水泥廠水池自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化改造
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摘要：水泥廠循環(huán)水系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，每次開機(jī)都需要工人到現(xiàn)場灌水手動(dòng)開泵、調(diào)節(jié)閥門開度等，因調(diào)整閥門數(shù)量較多，經(jīng)常出現(xiàn)控制效果不理想的狀況，水池滿水、缺水、備用泵啟動(dòng)時(shí)間長且勞動(dòng)強(qiáng)大，甚至造成空壓機(jī)高溫保護(hù)停機(jī)，中斷回轉(zhuǎn)窯和磨機(jī)的正常運(yùn)行。將冷卻循環(huán)水系統(tǒng)由手動(dòng)控制技改為自動(dòng)化控制，不僅提升了工廠自動(dòng)化控制水平，還減輕了崗位人員現(xiàn)場巡檢及開停機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)調(diào)節(jié)；水位自動(dòng)調(diào)節(jié)；無線遠(yuǎn)程開停機(jī)；集中控制
引言
生產(chǎn)線設(shè)備的冷卻需要大量的循環(huán)冷卻水，如果供水不穩(wěn)定或者斷水，會(huì)引起主機(jī)設(shè)備高溫異常停機(jī)，設(shè)備的安全穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行也將成為空談。某公司水泥生產(chǎn)線循環(huán)水來自人工湖，冷卻效果差且管道內(nèi)水草、貝殼等雜物多，易造成設(shè)備堵塞導(dǎo)致設(shè)備高溫。為提升供水質(zhì)量，改善循環(huán)水質(zhì)，公司決定增設(shè)2×400m3冷卻循環(huán)水池，實(shí)現(xiàn)2用1備的方式運(yùn)行，改造完成后水質(zhì)明顯改善，但循環(huán)水系統(tǒng)仍不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，每次開機(jī)都需要工人到現(xiàn)場灌水手動(dòng)開泵、調(diào)節(jié)閥門開度等，因調(diào)整閥門數(shù)量較多，經(jīng)常出現(xiàn)控制效果不理想的狀況，水池滿水、缺水、備用泵啟動(dòng)時(shí)間長且勞動(dòng)強(qiáng)度大，甚至造成空壓機(jī)高溫保護(hù)停機(jī)，中斷回轉(zhuǎn)窯和磨機(jī)的正常運(yùn)行。為了有效控制循環(huán)水的可靠保供，保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，公司組織多次研討，決定對控制環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，利用新增循環(huán)水池改造契機(jī)，對原手動(dòng)開機(jī)技改為由DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制來實(shí)現(xiàn)開停機(jī)，并利用液位和無線通訊技術(shù)來控制補(bǔ)水泵的自動(dòng)開停，實(shí)現(xiàn)對循環(huán)水的自動(dòng)化控制。
1技改前循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程及存在問題
技改前循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程見圖1。因原設(shè)計(jì)的循環(huán)水系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，為確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，每班安排專人對系統(tǒng)進(jìn)行檢查，水位檢查、補(bǔ)水水泵開機(jī)、循環(huán)水壓等均由人工操作手動(dòng)閥門控制，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，且易因一時(shí)疏忽造成水池抽干或池滿溢水，從自吸泵啟動(dòng)到正常供水時(shí)間長達(dá)25min，給公司的安全穩(wěn)定生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。
2自動(dòng)化控制系統(tǒng)技改
2.1控制系統(tǒng)技改方案
（1）將原手動(dòng)閥改為D941S電動(dòng)閥，該電動(dòng)閥適應(yīng)于380/220/110V交流電源驅(qū)動(dòng)，以4～20mA電流信號(hào)或0～10VDC電壓信號(hào)為控制信號(hào)，可以使閥門自由調(diào)節(jié)到所需位置，為自動(dòng)控制提供了有利條件。（2）將現(xiàn)場電動(dòng)閥給定、反饋及其輔助信號(hào)控制部分接入生產(chǎn)線中央控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)遠(yuǎn)程控制。（3）加裝兩臺(tái)高性能擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器作為測量元件，用于準(zhǔn)確測量與液位深度成正比的液體靜壓力，并經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)（電流或電壓）信號(hào)輸出，建立輸出信號(hào)與液體深度的線性對應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對液體深度的測量，同時(shí)，該液位計(jì)轉(zhuǎn)化的電流信號(hào)可遠(yuǎn)傳至操作控制室，供二次儀表或計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中顯示、報(bào)警或自動(dòng)控制。（4）加裝兩臺(tái)Pt100熱電阻監(jiān)測循環(huán)水回水溫度，并將信號(hào)接至中控，依據(jù)設(shè)定溫度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制冷卻風(fēng)扇。（5）利用無線通訊技術(shù)控制1.2km外的水源地補(bǔ)水泵開停機(jī)操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。循環(huán)水系統(tǒng)自動(dòng)化控制技改原理見圖2。
2.2控制系統(tǒng)實(shí)施措施
（1）冷卻循環(huán)水開機(jī)運(yùn)行后水池的液位變送器對水池液位進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣，傳輸至系統(tǒng)DCS，根據(jù)設(shè)定的液位值自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)水閥門，如：當(dāng)液位高高報(bào)2.7m時(shí)自動(dòng)停止水泵補(bǔ)水；當(dāng)液位低報(bào)2m時(shí)自動(dòng)開啟水泵補(bǔ)水，從而達(dá)到液位自動(dòng)控制目的。（2）中控操作員根據(jù)管道上檢測反饋壓力顯示值，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)現(xiàn)場電動(dòng)閥門大小，從而確保循環(huán)水流量、水壓穩(wěn)定。（3）對回水池增加溫度數(shù)據(jù)采集，傳輸至DCS系統(tǒng)，與設(shè)定的目標(biāo)溫度值進(jìn)行比較，當(dāng)溫度低報(bào)時(shí)自動(dòng)停一臺(tái)冷卻風(fēng)扇；當(dāng)溫度低低報(bào)20℃時(shí)兩臺(tái)冷卻風(fēng)扇全部自動(dòng)停止；當(dāng)循環(huán)水溫度達(dá)到25℃時(shí)自動(dòng)開啟一臺(tái)冷卻風(fēng)扇；當(dāng)循環(huán)水溫度高高報(bào)35℃時(shí)自動(dòng)開啟兩臺(tái)冷卻風(fēng)扇增加風(fēng)量調(diào)節(jié)水溫，從而達(dá)到水池水溫自動(dòng)調(diào)控目的。（4）為縮短自吸循環(huán)水泵供水時(shí)間，在水泵入口增加了灌水電動(dòng)閥門及供水管道，啟動(dòng)泵時(shí)向泵內(nèi)灌水，減少泵排空時(shí)間，即減少啟動(dòng)時(shí)間，正常工作情況下電動(dòng)閥門遠(yuǎn)程關(guān)閉，且不再需要人工進(jìn)行現(xiàn)場操作。
3結(jié)束語
本次技改實(shí)現(xiàn)了如下目標(biāo)：（1）電控自動(dòng)調(diào)節(jié)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。循環(huán)水技改后實(shí)現(xiàn)根據(jù)水壓、流量、液位等情況遠(yuǎn)程電控調(diào)節(jié)，無需現(xiàn)場巡檢人員參與檢查和調(diào)整，大幅度減輕員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。（2）縮短啟動(dòng)時(shí)間。實(shí)現(xiàn)了水泵開機(jī)過程全部中控遠(yuǎn)程控制，開機(jī)遠(yuǎn)程按比例調(diào)節(jié)控制灌水，將啟動(dòng)時(shí)間由原25min縮短到3min，有效縮短開機(jī)時(shí)間。（3）恒溫控制節(jié)能降耗。實(shí)現(xiàn)水池回水溫度和冷卻風(fēng)扇電機(jī)自動(dòng)控制，水池液位和水泵自動(dòng)控制，做到水池回水溫度、水池液位控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，達(dá)到節(jié)水、節(jié)能目的。（4）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。該系統(tǒng)的操作非常方便，凡是需要優(yōu)化的參數(shù)均可以在中央控制室操作站界面直接輸入，此次循環(huán)水系統(tǒng)技改使電氣控制進(jìn)一步系統(tǒng)化、模塊化、自動(dòng)化。
作者：齊乃彬 申引峰 單位：安徽海螺建材設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司