摘要：為穩(wěn)定熟料質(zhì)量、降低能源消耗和減輕中控操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，公司多次提出能否利用現(xiàn)有條件，實(shí)現(xiàn)分解爐溫度的自動(dòng)控制；實(shí)現(xiàn)一段篦冷機(jī)壓力的自動(dòng)控制，以穩(wěn)定料層厚度提高二次風(fēng)溫。為此，公司結(jié)合Plant Scape R500 DCS系統(tǒng)，自行開(kāi)發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

  1 改前控制現(xiàn)狀和改造基本思路

  山東魯城水泥有限公司1#、2#旋窯分解爐溫度原是通過(guò)中控員來(lái)進(jìn)行人工頻繁調(diào)節(jié)的，即當(dāng)溫度低時(shí)，需要加大喂煤量；當(dāng)溫度高時(shí)，需要減小喂煤量。一二段篦冷機(jī)料層厚度是由中控員通過(guò)手動(dòng)控制一、二室壓力和篦速調(diào)節(jié)的，因此存在料層厚度難以穩(wěn)定、二次風(fēng)溫波動(dòng)幅度大等問(wèn)題。此外，整個(gè)燒成系統(tǒng)相應(yīng)溫度、壓力、電流等諸多方面也是全憑經(jīng)驗(yàn)操控，因此系統(tǒng)熱工制度波動(dòng)大，常出現(xiàn)工藝設(shè)備故障，熟料質(zhì)量不穩(wěn)定、能耗高等問(wèn)題。

  為穩(wěn)定熟料質(zhì)量、降低能源消耗和減輕中控操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，公司多次提出能否利用現(xiàn)有條件，實(shí)現(xiàn)分解爐溫度的自動(dòng)控制；實(shí)現(xiàn)一段篦冷機(jī)壓力的自動(dòng)控制，以穩(wěn)定料層厚度提高二次風(fēng)溫。為此，公司于2012年7月與有關(guān)的高校進(jìn)行了技術(shù)交流，了解到要實(shí)現(xiàn)這二方面的自動(dòng)控制，其核心是PID控制。因此決定結(jié)合Plant Scape R500 DCS系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)我們魯城公司自己的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

  2 控制系統(tǒng)改造方案

  2.1 分解爐爐溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

  中控系統(tǒng)采用了Honney well公司的PlantScape R500 DCS系統(tǒng)。針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀，為進(jìn)一步提高穩(wěn)態(tài)精度，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，研究采用基于控制組態(tài)軟件Control Builder的PID復(fù)合模塊，依據(jù)分解爐出口氣體溫度(FTTl8)的變化，通過(guò)PID控制程序?qū)ξ姑毫窟M(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，來(lái)實(shí)現(xiàn)爐溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

  (1)分解爐溫度數(shù)據(jù)的預(yù)處理。因現(xiàn)場(chǎng)采集的爐溫曲線(xiàn)有很多“毛刺”，不能真實(shí)反映分解爐的出口溫度，“毛刺”的存在會(huì)使PID系統(tǒng)因微分作用而難以穩(wěn)定，因此增加LEADLAG模塊用平均值濾波法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，預(yù)處理后的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)平滑。

  (2)設(shè)置超溫報(bào)警。當(dāng)爐溫低于設(shè)定值時(shí)，操作員站畫(huà)面發(fā)出紅色報(bào)警，提示中控員依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行“切除自動(dòng)”或“繼續(xù)自動(dòng)”的選擇。

  (3)限幅操作。為防止?fàn)t溫自動(dòng)控制失穩(wěn)時(shí)對(duì)窯系統(tǒng)造成傷害，對(duì)OP輸出值進(jìn)行了限幅操作。

  2.2 篦床壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

  篦床壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)依據(jù)一段壓力(GPT07)的變化，通過(guò)PID控制程序?qū)骼錂C(jī)篦速進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，以此穩(wěn)定料層厚度。其他設(shè)置與分解爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)類(lèi)似。

  3 自動(dòng)控制系統(tǒng)效果及其分析

  3.1 l#、2#線(xiàn)分解爐溫度自動(dòng)控制運(yùn)行效果

  2012年7月25日，13：50，1#線(xiàn)分解爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)投入試運(yùn)行，2012年8月初，2#線(xiàn)分解爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)投入試運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一系列的整定工作后均取得了較好的使用效果，具體如下：

  (1)分解爐溫度曲線(xiàn)波幅基本控制在±4℃以?xún)?nèi)，其中1#線(xiàn)80％、2#線(xiàn)90％的時(shí)間穩(wěn)定在±3℃以?xún)?nèi)，取得了較好的控制水平；

  (2)PID OP輸出曲線(xiàn)較平滑，響應(yīng)快速、滯后較小；

  (3)溫度回調(diào)快且無(wú)振蕩、無(wú)階躍現(xiàn)象出現(xiàn)；

  (4)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性極佳，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較好，抗干擾能力強(qiáng)；

  (5)自動(dòng)控制投運(yùn)率均達(dá)到90％以上。使用效果對(duì)比見(jiàn)圖l～2，顯然，溫度波幅1#線(xiàn)分解爐由改前±7℃下降至±3℃；。2線(xiàn)由改前±8℃下降至≤±3 ℃；且能長(zhǎng)期穩(wěn)定控制。

  3.2 1#、2#線(xiàn)篦床壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行效果

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  2012年8月41線(xiàn)和”2線(xiàn)的篦床壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)均投入了試運(yùn)行，并取得了較好效果(見(jiàn)圖3～4)：

  (1)篦床壓力曲線(xiàn)波幅基本控制在±3.5％。(1#線(xiàn))和±2％(2#線(xiàn))以?xún)?nèi)，且能長(zhǎng)期穩(wěn)定控制，達(dá)較好的控制水平；

  (2)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性極佳，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較好，抗干擾能力強(qiáng)；

  (3)穩(wěn)定了料層厚度，提高了二次風(fēng)溫，改善了煤粉的燃燒，提高了燒成帶溫度，有利于節(jié)能、降煤；

  (4)自動(dòng)投運(yùn)率近100％。顯然，篦床壓力曲線(xiàn)波幅。1線(xiàn)由改前±12％下降至±3．5％；2線(xiàn)由改前±l l％下降至≤±2％，且能長(zhǎng)期穩(wěn)定控制。

  經(jīng)過(guò)筆者公司技術(shù)人員的努力和配合，分解爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)和篦床壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)得以成功開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，且系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定、效果良好，見(jiàn)表1。

  4 結(jié) 語(yǔ)

  實(shí)踐證明，(1)筆者自主開(kāi)發(fā)的分解爐溫度控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)比較好的溫度控制精度，80％的時(shí)間溫度波幅穩(wěn)定在±3℃以?xún)?nèi)；由此又有利于降低煤耗，穩(wěn)定了窯熱工制度，提高了熟料質(zhì)量。(2)筆者自主開(kāi)發(fā)的篦床壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)使篦床壓力曲線(xiàn)波幅基本控制在±2％以?xún)?nèi)，穩(wěn)定了料層厚度，提高了二次風(fēng)溫，改善了煤粉的燃燒，提高了燒成帶溫度。(3)這二個(gè)自控系統(tǒng)的投用，使二次風(fēng)溫約可提高50℃左右，煤耗(標(biāo)煤)約可降低0.5 kg／t左右，有利于節(jié)能、降本和增效生產(chǎn)；而且降低了中控操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而有效避免了人工誤操作引起的工藝故障機(jī)率。