山水集團(tuán)水泥生產(chǎn)線電氣自動(dòng)化特點(diǎn)

　　近幾年來(lái)，我集團(tuán)大力發(fā)展新型干法水泥事業(yè)，新建熟料生產(chǎn)線和水泥粉磨站30余條。已投產(chǎn)和在建生產(chǎn)線，無(wú)論是電氣自動(dòng)化的裝備、自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件功能，還是電氣管理技術(shù)，都緊緊跟蹤了當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)水平，并結(jié)合實(shí)際，在技術(shù)創(chuàng)新、降低投資方面有所突破，收到了較好經(jīng)濟(jì)效益。

　　1 自動(dòng)化技術(shù)和水平不斷提高
　　1.1 新建生產(chǎn)線全部采用新型DCS系統(tǒng)
　　水泥工藝流程的特性，決定了其開(kāi)關(guān)邏輯控制的主導(dǎo)地位，同時(shí)模擬量的處理多為簡(jiǎn)單的顯示和給定，控制回路基本上也多為并不復(fù)雜的單回路調(diào)節(jié)，這些特點(diǎn)決定了傳統(tǒng)意義上DCS系統(tǒng)的逐漸淡出，如3號(hào)線使用的Bailey的INFl90系統(tǒng)等，這些早期的DCS系統(tǒng)同相對(duì)簡(jiǎn)單的PLC加上位控制軟件所組成的控制系統(tǒng)相比較，并無(wú)明顯的優(yōu)勢(shì)，甚至某些方面還處于下風(fēng)。因此，隨著PLC技術(shù)和產(chǎn)品的不斷發(fā)展，PLC的處理開(kāi)關(guān)量的能力和較快的速度在水泥行業(yè)的工藝控制中得到充分的表現(xiàn)，同時(shí)其靈活的結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展留有很大的余地，加上價(jià)格優(yōu)勢(shì)更使其得到迅速的發(fā)展。與此同時(shí)，傳統(tǒng)DCS廠商紛紛推出其相應(yīng)的PLC產(chǎn)品，如ABB的Freelance 2000、Honeywell的Plantscape及Siemens的PCS7等，它們作為基于PLC的DCS系統(tǒng)在水泥行業(yè)推廣，并已取得不俗的業(yè)績(jī)。

　　目前我集團(tuán)在自動(dòng)化系統(tǒng)選型方面，從集團(tuán)一盤(pán)棋的角度考慮，兼顧了投資和生產(chǎn)控制的可靠性，以及維護(hù)上的方便，在所有熟料生產(chǎn)線全部采用ABB公司的Freelance 2000系統(tǒng)，幾乎所有粉磨站都采用了國(guó)產(chǎn)和利時(shí)公司的SmartPr0系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)是投資低、可靠性高，并已基本為我集團(tuán)技術(shù)人員所掌握。

　　1.2 在總降壓變電站采用電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
　　我集團(tuán)的110kV和35kV總降壓變電站采用了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，不僅可以滿足與電力部門(mén)通訊的要求，而且可以將整個(gè)企業(yè)的高中壓電力設(shè)備的保護(hù)、控制和監(jiān)測(cè)集為一體，可實(shí)時(shí)顯示電站各回路電量、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、信號(hào)狀態(tài)及動(dòng)作等，并完成數(shù)據(jù)累計(jì)；完成主接線圖、潮流負(fù)荷棒圖；可動(dòng)態(tài)顯示和修改各種保護(hù)裝置的保護(hù)定值，可在線投、退保護(hù)裝置。變電站綜合自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)均為總降出線回路數(shù)據(jù)，與生產(chǎn)自動(dòng)化DCS系統(tǒng)具有相對(duì)獨(dú)立性。

　　這里需要提到的是，因總降壓站具有相對(duì)的獨(dú)立性，為減少對(duì)生產(chǎn)控制的誤操作，以免影響正常生產(chǎn)，有必要單獨(dú)設(shè)置綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。6kV(10kV)配電站只設(shè)置綜合保護(hù)器代替各種繼電器，通過(guò)生產(chǎn)線獨(dú)立的DCS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及控制，而不進(jìn)入變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，即變電站綜合自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)、信息均為總降出線回路數(shù)據(jù)及信息。

　　1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線智能控制器的應(yīng)用
　　現(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與自動(dòng)化控制系統(tǒng)之間的一種雙向多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信開(kāi)放型測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是當(dāng)前國(guó)際上自動(dòng)化系統(tǒng)的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

　　根據(jù)水泥生產(chǎn)線的特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在預(yù)熱器和篦冷機(jī)等熱工測(cè)控點(diǎn)集中的區(qū)域，以及輥壓機(jī)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)量較大的設(shè)備中局部采用現(xiàn)場(chǎng)總線方案，充分發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，減少了大量隔離器、端子柜、I/O模塊及大量電纜和電纜橋架，同時(shí)提高了信號(hào)的測(cè)量、傳輸和控制精度，提高了系統(tǒng)與設(shè)備的性能。而在測(cè)控點(diǎn)較為分散的其他車間仍采用傳統(tǒng)的DCS分布式I/O系統(tǒng)。

　　在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS中還使用了大量的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的PA標(biāo)準(zhǔn)智能傳感器，主要使用了ABB的MTV型的壓力變送器和溫度變送器，在實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)不僅周期性地對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行輸入和輸出數(shù)據(jù)交換，還能對(duì)這些儀表的參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)校，如量程滿點(diǎn)、量程零點(diǎn)等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著現(xiàn)場(chǎng)總線儀表制造成本的降低，它的綜合投資已非常接近傳統(tǒng)的DCS和常規(guī)模擬儀表。根據(jù)我集團(tuán)統(tǒng)計(jì)比較，窯尾采用總線儀表的新建生產(chǎn)線，同3號(hào)線的Bailey控制系統(tǒng)比較，現(xiàn)場(chǎng)儀表的故障率大約降低了60%，系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)費(fèi)用相應(yīng)下降了40%，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。

　　現(xiàn)場(chǎng)總線儀表及其技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在世紀(jì)創(chuàng)新、昌樂(lè)、濰坊、嶺子和安丘的熟料生產(chǎn)線，以及故城、濱州、淄川和東營(yíng)等粉磨站上。

　　1.4 應(yīng)用變頻調(diào)速等節(jié)電技術(shù)及設(shè)備
　　風(fēng)機(jī)、配料秤和板喂機(jī)等需要調(diào)速的設(shè)備全部采用全數(shù)字變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行控制，如：從4號(hào)線開(kāi)始，將篦冷機(jī)對(duì)風(fēng)壓要求不高的風(fēng)機(jī)、窯頭排風(fēng)機(jī)等改為變頻調(diào)速，既方便了工藝調(diào)節(jié)、又節(jié)約大量電能。從2005年開(kāi)始，又逐步對(duì)l05臺(tái)大功率風(fēng)機(jī)進(jìn)行了高壓變頻技術(shù)改造，平均節(jié)電率15％左右，每年節(jié)約電費(fèi)6000萬(wàn)元，取得了顯著的節(jié)電效益。

　　2 操作更方便實(shí)用性增強(qiáng)
　　2.1 DCS系統(tǒng)
　　ABB的Freelance 2000系統(tǒng)與和利時(shí)的SmartPro系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)市場(chǎng)占有率高，且隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，其投資較過(guò)去降低，如Freelance 2000系統(tǒng)較3號(hào)線的INFI90系統(tǒng)降低投資100萬(wàn)元。同時(shí)，僅選擇2種DCS系統(tǒng)有利于技術(shù)人員的掌握，有利于生產(chǎn)控制和全集團(tuán)統(tǒng)一管理。

　　2.2 配電站
　　6kV(10kV)配電站中，打破常規(guī)設(shè)計(jì)，取消兩段母線之間的聯(lián)絡(luò)。因?yàn)殡S著供電可靠性和工藝生產(chǎn)連續(xù)性的大大提高，以及熟料及水泥生產(chǎn)線的實(shí)際布局，一個(gè)工段的設(shè)備停機(jī)，將直接或馬上導(dǎo)致其他主機(jī)設(shè)備也要停機(jī)，沒(méi)有必要在6kV(10kV)母線處進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，只在低壓設(shè)置聯(lián)絡(luò)即可。世紀(jì)創(chuàng)新、昌樂(lè)、濰坊、嶺子二期熟料生產(chǎn)線以及所有粉磨站全部采用了這種布置。實(shí)踐證明，這種設(shè)計(jì)方案筒潔，操控方便。

　　2.3 操作界面方便簡(jiǎn)潔
　　利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，將電氣工程師分析處理問(wèn)題的過(guò)程形象化，對(duì)重點(diǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行、設(shè)備報(bào)警、設(shè)備故障等狀態(tài)信息綜合處理，例如ABB系統(tǒng)畫(huà)面設(shè)置滾動(dòng)報(bào)警欄，滾動(dòng)顯示報(bào)警設(shè)備編號(hào)，提示操作員及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理故障；操作員還可以通過(guò)重要設(shè)備模擬量波形圖來(lái)判斷設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理。方使中控操作人員快速查找故障的原因，縮短故障處理時(shí)間。昌樂(lè)、濰坊、嶺子一期二期以及粉磨站都采用了這項(xiàng)措施，效果很好，嶺子二期設(shè)置了外置音響，效果更明顯。

　　3  可靠性提高
　　3.1 控制系統(tǒng)
　　隨著大型先進(jìn)設(shè)備、進(jìn)口設(shè)備的不斷應(yīng)用，配套控制系統(tǒng)越來(lái)越多，一條生產(chǎn)線中就形成了多個(gè)局部控制子系統(tǒng)，這些控制子系統(tǒng)具有相對(duì)的獨(dú)立性和完整性，不但完成所配套設(shè)備的控制功能，而且保護(hù)功能做得非常好；子系統(tǒng)的存在，將控制風(fēng)險(xiǎn)分散，也增加了整個(gè)生產(chǎn)線控制的可靠性。如：生料立磨的控制系統(tǒng)(平陰)、煤磨控制系統(tǒng)(嶺子、平陰)、轉(zhuǎn)子秤控制系統(tǒng)(昌樂(lè)、濰坊、嶺子、平陰、安丘)、輥壓機(jī)控制系統(tǒng)(青島、聊城、故城、濱州、淄川、東營(yíng))、配料秤控制(3號(hào)線、世紀(jì)創(chuàng)新、嶺子一期)等。這些控制子系統(tǒng)在設(shè)備調(diào)試階段已經(jīng)將各種參數(shù)設(shè)置正常，除必要的定期校驗(yàn)外，一般不需要頻繁的日常設(shè)置，只要把握好上電、清灰及清楚現(xiàn)場(chǎng)控制箱、按鈕盒等的操作，就能解決大多數(shù)問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題，操作不當(dāng)(包括中控和現(xiàn)場(chǎng))占大多數(shù)，真正技術(shù)方面的問(wèn)題不多。這就要求應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和中控操作人員的培訓(xùn)，提高工作人員的技術(shù)水平，多從設(shè)備的工作原理、動(dòng)作過(guò)程和功能元件的分布人手來(lái)解決實(shí)際遇到的問(wèn)題。

　　3.2 開(kāi)關(guān)柜及執(zhí)行機(jī)構(gòu)
　　與固定式低壓開(kāi)關(guān)柜相比，抽屜式低壓開(kāi)關(guān)柜的模塊分區(qū)結(jié)構(gòu)更具安全性，互換式的抽屜使故障處理時(shí)間大大縮短，操作維護(hù)非常方便。同時(shí)，電動(dòng)執(zhí)行器采用機(jī)電一體化式，取消伺服放大器等外圍元件，減少了電氣接線，控制簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。昌樂(lè)、濰坊、嶺子、平陰熟料線，以及所有粉磨站全部使用了該類設(shè)備。

　　4 故障的處理
　　現(xiàn)代化水泥企業(yè)的自動(dòng)化水平較高，故障處理方面也是有據(jù)可依，據(jù)近幾年的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，故障處理思路及方法應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：

　　1)中控室是生產(chǎn)控制的心臟，幾乎所有設(shè)備的狀態(tài)、運(yùn)行信息都有記錄，故障處理應(yīng)首先從中控取得第一手原始資料，充分利用與故障有關(guān)的大量信息。平時(shí)應(yīng)該多與操作員聯(lián)系，了解設(shè)備運(yùn)行狀況，對(duì)問(wèn)題早發(fā)現(xiàn)，做到防微杜漸。

　　2)掌握設(shè)備的工作原理，至少應(yīng)熟悉設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)操作箱、控制柜的物理位置、關(guān)聯(lián)關(guān)系以及操作順序。例如：某子公司的轉(zhuǎn)子秤曾出現(xiàn)既不能在中控也無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)機(jī)情況，經(jīng)查，原因是現(xiàn)場(chǎng)按鈕盒上的急停按鈕被誤按下所致。

　　3)處理故障時(shí)，要順藤摸瓜，逐項(xiàng)排除，不放過(guò)任何可能的原因。例如：生產(chǎn)正常運(yùn)行中，電纜中間斷線并不常見(jiàn)，一次平陰廠立磨的振動(dòng)信號(hào)丟失，經(jīng)檢查，上位機(jī)、I／O機(jī)柜、所有連接端子、振動(dòng)傳感器正常，確認(rèn)恰恰是信號(hào)電纜斷線所致。