超低成本窯況遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)
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現(xiàn)在好了，我們把新型干法窯上廣泛采用的集散式控制技術(shù)（DCS）應(yīng)用于機(jī)立窯，開發(fā)出了超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了當(dāng)今世界最先進(jìn)的工控技術(shù)（集散式控制，簡(jiǎn)稱DCS系統(tǒng)）和信息化管理技術(shù)（計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)），不僅可以提高機(jī)立窯的“戰(zhàn)斗力”，還可大幅度降低能耗（一臺(tái)3米窯一年的節(jié)煤效益就在50萬元以上），更能提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，使機(jī)立窯向著“現(xiàn)代化立窯”邁進(jìn)，最終令企業(yè)步入良性發(fā)展的軌道。
眾所周知，機(jī)立窯是適合我國國情的水泥熟料煅燒設(shè)備，而且，“現(xiàn)代化立窯”的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)并不比新型干法窯差。加強(qiáng)機(jī)立窯的技術(shù)進(jìn)步，符合今后的發(fā)展方向。但是，我國目前的“現(xiàn)代化立窯”所占比例太小，大部分機(jī)立窯企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還比較落后。許多企業(yè)配煤過高但又不敢減煤，不僅能耗高，而且產(chǎn)質(zhì)量也上不去，如能采用先進(jìn)技術(shù)把多配的煤減下來，一臺(tái)窯一年多創(chuàng)造的效益至少在幾十萬以上。
機(jī)立窯是水泥生產(chǎn)過程的“心臟”。機(jī)立窯煅燒狀況的優(yōu)劣，直接關(guān)系到產(chǎn)量穩(wěn)定、質(zhì)量提高、能耗降低。影響水泥生產(chǎn)全過程的因素是多方面的、綜合性的，生料是前提，煅燒是關(guān)鍵。提高看火操作技術(shù)水平，穩(wěn)定機(jī)立窯的熱工制度，煅燒正常合理，燒出的熟料質(zhì)量就高，產(chǎn)量就穩(wěn)定，能耗就低，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益就好。如果希望熟料煅燒始終保持在較高的水平上，就必須始終按照“三穩(wěn)定”來操作——即加料、底火、卸料三者均穩(wěn)定在合理的范圍內(nèi)。在保證生料和設(shè)備的前提下，注重提高操作人員的技術(shù)水平和分析判斷能力，實(shí)現(xiàn)“三穩(wěn)定”操作，就抓住了問題的關(guān)鍵。采用本系統(tǒng)控制燒成是提高產(chǎn)質(zhì)量、降低能耗的首選方案。
我們開發(fā)的適用于水泥機(jī)立窯的超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的構(gòu)架同新型窯外分解窯采用的DCS系統(tǒng)是一樣的，由中央控制室計(jì)算機(jī)(上位機(jī))、采集站(下位機(jī))、可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）或智能模塊、通訊網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成，系統(tǒng)硬件全部選用世界名牌硬件設(shè)備，如臺(tái)灣研華的工控機(jī)、智能模塊等，系統(tǒng)軟件采用美國微軟公司的數(shù)據(jù)庫軟件編寫而成，確保系統(tǒng)的高度可靠。
超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)由軟、硬件兩大部分組成，硬件采用網(wǎng)絡(luò)型的PLC集散式控制系統(tǒng)構(gòu)成，可以把各窯的生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳送到中央控制室，結(jié)構(gòu)見下圖：
監(jiān)控計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）：用于對(duì)各窯進(jìn)行監(jiān)控，通信方式采用網(wǎng)絡(luò)通信。監(jiān)控計(jì)算機(jī)上裝有水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)專用軟件，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括窯況顯示、實(shí)時(shí)曲線顯示、歷史曲線顯示、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、報(bào)警列表、幫助文件等功能。
采集站（下位機(jī)）：用于接收PLC、智能模塊、儀表、板卡等采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并傳送至上位機(jī)，以及接受上位機(jī)的指令并通過采集站對(duì)各窯進(jìn)行控制，采集站上也裝有水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)監(jiān)控軟件，可以顯示窯況、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、報(bào)警列表、幫助文件等。
PLC、智能模塊、儀表、板卡：采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并傳送至采集站，接收采集站傳送的指令。
通訊網(wǎng)絡(luò)：用于把監(jiān)控計(jì)算機(jī)、各采集站和采集模塊構(gòu)成一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。
系統(tǒng)軟件采用視窗軟件編寫而成，含有以下主要功能：
窯況顯示功能可以把全廠所有窯的每個(gè)測(cè)控點(diǎn)的參數(shù)顯示出來，如底火溫度（包括8個(gè)測(cè)控點(diǎn)的單偶溫度和8個(gè)測(cè)控點(diǎn)的平均溫度以及8個(gè)測(cè)控點(diǎn)之間的溫度偏差）、煙氣溫度、熟料溫度、當(dāng)前臺(tái)時(shí)、到當(dāng)前時(shí)刻的本小時(shí)、本班組、本月份的累計(jì)產(chǎn)量以及成球盤運(yùn)轉(zhuǎn)率和機(jī)立窯運(yùn)轉(zhuǎn)率等；
實(shí)時(shí)曲線功能可以把各窯底火、煙氣、熟料等處的溫度以及偏火指數(shù)、卸料速度、主要設(shè)備的啟停狀況等用曲線的形式實(shí)時(shí)顯示出來，可以指導(dǎo)窯況的走勢(shì)；
歷史曲線功能可以把各窯底火、煙氣、熟料等處的溫度以及偏火指數(shù)等歷史數(shù)據(jù)用曲線的形式顯示出來，便于對(duì)當(dāng)前窯況進(jìn)行分析；
查詢歷史數(shù)據(jù)功能可以把各窯底火、煙氣、熟料等處的溫度以及偏火指數(shù)等歷史數(shù)據(jù)用表格的形式顯示出來；
報(bào)警信息顯示功能可以顯示全廠所有窯的每個(gè)測(cè)控點(diǎn)的上、下限報(bào)警信息，包括報(bào)警發(fā)生時(shí)間、報(bào)警解除時(shí)間、應(yīng)答報(bào)警時(shí)間等，也可以用表格的形式查找所需要的歷史報(bào)警信息；
幫助文件收錄了看火操作的所有技術(shù)細(xì)節(jié)，可幫助看火工糾正不良的看火習(xí)慣，是一本電子版的看火培訓(xùn)教材；
看火日志錄入功能用于對(duì)各窯的看火工進(jìn)行獎(jiǎng)懲考核；
窯況統(tǒng)計(jì)表可以在瞬間把日、周、月、年、任意區(qū)間五個(gè)時(shí)間段各窯底火、煙氣、熟料等處的溫度以及偏火指數(shù)的最大值、最小值、平均值、偏差值統(tǒng)計(jì)出來。區(qū)間起止時(shí)間可以任意設(shè)定，是為了方便除日、周、月、年以外的時(shí)間段的統(tǒng)計(jì)而設(shè)計(jì)的，比如百日勞動(dòng)競(jìng)賽；
看火排行榜表可以在瞬間把日、周、月、年、任意區(qū)間五個(gè)時(shí)間段各窯每位看火工應(yīng)得的獎(jiǎng)懲統(tǒng)計(jì)出來。如果用人工統(tǒng)計(jì)，則幾乎是統(tǒng)計(jì)不過來的。
超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)是針對(duì)機(jī)立窯燒成時(shí)影響因素多而且多數(shù)不易檢測(cè)控制的特殊性而開發(fā)的，系統(tǒng)由監(jiān)控和考核兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。監(jiān)控子系統(tǒng)即傳統(tǒng)的集散式控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)采集窯況數(shù)據(jù)并對(duì)窯況進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。但由于機(jī)立窯燒成時(shí)的影響因素太過復(fù)雜，單靠監(jiān)控子系統(tǒng)去完成對(duì)這些影響因素的全面控制，現(xiàn)有的科技手段還難以達(dá)到（以前曾出現(xiàn)過閉門操作系統(tǒng)，試圖對(duì)這部分參數(shù)進(jìn)行全面控制，但因不能適應(yīng)燒成時(shí)的實(shí)際情況，最終都以失敗告終）。比如濕料層厚度、底火位置、液相量和液相黏度等參數(shù)，沒有好的方法在線自動(dòng)檢測(cè)，也就沒有辦法進(jìn)行自動(dòng)控制，目前主要依靠看火工通過插釬試火等手段來判斷；再比如風(fēng)洞、粘邊、塌邊等窯況，監(jiān)控子系統(tǒng)既檢測(cè)不到，也處理不了，而這些不正常窯況又會(huì)影響熟料的產(chǎn)質(zhì)量，如何減少不正常窯況的發(fā)生或不發(fā)生，控制窯況保持穩(wěn)定，這個(gè)工作就交給考核子系統(tǒng)去完成。
我們知道，看火工的職責(zé)就是穩(wěn)定窯的熱工制度，他們隨時(shí)都在觀察著窯況的變化。正如出磨生料設(shè)有CaO、Fe2O3、細(xì)度等考核指標(biāo)一樣，窯況也是可以設(shè)有考核指標(biāo)的，比如考核煙氣溫度、底火溫度、偏火指數(shù)、熟料溫度等，實(shí)際是考核看火工的加料操作、用風(fēng)操作和選擇的卸料速度是否合理，通過監(jiān)控子系統(tǒng)把這些數(shù)據(jù)記錄下來，與看火工的操作掛鉤，根據(jù)窯況的好壞把看火工應(yīng)得的獎(jiǎng)懲自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出來，窯況好就獎(jiǎng)，窯況差就罰，獎(jiǎng)勤罰懶，把看火工的勞動(dòng)積極性調(diào)動(dòng)起來，督促看火工按照“一穩(wěn)、二固定、三平衡、四勤、四注視”的科學(xué)操作方法去操作，勤觀察勤處理，自覺調(diào)整不正常窯況，把不正常窯況消滅在萌芽狀態(tài)，窯況就能始終保持在較高的水平上。提高熟料產(chǎn)質(zhì)量，降低能耗就有保證?？梢哉f考核子系統(tǒng)是“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的靈魂，這種設(shè)計(jì)方案更符合機(jī)立窯燒成時(shí)的實(shí)際情況，使用效果要明顯好于單純的DCS系統(tǒng)。而且由于減少了電動(dòng)蝶閥、變頻調(diào)速器等執(zhí)行單元，一是可以大幅度降低系統(tǒng)成本；二是減少了執(zhí)行機(jī)構(gòu)就相應(yīng)提高了系統(tǒng)的可靠性，可連續(xù)運(yùn)行3年以上不發(fā)生任何故障，真正的省心、放心產(chǎn)品。
超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)是高科技與生產(chǎn)實(shí)踐的完美結(jié)合，它不僅具有“自動(dòng)調(diào)偏火系統(tǒng)”的調(diào)偏火功能，還能監(jiān)控底火位置、濕料層厚度、卸料速度等，強(qiáng)制看火工始終按照“三平衡”去操作，同時(shí)還能顯示立窯臺(tái)時(shí)、小時(shí)產(chǎn)量、班產(chǎn)量、月產(chǎn)量、立窯運(yùn)轉(zhuǎn)率以及成球盤、風(fēng)機(jī)等主要設(shè)備的起停狀態(tài)，而且窯面和遠(yuǎn)程辦公室（距離500米不在話下）保持同步顯示、控制，功能相當(dāng)強(qiáng)大，但卻價(jià)格低廉。它具有技術(shù)先進(jìn)、適應(yīng)性強(qiáng)、模塊化設(shè)計(jì)、功能強(qiáng)大、投資回收期短（1個(gè)月）、可靠性高、易于安裝（只需要停風(fēng)2小時(shí)，不動(dòng)窯體結(jié)構(gòu)，基本不影響生產(chǎn)）、易于維護(hù)、節(jié)煤效果顯著、產(chǎn)質(zhì)量提高明顯的特點(diǎn)，構(gòu)思巧妙，特別適宜于熟料熱耗大于900大卡/公斤或已經(jīng)購買發(fā)熱量測(cè)定儀，希望通過管理和高科技手段進(jìn)一步挖掘潛力，用較少的投入使煤耗再低一點(diǎn)，產(chǎn)質(zhì)量再拔一塊，企業(yè)層次得到提高的大多數(shù)立窯企業(yè)。
超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的作用：
超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)有著明顯節(jié)能降耗、提高產(chǎn)質(zhì)量的作用。我們知道在原、燃材料以及三率值基本不變的情況下，配煤多，窯溫高，底火火層厚，燒成時(shí)間長，抵抗窯況波動(dòng)的能力強(qiáng)，出現(xiàn)一些不很嚴(yán)重的不正常窯況，熟料也能燒熟，不會(huì)對(duì)熟料質(zhì)量產(chǎn)生太大影響；配煤少，窯溫低，底火火層薄，燒成時(shí)間短，抵抗窯況波動(dòng)的能力差，出現(xiàn)小的不正常窯況都有可能導(dǎo)致熟料質(zhì)量下降，配煤越少，通風(fēng)越好，上火越快，產(chǎn)量越高。配煤多少直接反映了一個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)和管理水平，每個(gè)企業(yè)都想通過減少配煤降低成本，增加效益，問題在于沒有一個(gè)強(qiáng)有力的手段穩(wěn)定窯況，企業(yè)大多不敢降煤，否則就有可能生燒、欠燒而嚴(yán)重影響熟料質(zhì)量。采用超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)以后，由于對(duì)加料速度、卸料速度和底火位置進(jìn)行了“三穩(wěn)定”考核，從而極大地減少了窯況的波動(dòng)，因此配煤量就可大幅下調(diào)，經(jīng)實(shí)際測(cè)算，一只φ3×11M窯一天因減少配煤而節(jié)省的煤錢就可達(dá)千元以上（以熟料熱耗1000大卡/公斤為基準(zhǔn)，280元/噸煤，配煤減少10%， 燒500噸生料/窯·天），一個(gè)月下來就是4萬余元，一年下來就是50萬元。在生料成分合理的前提下，配煤減少了以后，窯內(nèi)通風(fēng)明顯改善，風(fēng)機(jī)電流降低10安培以上，上火快，立窯臺(tái)時(shí)明顯提高，熟料中的死燒塊、還原料和粉化料很少見到，熟料外觀也比原來有較大改觀，強(qiáng)度和易磨性都有所提高。
超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)還可以提高企業(yè)的管理水平和管理時(shí)效性。企業(yè)管理者不必親自到窯上去，通過自己辦公桌上的電腦隨時(shí)能夠了解每只窯的窯況，對(duì)于燒成中存在的問題可以早發(fā)現(xiàn)早解決。超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)可以說是一位“不拿工資”的高級(jí)管理者，忠實(shí)地監(jiān)控著窯況的變化，而且要比管理者在窯上盯著時(shí)的效果要好，因?yàn)閷?duì)于底火深淺、偏火程度、濕料層厚度、加卸料速度等操作時(shí)應(yīng)注意的問題，單憑肉眼判斷容易造成判斷不準(zhǔn)，判斷不準(zhǔn)就容易破壞“三平衡”，而超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)可以把這些參數(shù)準(zhǔn)確直觀地顯示在電腦上，再利用考核系統(tǒng)來促使看火工精心操作，因此，機(jī)立窯就能始終保持在最佳窯況上。
結(jié)語
超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)是適應(yīng)機(jī)立窯燒成特點(diǎn)的高科技產(chǎn)品，通過對(duì)看火工進(jìn)行“三穩(wěn)定”考核來起到節(jié)能降耗、提高產(chǎn)質(zhì)量的作用，但并不因?yàn)槌统杀径档拖到y(tǒng)軟、硬件的品質(zhì)。
采用超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)以后，因配煤減少，上火速度加快，剛開始會(huì)給看火工一種蓋不住火的感覺，他們可能感到不適應(yīng)，這是因?yàn)樗麄冮L期養(yǎng)成的操作習(xí)慣被打亂了，但經(jīng)過幾天的適應(yīng)過程以后，他們就能體會(huì)到“三穩(wěn)定”操作給他們帶來的好處，不僅是能耗降低、產(chǎn)質(zhì)量提高，而且他們的操作也變得輕松了，這是因?yàn)楦G況穩(wěn)定以后，不正常窯況很少出現(xiàn)，由原來的拼體力到現(xiàn)在的用腦子燒窯，他們的操作習(xí)慣將發(fā)生較大的改變。經(jīng)過長期使用“三穩(wěn)定”系統(tǒng)后，他們駕馭窯況的操作技能將會(huì)逐漸提高，成為真正的看火高手，到那時(shí)，您企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益就有了根本保證。
總之，超低成本水泥機(jī)立窯“三穩(wěn)定”遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)是高科技與生產(chǎn)實(shí)踐的完美結(jié)合，它不僅可以提高企業(yè)的生產(chǎn)、管理水平和管理時(shí)效性，更重要的是可以起到提高立窯運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低能耗，提高產(chǎn)品產(chǎn)質(zhì)量的作用，經(jīng)濟(jì)效益顯著，可以在很短的時(shí)間內(nèi)收回投資。
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