论文--DCS系统对水泥烧成系统的控制

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1、 1 DCS 系统 对 水泥 烧成 系统的 控制 摘要： 在 水泥 生产 过程 中， 烧成系统 是个互相干扰因素多、控制复杂 的环节， 在质量和节能方面占有重要地位 。可以说，熟料烧成 DCS 系统控制对稳定产品的质量、提高设备生产率以及能源的节约 都起着至关重要的作用。 本文对 DCS 系统对水泥 烧成 系统 参数的控制进 行了 分析 。 关键词 ： DCS 系统；烧成系统；监控参数 DCS system for cement burning system, s control Abstract： In cement production process,burning system is

2、a important part that more interference factor with each other,control complex and plays an important role in quality and energy efficiency.It can be said,the clinker burning DCS system plays an very important role in stabilizing the product quality, improve equipment productivity and energy saving.

3、 In this paper, DCS system for burning system parameters , s control are analyzed. Key words： DCS system； Burning system； System parameters 0 引 言 近年来计算机控制技术、通信技术和图形显示技术的飞速发展， DCS 这种分散控制，集中管理的集散型控制系统已经在世界水泥工业中得到广泛的应用。采用这种系统可以实现电动机程序控制，过程量的采集、处理、显示和调节。大大提高了劳动生产率，提高了工厂的管理和经营水平。水泥工艺过程是处理固体和粉状物料的生产过程 ，风、

4、煤、料产生的热工过程变化复杂，不可控因素较多。从过程控制的角度来看，是一个滞留时间长、时间常数大、外来干扰多、相互干扰关系复杂的过程。在水泥制造过程的三大部分（原料制备、熟料烧成和水泥制成）中，熟料烧成系统是个互相干扰因素多、控制复杂、在质量和节能方面占有重要地位的关键过程。以下 介绍 DCS 系统 在水泥 熟料生产部分的应用 1 。 1 DCS 系统简介 DCS 系统是一种控制功能分散化、监视操作集中化的控制系统，即所谓的集散控制系统。集散控制系统将 4C 技术（计算机技术、控制技术、通讯技术、CRT 显示技术）相结合，解决了计算机集中控制所存在的问题。集散控制系统满足了水泥生产自动化对设备

5、的主要要求。首先，它能做到功能上的分散，包括过程控制设备（或单元）与显示、操作、管理的分散，过程控制与顺序控制功能的分散，以及现场控制单元按工段的分散等；其次，集散控制系统具备灵活的、足够容量的可编程系统，能满足现场过程控制与顺序控制的要求；第三， 集散控制系统配置了具有显示、记录、操作、管理功能的 CRT 人 /机接口设备；第四，集散控制系统能够与个人计算机通讯，在系统中，可以使用个人计算机对自动化系统进行组态、在线监视、操作和管理。 集散控制系统具有较高的可靠性，设置了操作员 CRT 接口系统，有彩色 2 CRT 显示器及键盘、打印机， CRT 上以图象形式形象地显示出生产流程，还设有工程

6、师操作站和计算机接口设备。操作员 CRT 接口系统是具有集中监视、操作和管理功能的操作站。彩色 CRT 显示器显示内容丰富，可以动态图显示出工艺过程中各项参数的瞬时值以及设备的运转状态，可以进 行操作器模拟显示，以及 用棒图的高低显示快速过程，也可以显示当前与过去报警的情况以及显示过程变量的变化趋势供操作员参考。 CRT 是以总体图像、局部图像和详细图像来显示过程功能、检测控制环路、控制联锁功能、实际故障情况、历史信息、平衡报表及趋势记录 2 。 2 熟 料 生产 DCS 控制 熟料烧成系统主要流程：来自原料制备系统的生料由第二级预热器出口管路上加入，在 5 级旋风预热器和 回转窑 内与燃烧的

7、高温气体进行热交换，经过窑内烧成的熟料进入篦式冷却机进行骤冷。因此烧成过程的三个部 分（预热器、回转窑、冷却机）相互干扰，形成反馈的动态情况。有时为了稳定某个参数而采取相应的操作，其结果不仅不能达目的，反而对其它参数产生不良的影响，造成整个窑系统的波动，因果关系复杂。由于水泥厂控制调节回路较多，系统参数要即时反映出窑内热工状况，发挥 DCS 系统调节过程变量的优点，并提供了强大的诊断报警功能，操作工人能即时准确的处理窑系统报警。 DCS 系统对保持窑内热工状况稳定和提高系统运转率起到至关重要的作用 3 。 2.1 烧 成系统 DCS 主要 系统 参数 2.1.1 烧成带温度 烧成带的温度控制，

8、实际上是一个温度场的问题，包括物料温度、气流温度、火焰温度等等。采用比色高温计，可以直接测出火焰温度。此外，检测窑尾废气中的 NOx 浓度，也可以反映火焰温度。因为 NOx 的形成同 N2 和 O2 的浓度及火焰温度有关，在窑中 N2 浓度可视为常数，这样 NOx 的浓度仅与 O2 的浓度和火焰温度有关。过剩空气系数大（ O2 的浓度高），火焰温度高， NOx 的浓度则高；反之，火焰温度低，在还原气氛中 O2 的浓度低，这时 NOx 的浓度则下降。在窑系统正常 运转的情况下，其过剩的空气系统相对稳定， O2 的浓度相对稳定，这时窑尾废气中的 NOx 只与烧成带火焰温度有关。火焰温度高。 NOx

9、 浓度大；反之， NOx 浓度小，且反映灵敏，时间滞后小。由于火焰温度是烧成带温度的主导因素，因此，一般均以 NOx 浓度作为烧成带温度变化的控制标志。 2.1.2 窑转矩 根据熟料温度的不同，被窑壁带起的熟料量和被带起的高度也不同。熟料温度高，被带起的量多；反之，则少。因此，熟料温度高，窑转矩大，但是在窑内掉砖以及窑喂料量变化情况 下，同样也会影响窑转矩的值。因此，当窑转矩与NOx 浓度值、比色高温计测量的值发生逆向变化时，应考虑到窑内热平衡被某种因素所干扰，要么是窑喂料发生变化（人为的或窑喂料控制系统 故障 ），要么是掉窑皮（或砖）。掉窑皮可通过窑胴体扫描装置检测到。 2.1.3 窑尾气体温度