DCS控制新版系统在水泥生产基本工艺作业流程中的应用.doc

DCS控制系统在水泥生产工艺步骤中应用

学院：电气工程和自动化

班级：B130410

学号：B13041013

姓名：刘牧泽
目 录
摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1、绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.1 序言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
2、DCS控制系统介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2.1 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2.1.1 DCS系统介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2.1.2 集散控制系统硬件结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.1.3 集散控制系统软件技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.2 DCS控制技术发展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.3 水泥厂控制系统发展经历．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
3、水泥生产工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
3.1水泥概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
3.2 工艺步骤介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
3.2.1 破碎及预均化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.2.2 生料制备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.2.3 生料均化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.2.4 预热分解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.2.5 水泥熟料烧成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3.2.6 水泥粉磨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
3.3 关键部分设备工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
4、DCS控制技术在工艺中应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
4.1 控制项目．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
4.1.1 转速控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
4.1.2 温度控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
4.2 生料粉磨中过程控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
4.3 水泥厂常见设备控制方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
4.4 各工段控制方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
附录：ATOX—50型水泥立磨示意图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

DCS控制技术在水泥生产工艺中应用
[摘要]以往水泥生产线是以现场控制为主，关键经过继电器控制系统进行控制，不管在人力还是物力方面投资全部是很大，多年来因为自动化技术快速发展，DCS控制技术在工业控制中得到广泛应用，DCS系统在水泥生产线上使用，使得水泥厂在人力和物力方面投资大大降低，增加了效率，另外也降低了危险系数，职员安全得到有力保障。
[关键词]水泥生产工艺，DCS，过程控制，PID

1、绪论
1.1 序言
伴随社会快速发展，水泥建材需求不停扩大，应用范围也越来越广泛，从高楼大厦到园林艺术，全部需要水泥浇筑。另外，微电子技术、计算机技术、自动控制理论和通信技术发展，DCS技术在工业控制领域发挥巨大作用，越来越深入。当然在水泥行业也不例外，DCS控制系统也得到了很大应用。因为DCS应用，在人员方面降低了需求，提升了效率；在安全方面，因为不需要人亲自到现场即可进行对整个生产流水线控制，大大提升了安全系数。这篇实习汇报就是我在铜陵上峰水泥股份实习所得。
在论文中写到了DCS相关理论，并提到了水泥部分知识。结合实习实际情况，将DCS控制技术和水泥生产工艺步骤相结合，叙述了DCS控制技术在水泥生产工艺步骤中应用，其中包含到温度控制、流量控制、压力控制、转速控制等。论文中写到了我专业课所学，同时也联络了我实习时所学到新知识，可谓是理论联络实际。在实习过程中，我所在车间是生料车间，故而我所写内容大部分是围绕生料粉磨步骤而写。
因为我知识水平有限和专业知识欠缺，论文中难免会有不妥或错误之处，期望老师批评指正。

2、DCS控制系统介绍
2.1 概述
计算机集散控制系统，又称计算机分布式控制系统（Distributed Control System），简称DCS系统。她是一个综合了计算机技术、控制技术、通信技术、CRT技术，即4C技术，实现对生产过程集中监测、操作、管理和分散控制新型控制系统。集散控制系统既不一样于分散仪表控制，又不一样于集中计算机控制系统，它克服了二者缺点而集中了二者优势。和模拟仪表控制相比，它含有连接方便、采取软连接方法连接、轻易更改、显示方法灵活、显示内容多样、数据存放量大、占用空间少等优点；和计算机集中控制系统相比，它含有操作监督方便、危险分散、功效分散等优点。另外，集散控制系统不仅实现了分散控制、分而自治，而且实现了集中管理、整体优化，提升了生产自动化水平和管理水平，成为过程自动化和信息管理自动化相结合管理和控制一体化综合集成系统。这种系统组态灵活，通用性强，规模可大可小，既适适用于中小型控制系统，也适适用于大型控制系统。
集散控制系统含有以下特点：自治性，协调性，在线性和实时性，适应性、灵活性和可扩充性，系统组态灵活方便。
2.1.1 DCS系统介绍
集散控制系统是采取标准化、规模化和系列化设计，实现集中监视、操作、管理，分散控制。其体系结构从垂直方向可分为三级，第一级为分散过程控制级；
第二级为集中控制管理级；第三级为综合信息管理级，各级相互独立又相互联络。从水平方向，每一级功效可分为若干子级（相当于在水平方向分成若干级）。各级之间有通信网络连接，级和各装置之间哟本级通信网络 进行通信联络。
（1）分散过程控制级
分散过程控制级直接面向生产过程，是集散控制系统基础。它含有数据采集、数据处理、回路调整控制和次序控制等功效，能独立完成对生产过程直接数字控制。其过程输入信息是面向传感器信号，如热电偶、热电阻、变送器（温度、压力、液位、电压、电流功率等）及开关量信号，其输出是作用于驱动实施机构。同时，通信网络可实现和同级之间其它控制单元、上层操作管理站相连和通信，实现更大规模控制和管理。它可传送操作管理级所需数据，也能接收操作管理级发来多种操作指令，并依据操作指令进行相正确调整或控制。组成这一级关键装置有：
（a）现场控制站（工业控制机）；
（b）可编程控制器PLC；
（c）智能调整器；
（d）其它测量装置。
各控制器关键部件是微处理器，且能够是单回路，也能够是多回路。
（2）集中操作监控级
这一级以操作监视为关键任务，兼有部分管理功效。它是面向操作员和系统工程师，这一级配置有技术手段齐备，功效强计算机系统及各类外部装置，尤其是CRT显示器和键盘，还需要较大存放容量存放设备及功效强大软件支持，确保工程师和操作员对系统进行组态、监测和操作，对生产过程实现高级控制策略、故障诊疗、质量评定等。
这一级关键设备包含：
（a）监控计算机：即上位机，综合监视全系统各工作站，含有多输入多输出控制功效，用以实现系统最优控制或最优管理。
（b）工程师操作站：关键用于系统组态、维护和操作。
（c）操作员操作站：关键用于对生产过程进行监视和操作。
（3）综合信息管理级
这一级有管理计算机、办公自动化软件、工厂自动化服务系统组成，从而实现整个企业综合信息管理。综合信息管理关键包含生产管理和经营管理。
（4）通信网络系统
通信控制系统将集散控制系统各分布部分连接一起，完成多种数据、指令及其它信息传输。

图1、集散控制系统（DCS）示意图

图2、集散控制系统（DCS）结构示意图
2.1.2 集散控制系统硬件结构
（1）分散过程控制级
分散控制级关键由多种测控装置组成，常见有现场控制站、可编程控制器PLC、智能调整器。
（2）集中操作监控级
由监控计算机、操作职员作站和工程师工作站等组成，硬件关键由操作台、监控计算机、键盘、图形显示设备、打印机等组成。
（3）综合信息管理级
这一级关键实施生产管理和 经营管理功效。关键由管理计算机、办公自动化服务系统、工厂自动化服务系统组成。
（4）通信网络系统
集散控制系统中各级通信设备是经过通信网络互连，并进行相互通信，已达成既自治又相互协调工作。关键组成有：通信介质等。
2.1.3 集散控制系统软件技术
集散控制系统软件可分三类：控制软件、操作软件和组态软件。
（1）控制软件：实现分散过程控制级过程控制设备含有数据采集、控制输出、自动控制和网络通信等功效。
（2）操作软件：完成实时数据管理、历史数据存放和管理、控制回路调整和显示、生产工艺步骤画面显示、系统状态、趋势显示和产生统计打印和管理等功效。
（3）组态软件：包含画面组态、数据组态、报表组态、控制回路组态等。
2.2 DCS控制技术发展
自美国Honeywell企业于1975年成功地推出了第一个集散控制系统——TDC型计算机集散控制系统以来，经历了20多年时间，集散控制系统已经走向成熟并取得广泛应用。器发展具体经历了四个阶段。
（1）第一阶段（70年代初）
第一代集散控制系统大多含有微处理器分级控制系统，关键有过程空盒子装置、数据采集装置、CRT操作站、监控计算机和数据高速公路五部分组成。
（2）第二阶段（80十年代中前期）
第二代产品在原来产品基础上，深入向高精度、高可靠性、标准化、小型化、模块化、单元结构化、智能方向发展，使之含有更强适应性和扩展性。
（3）第三阶段（80年代中后期）
第三代产品开发了高一层次信息管理系统和符合国际标准组织ISOOSI开放式互联考模型局域网络。
（4）第四阶段（90年代初开始）
在20世纪90年代，伴随对控制和管理要求不停提升，第四代集散控制系统以管理一体化形式出现。它在硬件上采取了开放工作站，使用RISC替换CISC，采取了用户机/服务器（Client/Server）结构
2.3 水泥厂控制系统发展经历
*气动仪表式控制系统
*电动期望组合式模拟仪表控制系统
*集中式数字控制系统
*分布式控制系统
*分布式控制系统DCS
*现场总线控制系统FCS
因为现场总线适应了工业控制系统向网络化、分散化、智能化发展方向，它出现造成了传统控系统变革，形成了新型网络化继承至全分布控制系统——现场总线控制系统。
FCS既是一个开放通信网络，又是一个全分布式控制系统。它作为智能设备联络纽带，吧挂接在总线上作为网络节点智能设备连接为网络系统，并深入组成自动化系统；实现基础控制、赔偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控制一体化综合自动化系统。这是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通信网络为关键内容综合技术。现在新型干法水泥厂绝大部分采取分布式计算机控制系统进行控制。
3、水泥生产工艺
3.1 水泥概述
水泥（cement），粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌成浆体后能在空气或水中硬化，用以将砂、石等散粒材料胶结成砂浆或混凝土。
硅酸盐水泥生产原料：
1.硅酸盐水泥关键成份
硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·AI2O3）、铁铝酸四钙（4CaO·AI2O3·Fe2O3）
其中：CaO 62～67%；SiO2 20～24%；AI2O3 4～7%；Fe2O3 2～6%。
2.硅酸盐水泥生产关键原料
(1) 石灰质原料： 以碳酸钙为关键成份原料，是水泥熟料中CaO关键起源。如石灰石、白垩、石灰质泥灰岩、贝壳等。一吨熟料约需1.4～1.5吨石灰质干原料，在生料中约占80%左右。 石灰质原料质量要求以下表：
品位
CaO（%）
MgO（%）
R2O（%）
SO3（%）
燧石或石英（%）
一级品
＞48
＜2.5
＜1.0
＜1.0
＜4.0
二级品
45～48
＜3.0
＜1.0
＜1.0
＜4.0
(2)粘土质原料：含碱和碱土铝硅酸盐，关键成份为SiO2，其次为AI2O3，少许Fe2O3，是水泥熟料中SiO2、AI2O3、Fe2O3关键起源。粘土质原料关键有黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。一吨熟料约需0.3～0.4吨粘土质原料，在生料中约占11～17%。 粘土质原料质量要求以下表：
品位
硅酸率
铁率
MgO（%）
R2O（%）
SO3（%）
塑性指数
一级品
2.7～3.5
1.5～3.5
＜3.0
＜4.0
＜2.0
＞12
二级品
2.0～2.7或3.5～4.0
不限
＜3.0
＜4.0
＜2.0
＞12
通常情况下SiO2含量60～67%，AI2O3含量14～18%。
(3)关键原料中有害成份：
① MgO：影响水泥安定性。水泥熟料中要求MgO＜5%，原料中要求MgO＜3%。
② 碱含量（K2O、Na2O）：对正常生产和熟料质量有不利影响。水泥熟料中要求R2O＜1.3%，原料中要求R2O＜4%。
③ P2O5：水泥熟料中含少许P2O5对水泥水化和硬化有益。当水泥熟料中P2O5含量在0.3%时，效果最好，但超出1%时，熟料强度便显著下降。P2O5含量应限制。
④ TiO2：水泥熟料中含有适量TiO2，对水泥硬化过程有强化作用。当TiO2含量达0.5～1.0%，强化作用最显著，超出3%时，水泥强度就要降低。假如含量继续增加，水泥就会溃裂。所以在石灰石原料中应控制TiO2＜2.0%。
3. 硅酸盐水泥生产辅助原料
(1)校正原料
① 铁质校正原料：补充生料中Fe2O3不足，关键为硫铁矿渣和铅矿渣等。
② 硅质校正原料：补充生料中SiO2不足，关键有硅藻土等。
③ 铝质校正原料：补充生料中AI2O3不足，关键有铝钒土、煤矸石、铁钒土等。
校正原料质量要求
硅质原料 硅 率 SiO2（%） R2O（%）
＞4.0 70～90 ＜4.0
铁质原料 Fe2O3＞40%
铝质原料 AI2O3＞30%
(2) 缓凝剂：以天然石膏和磷石膏为主。掺加量3～5%。
4.工业废渣利用
① 赤泥：烧结法生产氧化铝排出赤色废渣，以CaO、SiO2为主。掺加石灰质原料可配制成生料。
② 电石渣：以CaO为主。可替换部分石灰石生产水泥。
③ 煤矸石：以SiO2、AI2O3为主。可替换粘土生产水泥。
④ 粉煤灰：以SiO2、AI2O3为主。可替换粘土配制生料，也可作混合材料。
⑤ 石煤：以SiO2、AI2O3为主。可作粘土质原料，也可作燃料。
3.2 工艺步骤介绍
水泥生产工艺，以石灰石和粘土为关键原料，经破碎、配料、磨细制成生料，喂入水泥窑中煅烧成熟料，加入适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。可简述为“两磨一烧”。
上峰企业采取是新型干法水泥生产工艺，具体步骤以下：
3.2.1 破碎及预均化
（1）水泥生产过程中，很大一部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。因为石灰石是生产过程中用量最大原料，开采出来以后颗粒较大，硬度较高，所以石灰石破碎在水泥物料破碎中占有比较关键地位。 
（2）原料预均化。预均化技术就是在原料存、取过程中，利用科学堆取料技术，实现原料初步均化，使原料堆场同时含有贮存和均化功效。 
3.2.2 生料制备 
水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥最少要粉磨3吨物料（包含多种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗动力约占全厂动力60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。所以，合理选择粉磨设备和工艺步骤，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对确保产品质量、降低能耗含有重大意义。 
3.2.3 生料均化 
新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成份是稳定熟料烧成热工制度前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成份最终一道把关作用。 
3.2.4 预热分解 
把生料预热和部分分解由预热器来完成，替换回转窑部分功效，达成缩短回转窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出炽热气体充足混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达成提升窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗目标。
（1）物料分散 
换热80在入口管道内进行。喂入预热器管道中生料，在和高速上升气流冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。 
（2）气固分离 
当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒体和内筒（排气管）之间环状空间内做旋转流动，而且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直能够延伸到锥体端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。 
（3）预分解 
预分解技术出现是水泥煅烧工艺一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧放热过程和生料碳酸盐分解吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下快速进行，使入窑生料分解率提升到90以上。将原来在回转窑内进行碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；因为燃料和生料混合均匀，燃料燃烧热立即传输给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。所以含有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。 
3.2.5 水泥熟料烧成 
生料在五级旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料烧成。在回转窑中碳酸盐深入快速分解并发生一系列固相反应，生成水泥熟料中硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等矿物。伴随物料温度升高近1300℃时，硅酸三钙(C3S）、硅酸二钙(C2S）、铝酸三钙(C3A）、铁铝酸四钙(C4AF）等矿物会变成液相，溶解于液相中C2S和CaO进行反应生成大量水泥熟料（C3S）。熟料烧成后，温度开始降低。最终由水泥熟料冷却机将回转窑卸出高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受温度，同时回收高温熟料显热，提升系统热效率和熟料质量。 
3.2.6 水泥粉磨 
水泥粉磨是水泥制造最终工序，也是耗电最多工序。其关键功效在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调整材料等）粉磨至适宜粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。

图3、新型干法水泥生产工艺步骤示意图
图4、新型干法水泥生产工艺步骤简述图解
3.3 关键部件工作原理
1、原料磨工作原理：物料经过下料溜子喂到磨盘中心，在磨盘旋转过程中依靠离心力作用，被甩到磨盘四面，在运动到墨辊之下过程中被墨辊挤压研磨。
2、水泥回转窑工作原理：生料粉从窑尾体高端下料管喂入窑筒体内，因为窑筒体倾斜和缓缓地旋转，使物料产生一个既咬着圆周方向翻滚，有沿着轴向从高端向低端移动往复运动，生料早窑内经过费解、烧成等工艺过程，烧成水泥熟料后从窑筒体得底端卸出，进入冷却机。燃料从摇头喷入，在窑内进行燃烧，发出热量加热生料，使生料煅烧成熟料，在和物料交换过程中形成热空气，由窑进料端进入磨系统，最终由烟囱排入大气中。
3、电收尘器：是以静电净化法进行收捕烟气中粉尘装置。它工作关键依靠放电极和沉淀极这两个系统来完成。当两极间输入高压直流电时在电极空间，产生阴、阳离子，并作用于经过静电场废气粉尘粒子表面，在电场力作用下向其极性相反电极移动，并沉积于电极上，达成收尘目标。两极系统全部有振打装置，当振打锤周期性敲打两极装置时，粘附在其上粉尘被抖落，落入下部灰斗经排灰装置排出机外。被净化了废气由出气口经烟囱排入大气中，此时完成了收尘过程。

4、DCS控制技术在工艺中应用
4.1 控制项目
4.1.1 转速控制
1、在水泥生产过程中，转速控制是很关键，以板喂机转速控制为例，在水泥厂原料配料系统中,粘土物料水分通常情况下均在12%以上,特殊情况达成17%以上。而配料正确对生料质量和熟料质量影响很大,所以配料正确是否是系统设计关键。通常系统步骤关键是在粘土仓下部署板喂机,然后接皮带秤,经过皮带秤计量来实现正确配料。
皮带秤控制机理：皮带秤上装有一个压力传感器，当有物料经过秤面时，电子皮带秤称重桥架安装于输送机架上，当物料经过时，计量托辊检测到皮带机上物料重量经过杠杆作用于称重传感器，产生一个正比于皮带载荷电压信号。速度传感器直接连在大直径测速滚筒上，提供一系列脉冲，每个脉冲表示一个皮带运动单元，脉冲频率正比于皮带速度。称重仪表从称重传感器和速度传感器接收信号，经过积分运算得出一个瞬时流量值和累积重量值，并分别显示出来。当经过皮带上物料重量大于给定值时，则经过调整器降低转速，以达成合适运料量；反之，则增加转速。
皮带秤关键技术参数：
　　系统精度：± 0.125%
　　称量范围：450t/h
　　皮带宽度：1400mm
　　皮带速度：2.0m/s
　　远传传输115918mm
　　皮带输送机倾角：14°
　　环境温度： 机械：-20℃～+50℃ 仪表： 0℃～40℃
　　功率：75kw

图7、电子皮带秤示意图

2、在水泥生产工艺步骤中，另一个对于转速控制要求较高步骤就是烧成窑转速控制。因为物料要在窑内充足煅烧，时间要足够长，故窑体要控制在合适转速情况下，铜陵上峰水泥厂窑体转速是控制在4 r/min。物料只有在窑体内充足地煅烧，才能不至于浪费热量，达成节能、高效目标。

图8、水泥烧成窑组成
4.1.2 温度控制
在水泥生产工艺过程中，温度控制是至关关键，不仅仅是在窑体内温度控制还有油站温度控制。如立磨主电机温度控制，立磨轴承在转动是会产生高温，若不立即降温，将会造成严重后果。油站作用是为其供油，达成降温作用，还能够达成润滑作用。在水泥温度控制中，墨辊油站邮箱温度控制以下：
T＜52℃ 加热器开启加热
T≥54℃ 加热器关闭
T≥56℃ 开启循环水系统，进行冷却
温度传感器技术参数：
供电电压：24V DC
输出信号：DC 0~5V 4~20mA
精度：≤0.0005％/V
功耗：≥0.5W
工作环境 温度：-20℃~80℃ 湿度：≤95%RH
在自动控制系统中，温度设定值可依据现场特殊情况自行修。如控制线路故障，会致使循环式冷却系统不能正常开启，这是需手动开启。
4.2 生料粉磨中过程控制
1、磨机负荷控制。水分、硬度发生改变时，系统经过入磨喂料量来确保磨机处于负荷稳定最好粉磨状态，避免堵塞和空磨发生。负荷自控系统通常采取调整方法一是设置一个入磨常数，稳态下选粉机入磨量加新喂料量和之相等；二是以提升机功率或磨机电流信号分别作为主控或监控信号实时调整；三是以选粉机回灰、提升功率、电流等信号进行数学模型分析控制或极值控制。
水泥磨大多采取常数控制调整，生料磨多采取电流或提升机功率信号调整。因为，熟料硬度较大，磨音清脆，和钢球撞击声无显著差异，使电信号灵敏度变差。
2、磨机温度控制。依据入料和成品水分要求，烘干粉磨系统温度可通风机风口开度调整入磨热风量，也可经过热风入口管道上冷风阀调整入磨温度。后者更有利于保持系统生产稳定。对于利用选粉机等设备同时进行烘干粉磨系统，上述调整热风进入量和渗透冷风改变入磨风温两种方法也为适用，对此控制大多采取单回路自动控制系统。
3、压力控制。压力控制可检测并立即调整磨机通风。磨内工作情况可依据磨机出、入口负压差进行判定和调整。压差增大，和磨机负荷过大、隔板仓堵塞等原因相关，全部由磨内通风阻力增大所致。
4、系统设备开启程序控制。系统各步骤开启需要合理、有序进行。如磨机开启时，喂料调整器控制喂料量逐步增大至目标值；正常负荷下喂料均匀、稳定和系统联动开、停机程序等。
4.3 水泥厂常见设备控制方法
1、 一般电机测点
备妥（RD）：DI点，备妥，设备是否含有开启条件；
应答（RN）：DI点；应答，设备是否运行；
驱动（DR）：DO点；驱动，DCS是否给设备驱动；
2、 基础控制原理：
设备有备妥后能够驱动，驱动后设备运行。其中要加多种联锁保护。
开启故障：设备驱动后在要求时间内没有返回应答，计算机自动产生故障，报警并停止驱动；
运行故障：设备驱动后，返回应答，驱动自保，运行期间应答丢失，超出要求时间，自动产生故障，报警，停止驱动；
安全联锁：电机本身安全保护：如包含：综合故障；温度开关；速度开关；跑偏开关；撕裂等；
上位联锁：又名开启联锁，确保设备根据工艺次序开启；
下位联锁：又名运行联锁，确保设备根据工艺次序运行；以下位设备（参与次序联锁）出现异常故障，将自动联锁停止本设备驱动；
停车联锁：确保设备根据工艺次序停车；许可停车命令有效；
抖动：因为现场多种原因所引发、进入计算机系统测点信号出现异常现象。具体包含：测点信号瞬间间断、瞬间闭合、测量值超出正常范围等。
延时保护：安全联锁能够加延时输出保护；延时时间能够定为1秒或合适时间；在要求延时内测点抖动能够忽略不计，不参与联锁控制，一但超出要求时间，计算机系统将实施对应联锁控制。同理下位联锁能够加延时断开保护。
3、 组操作
将相关设备根据工艺要求合理分成若干组，进行成组控制，即成组开启、成组停车。
组九种表示方法以下：
组备妥； 组开启命令； 组开启进行； 组停车命令； 组停车进行；
组故障； 组运行； 组解锁； 组状态。
比如，依据工艺步骤，能够将粉磨工段分成若干组进行控制：
第一组：稀油站组
第二组：系统风机组
第三组：成品输送组
第四组：选粉机组
第五组：提升机组
第六组：磨主电机水电阻组
第七组：磨主电机组
第八组：喂料组
4、 解锁
解锁后电机可脱离组控制，能够单独控制开停。
5、 电机正反转
如电动液压推杆、翻板阀等，属于正反转设备。其测点包含：
备妥（RD）；正向应答（RNF）；反向应答（RNR）；正向驱动（DRF）；反向驱动（DRR）；正向限位（LMF）；反向限位（LMR）。
另外每个正反转电机应该有正反转选择（SEL）。
联锁保护：正反转电机用正反应答做保护，就是正转选择和正向应答和上或上正反转选择和反向应答和上做联锁；但电动液压推杆和闸板阀等电机应该特殊考虑，通常应该用正转限位或反转限位做联锁，但因为现场很复杂，因为多个原因，多数限位开关全部常常失灵，所以进入计算机系统限位测点极难立即、正确；这时我们在做联锁时候，就应要特殊考虑，用正反转选择做联锁保护，不要用限位做联锁，不然将会带来无须要麻烦，还有一点也应注意，通常是驱动到限位后，应答先丢失，大约2秒后，限位才上来，这期间，不应该让设备产生运行故障，所以还应该考虑时间问题。
闸板阀随组开启打开；随组停车关闭；
6、高压电机控制
高压电机和低压电机控制比较靠近，不一样是增加了部分高压控制保护：
FT1 事故跳闸
FT2 综合过电流继电器故障
FT3 失电报警
FT4 跳闸回路断线
FT5 热过载
高压电机出现故障时，能够从计算机上查找这些高压保护动作了没有。另外高压电机还增加了电机轴承、转子、定子等温度监视，当温度超出要求值时，计算机保护动作，将自动取消高压电机驱动，多种保护数值为：
轴承温度保护：75℃
定子温度保护：120℃
转子温度保护：120℃
高压风机开启加相关阀门关限位联锁为开启联锁。
7、变频电机控制
变频调速电机通常有原料选粉机、喂料皮带电机等。这些电机全部有自己变频控制装置，只需要计算机系统驱动和速度给定，且在驱动之前，速度给定要回零。
8、直流调速电机控制
窑主电机、篦冷机篦床一段、二段电机、高温风机等，能够选配直流调速电机。先驱动主回路，应答返回，根据要求时间延时，再驱动控制回路。
9、阀门控制
一、模拟量阀门：有模拟量给定和反馈；
二、混合控制阀门：是有模拟量反馈和阀门开、关驱动；
三、电动门：是电动阀门只有开和关驱动；
软件控制能够取消绝大多数硬伺服放大器及硬手操器，对电动阀门控制，常见方法是实施机构+硬伺服放大器+硬手操，然后由DCS输出4~20MA（0~10MA）信号给硬手操。MACS系统软件设计，完全能够取消硬伺服及硬手操，改由它提供软伺服+软手操替换。直接用设定值和阀门反馈进行比较，将偏差再和死区比较来决定阀门开和关，控制反馈值和设定值偏差在死区范围内。
对于行程时间在30秒以上，或定位精度不高于1%实施机构，提议：取消硬伺服及硬手操，改由MACS系统提供软伺服加软手操替换。对于行程时间在10秒以下，或定位精度高于1%实施机构，可选择使用回路控制板。
4.4 各工段控制方案
1、生料粉磨：
生料配料调速皮带秤定量给料自动控制。可取消机旁秤体控制器，由DCS完成标定、计量功效。
生料X荧光分析仪和生料配比闭环自动控制。
生料磨机负荷和产量闭环自动控制。
生料磨机出口风温和入口冷热风阀闭环自动控制。
各分组设备解/联锁启停控制及保护。
各稀油站启停控制及保护。
2、煤粉制备：
窑头和窑尾给煤自动稳流。
煤磨出口风温和入口冷热风阀闭环自动控制。
煤粉称重仓自动稳流。
各分组设备解/联锁启停控制及保护。
3、烧成窑尾：
生料均化库定时充气和卸料自动控制。
生料称重仓重量和均化库底卸料闭环自动控制。
电收尘和C1筒（或C5筒）CO含量联锁保护。
增湿塔出口温度和喷水量（或回水量）闭环自动控制。
C1筒出口风压和高温风机转速闭环自动控制。
窑尾预热器自动定时吹堵和堵料预报警。
分解炉出口温度和窑尾给煤量闭环自动控制。
各分组设备解/联锁启停控制及保护。
4、烧成窑头：
窑头罩压力和窑头排风机转速（或排风阀开度）闭环自动控制。
篦冷机一室篦下压力和篦速闭环自动控制。
各分组设备解/联锁启停控制及保护。
篦冷机灰斗卸料手自动控制。
各分组设备解/联锁启停控制及保护。
5、水泥粉磨：
水泥配料调速皮带秤定量给料自动控制。可取消机旁秤体控制器，由DCS完成标定、计量功效。
水泥磨机负荷（球磨机）和产量闭环自动控制。
辊压机启停控制及保护。
各分组设备解/联锁启停控制及保护。
各稀油站启停控制及保护。

附录
ATOX—50型水泥立磨示意图：

图9、水泥立磨图解
参考资料
1、周啸 《水泥工程》 2月第一期 主办：南京水泥工业设计研究院
2、刘志江 《新型干法水泥技术》 化学工业出版社 12月
3、苏小林 《计算机控制技术》 北京：中国电力出版社 6月
4、王爱广、王琦 《过程控制技术》 北京：化学工业出版社 8月
5、黄忠友等 《铜陵上峰水泥股份巡检操作规程》