统具有技术先进、可靠性高、节约能耗、维护简洁方便、适应环境能力强等优点。

3 水泥行业电气自动化设备技术改造的发展趋势

3.1 智能化发展

水泥厂电气自动化设备安装技术改造智能化发展，为企业节约成本投入，降低人工操作失误造成事故的概率。电气自动化控制系统控制水泥工艺流程与专业的技术人员及维护人员良好结合，使电气自动化设备技术改造变得简单、准确，智能化发展提高了电气自动化设备与生产工艺的协调性和适应性，使之具有分析、纠错等更具有人性化的自动化性能。

3.2 集成化管理

集成化管理包含技术上的集成化和管理上的集成化。水泥生产技术上的集成是综合了工艺技术、加工技术、电气自动化技术、机械技术、电子信息技术等一系列的高新技术，通过各个技术合理集成实现有效的自动化生产和控制。使用信息管理MES系统将生产信息、生产过程、管理人员、技术人员等管理信息的集成，使整个生产过程有效、有序的运行。开发专业软件通过技术集成和管理集成实现信息综合记录、分析、管理实现一体化，不再单一化，既节约投入，又方便管理。

3.3 可持续发展

国家提倡绿色制造理念，建筑企业可持续发展需实现节水、节地、节材、节能、环境保护的四节一环保宗旨。水泥企业未来发展趋势势必要实现绿色节能的可持续发展。水泥生产过程中通过对原材料的选用、工艺生产线的改造、机械设备及电器设备的合理选型、产品包装、产品运输等都要以节约能源为目的，通过模拟系统、智能系统实现原材料、燃料、设备的最大化利用的同时降低能源消耗。实现环境资源的合理利用和可持续发展。水泥生产的电气自动化设备技术改造要满足节约企业的固定成本，持续收益和向前发展，同时要对环境无污染、无危害。电气自动化设备技术改造不仅直接影响工业生产企业的发展，也关系到国家制造业的发展和未来。

4 结束语

中国正在蓬勃发展，各种建设离不开水泥。水泥企业的电气自动化设备的高效、稳定、安全、低成本运转至关重要。技术改造与企业现状、生产工艺、环境保护相结合，通过选用、安装、改造、智能化、集成化而实现降低能耗、降低成本、提高企业生产效率、提高生产质量、提高生产产值。通过几次电气设备改造为企业每年节约电能约164 160kW·h ，约计人民币82 080元，减少故障停机率节约空载电耗53 200kW·h，约计人民币26 600元，节约设备及材料费约计人民币26 000元，节约成本共计134 680元/年，产生了很好的经济效益。