專利名稱：水泥熟料生產(chǎn)與余熱發(fā)電自適應協(xié)調控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于自動化控制領域，是一種涉及水泥行業(yè)熟料生產(chǎn)線與余熱發(fā)電的自適 應協(xié)調控制系統(tǒng)。
背景技術：
目前，水泥線余熱發(fā)電是水泥企業(yè)節(jié)能環(huán)保的一個重要措施，是利用預熱器和冷 卻機的低溫余熱(占水泥熟料燒成總耗熱量30%以上)進行余熱發(fā)電的技術，理論上可降 低熟料電耗60%以上。而其作為水泥熟料線的一個輔助工段，不可能像傳統(tǒng)電站那樣獨立 運行，不可避免地會對原有工藝流程、生產(chǎn)狀況、質量狀況帶來影響；另一方面，熟料水泥生 產(chǎn)異常情況，原料磨、煤磨的形式，預熱器的級數(shù)和增濕塔的位置等等，也會影響到發(fā)電量。 由于余熱發(fā)電和熟料線屬于二個不同行業(yè)，而且在設計、建設上也是獨立的，即熟料水泥域 DCS和余熱發(fā)電域DCS是二個獨立的系統(tǒng)，目前二域操作員通過口頭或電話來了解對方生 產(chǎn)數(shù)據(jù)情況，通過操作員自身的經(jīng)驗來指揮各自生產(chǎn)，這樣的生產(chǎn)方式不僅勞動強度大，而 且很難在不影響熟料質量、產(chǎn)量的情況下追求發(fā)電量的最大化，一旦余熱發(fā)電設備出現(xiàn)異 常，也很難控制原料烘干的質量和產(chǎn)量。另外一味追求發(fā)電量的最大化，很可能給整個工廠 效益帶來負面影響。
發(fā)明內容為了適應余熱發(fā)電與熟料生產(chǎn)之間的互相影響，在一定程度上降低操作員勞動強 度，在不影響熟料質量、產(chǎn)量下提高發(fā)電量，本發(fā)明提供一種水泥行業(yè)熟料生產(chǎn)線與余熱發(fā) 電的局部自適應協(xié)調控制系統(tǒng)，將熟料線DCS與余熱發(fā)電DCS進行部分數(shù)據(jù)通訊聯(lián)鎖，通過 相關數(shù)據(jù)分析以及盲點指示自動調節(jié)工藝參數(shù)，達到預期目的。技術方案本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是整個系統(tǒng)包括熟料生產(chǎn)線DCS系 統(tǒng)、余熱發(fā)電DCS系統(tǒng)、盲點指示系統(tǒng)、熟料工藝質量分析系統(tǒng)，各個系統(tǒng)接入同一工業(yè)以 太網(wǎng)。通過同一個工業(yè)以太網(wǎng)，各個系統(tǒng)可以進行部分數(shù)據(jù)點有效通訊，多域協(xié)調控制；盲 點信息系統(tǒng)將采集現(xiàn)場局部盲點設備的運行情況以及參數(shù)，通過工藝數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)分析處 理后傳輸至操作站，用于指導生產(chǎn)；工藝數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)記錄實時工藝參數(shù)，分工藝段和設備 組生成熟料線工藝曲線與發(fā)電曲線，通過建立一個理想狀態(tài)的運行參數(shù)模型為基礎，不斷 根據(jù)歷史數(shù)據(jù)自動更新工藝控制規(guī)律，通過微調以及預測分析，提前進行預警，并根據(jù)主動 調節(jié)參數(shù)變化調節(jié)局部控制的被動控制參數(shù)，在監(jiān)控熟料線工況的基礎上不改變喂煤量， 自動調節(jié)余熱發(fā)電域被動調節(jié)參數(shù)，使得余熱發(fā)電在不提高熟料成本的基礎發(fā)電量最大 化。有益效果控制更全面，更連貫，提高了整體的自動化強度，在不影響熟料質量、產(chǎn)量，不增加 生產(chǎn)成本的情況下，使發(fā)電量最大化，一定程度上減輕了操作人員的勞動強度，使工廠整體效益最大化。以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1水泥熟料生產(chǎn)與余熱發(fā)電自適應協(xié)調控制系統(tǒng)組成結構圖；圖2數(shù)據(jù)采集以及傳遞流程。
具體實施方式
本實用新型由熟料生產(chǎn)線DCS系統(tǒng)、余熱發(fā)電DCS系統(tǒng)、盲點指示系統(tǒng)、熟料工藝 質量分析系統(tǒng)構成，各個系統(tǒng)接入同一工業(yè)以太網(wǎng)。通過同一個工業(yè)以太網(wǎng)，各個系統(tǒng)可以 進行部分數(shù)據(jù)點有效通訊，多域協(xié)調控制。熟料水泥“域”由原料控制站、燒成窯尾控制站、 燒成窯頭控制站、水泥控制站組成；余熱發(fā)電“域”由鍋爐控制站、汽輪發(fā)電機控制站、輔助 設備控制站組成?，F(xiàn)場控制站PS (Process Control Mation)主要是由統(tǒng)一品牌的PLC以及對應的 I/O模塊、以太網(wǎng)接口、總線接口、耦合器等組成，通過硬接線以及總線方式監(jiān)控現(xiàn)場設備以 及智能儀表，數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳遞至數(shù)據(jù)傳遞至操作站和工藝數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。工程師站以工藝段和OS站點配置為基礎，按照實際料流的輸送、研磨、存儲、煅燒 等過程細化為多個設備起停組，組態(tài)每臺設備的報警、故障、自身連鎖以及設備間連鎖，根 據(jù)現(xiàn)場設備的特征定義組運行狀態(tài)時各個設備延時順啟、順停的連鎖條件和延時，下載至 現(xiàn)場控制器。當參數(shù)達到預設值，輸出報警或故障信號，延時連鎖相關設備進行跳停、減速、 閥門關閉等操作。按照實際情況，現(xiàn)場設備的連鎖關系劃分為用于開啟設備保護用的啟動 連鎖，設備運行中自我保護用的安全連鎖，設備運行過程中互相之間保護用的運行連鎖。操作人員在操作站OS (Operate Mation)上對整個工藝流程進行監(jiān)視，在此過程 中根據(jù)現(xiàn)場實際需求分域、分權限控制現(xiàn)場設備的開停以及工藝參數(shù)的修改，指令下達至 PS進行處理；在一般水泥企業(yè)，油站、液壓站、均化系統(tǒng)、堆取料機、局部控制站、汽輪機DEH、ETS 相關控制只是簡單的將影響設備運行的一些簡單信號提供給上位機，這些設備的運行情 況通過上位機很難檢測和控制，而這些設備的運行直接連鎖到很多主機設備，造成監(jiān)控盲 點。盲點指示系統(tǒng)通過PR0FIBUS-DP總線方式通訊，通過工程師站組態(tài)，直接監(jiān)視其內部運 行情況以及相關參數(shù)，但不直接參與控制，它將相關信息直接傳輸至工藝數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通 過工藝數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對盲點設備信息進行預處理后，將設備故障、報警信號、預報警信號及 其原因以信息隊列的方式傳輸至相關操作站，以利于更迅速的找出設備事故原因并及時處 理。生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)包括信息采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)分析單元，其執(zhí)行步驟 如下信息采集單元通過以太網(wǎng)從下方PS站點采集熟料線以及余熱發(fā)電生產(chǎn)工藝相關數(shù) 據(jù)，盲點指示系統(tǒng)傳遞的生產(chǎn)數(shù)據(jù)后，分工段，分設備組存儲至數(shù)據(jù)存儲單元；數(shù)據(jù)分析單元首先將數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)自動生產(chǎn)實時歷史曲線，反饋至操作站 用于查詢；同時，生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)記錄典型故障狀態(tài)時相關設備以及參數(shù)值，根據(jù)檢測 數(shù)據(jù)周期變化量、設備故障發(fā)生的周期性，對預期達到故障、報警點的參數(shù)信息反饋于操作站，用于對操作員進行提示，以便于提前進行工藝參數(shù)調整，避免造成設備故障、停機、堵料 等事故，從而影響到整個工廠的產(chǎn)能；熟料工藝監(jiān)控單元根據(jù)水泥企業(yè)熟料線以及余熱發(fā)電工藝體系進行了初始化設 計，以設定可調節(jié)參數(shù)、理想狀態(tài)的生產(chǎn)工藝參數(shù)要求以及工藝參數(shù)關聯(lián)性為基礎，根據(jù)整 個工藝運行穩(wěn)定時的各個參數(shù)變化進行分析，推理出重復性關聯(lián)的參數(shù)，計算出對應的工 藝參數(shù)周期變化規(guī)律并自動存儲和更新。作為可調節(jié)參數(shù)又細化分為主動調節(jié)參數(shù)和被動 調節(jié)參數(shù)，主動調節(jié)參數(shù)如窯喂料，磨機喂料量，是事關產(chǎn)量的參數(shù)，只可手動調節(jié)，而被動 調節(jié)參數(shù)如喂煤量、閥門，水泵給水，電機轉速等，都是為了實現(xiàn)改變主動調節(jié)參數(shù)后，維持 理想狀態(tài)的工藝參數(shù)而服務的。熟料線生產(chǎn)以及余熱發(fā)電都是建立在煤燃燒產(chǎn)生的熱能 分配的基礎上的，當煤質發(fā)生改變時，所有工藝段都會受到影響，故而首先系統(tǒng)會根據(jù)生產(chǎn) 工藝的參數(shù)變化來在維持熟料線各工藝段的理想工藝參數(shù)的基礎上以調節(jié)喂煤量為主，調 節(jié)局部可調參數(shù)為輔，自動尋求一個平衡點；而當某個局部主動參數(shù)(如磨機、窯喂料量) 手動改變時，在保證其他局部工藝環(huán)境不變的情況下，系統(tǒng)會根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析得到的規(guī) 律來預測分析并計算出達到理想工藝參數(shù)所需改變的其他工藝參數(shù)值，通過操作站將指令 下達至控制站，根據(jù)實際變化曲線以及預測重新計算，如此反復來達到要求的工藝參數(shù)環(huán) 境；在熟料線主動調節(jié)參數(shù)改變后，余熱發(fā)電調節(jié)單元會通過自動微調廢氣閥門、汽 輪機轉速、汽包水位等余熱發(fā)電域參數(shù)，在實時監(jiān)控熟料燒成的工藝參數(shù)變化和保證熟料 生產(chǎn)的工藝環(huán)境的的范圍內，使得發(fā)電量最大化。
權利要求1.水泥熟料生產(chǎn)與余熱發(fā)電自適應協(xié)調控制系統(tǒng)，包括熟料生產(chǎn)線DCS系統(tǒng)、余熱發(fā) 電DCS系統(tǒng)、盲點指示系統(tǒng)、熟料工藝質量分析系統(tǒng)，其特征是各個系統(tǒng)接入同一工業(yè)以太 網(wǎng)。
專利摘要一種水泥熟料生產(chǎn)與余熱發(fā)電自適應協(xié)調控制系統(tǒng)，它由熟料生產(chǎn)線DCS系統(tǒng)、余熱發(fā)電DCS系統(tǒng)、盲點指示系統(tǒng)、熟料工藝質量分析系統(tǒng)構成，各個新系統(tǒng)共同接入同一工業(yè)以太網(wǎng)，通過同一個工業(yè)以太網(wǎng)，各個系統(tǒng)可以進行部分數(shù)據(jù)點有效通訊。其在通過盲點指示以及工藝數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)預測指導工藝人員進行操作的同時，自動協(xié)調局部控制，在滿足熟料工藝和不提高煤耗的前提下，調節(jié)余熱發(fā)電域參數(shù)，實現(xiàn)發(fā)電量的最大化，并且余熱發(fā)電設備出現(xiàn)異常情況時，保證烘干原料質量合格要求時的產(chǎn)量最大化。
文檔編號G05B19/418GK201926899SQ20102051334
公開日2011年8月10日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權日2010年8月30日
發(fā)明者葉金輝 申請人:葉金輝