水泥廠水池自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化改造

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摘要：水泥廠循環(huán)水系統(tǒng)不能實現(xiàn)自動化控制，每次開機都需要工人到現(xiàn)場灌水手動開泵、調節(jié)閥門開度等，因調整閥門數(shù)量較多，經常出現(xiàn)控制效果不理想的狀況，水池滿水、缺水、備用泵啟動時間長且勞動強大，甚至造成空壓機高溫保護停機，中斷回轉窯和磨機的正常運行。將冷卻循環(huán)水系統(tǒng)由手動控制技改為自動化控制，不僅提升了工廠自動化控制水平，還減輕了崗位人員現(xiàn)場巡檢及開停機的勞動強度。

關鍵詞：電動調節(jié)；水位自動調節(jié)；無線遠程開停機；集中控制

引言

生產線設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，會引起主機設備高溫異常停機，設備的安全穩(wěn)定連續(xù)運行也將成為空談。某公司水泥生產線循環(huán)水來自人工湖，冷卻效果差且管道內水草、貝殼等雜物多，易造成設備堵塞導致設備高溫。為提升供水質量，改善循環(huán)水質，公司決定增設2×400m3冷卻循環(huán)水池，實現(xiàn)2用1備的方式運行，改造完成后水質明顯改善，但循環(huán)水系統(tǒng)仍不能實現(xiàn)自動化控制，每次開機都需要工人到現(xiàn)場灌水手動開泵、調節(jié)閥門開度等，因調整閥門數(shù)量較多，經常出現(xiàn)控制效果不理想的狀況，水池滿水、缺水、備用泵啟動時間長且勞動強度大，甚至造成空壓機高溫保護停機，中斷回轉窯和磨機的正常運行。為了有效控制循環(huán)水的可靠保供，保證設備安全、穩(wěn)定、高效運行，公司組織多次研討，決定對控制環(huán)節(jié)進行技術創(chuàng)新，利用新增循環(huán)水池改造契機，對原手動開機技改為由DCS系統(tǒng)遠程控制來實現(xiàn)開停機，并利用液位和無線通訊技術來控制補水泵的自動開停，實現(xiàn)對循環(huán)水的自動化控制。

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。因原設計的循環(huán)水系統(tǒng)不能實現(xiàn)自動化控制，為確保系統(tǒng)正常運行，每班安排專人對系統(tǒng)進行檢查，水位檢查、補水水泵開機、循環(huán)水壓等均由人工操作手動閥門控制，操作人員勞動強度大，且易因一時疏忽造成水池抽干或池滿溢水，從自吸泵啟動到正常供水時間長達25min，給公司的安全穩(wěn)定生產造成嚴重影響。

2自動化控制系統(tǒng)技改

2.1控制系統(tǒng)技改方案

（1）將原手動閥改為D941S電動閥，該電動閥適應于380/220/110V交流電源驅動，以4～20mA電流信號或0～10VDC電壓信號為控制信號，可以使閥門自由調節(jié)到所需位置，為自動控制提供了有利條件。（2）將現(xiàn)場電動閥給定、反饋及其輔助信號控制部分接入生產線中央控制系統(tǒng)，實現(xiàn)后臺遠程控制。（3）加裝兩臺高性能擴散硅壓阻式壓力傳感器作為測量元件，用于準確測量與液位深度成正比的液體靜壓力，并經過信號調理電路轉換成標準（電流或電壓）信號輸出，建立輸出信號與液體深度的線性對應關系，實現(xiàn)對液體深度的測量，同時，該液位計轉化的電流信號可遠傳至操作控制室，供二次儀表或計算機進行集中顯示、報警或自動控制。（4）加裝兩臺Pt100熱電阻監(jiān)測循環(huán)水回水溫度，并將信號接至中控，依據(jù)設定溫度實現(xiàn)自動控制冷卻風扇。（5）利用無線通訊技術控制1.2km外的水源地補水泵開停機操作，實現(xiàn)遠距離控制。循環(huán)水系統(tǒng)自動化控制技改原理見圖2。

2.2控制系統(tǒng)實施措施

（1）冷卻循環(huán)水開機運行后水池的液位變送器對水池液位進行實時數(shù)據(jù)采樣，傳輸至系統(tǒng)DCS，根據(jù)設定的液位值自動調節(jié)補水閥門，如：當液位高高報2.7m時自動停止水泵補水；當液位低報2m時自動開啟水泵補水，從而達到液位自動控制目的。（2）中控操作員根據(jù)管道上檢測反饋壓力顯示值，可以自動調節(jié)現(xiàn)場電動閥門大小，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)，與設定的目標溫度值進行比較，當溫度低報時自動停一臺冷卻風扇；當溫度低低報20℃時兩臺冷卻風扇全部自動停止；當循環(huán)水溫度達到25℃時自動開啟一臺冷卻風扇；當循環(huán)水溫度高高報35℃時自動開啟兩臺冷卻風扇增加風量調節(jié)水溫，從而達到水池水溫自動調控目的。（4）為縮短自吸循環(huán)水泵供水時間，在水泵入口增加了灌水電動閥門及供水管道，啟動泵時向泵內灌水，減少泵排空時間，即減少啟動時間，正常工作情況下電動閥門遠程關閉，且不再需要人工進行現(xiàn)場操作。

3結束語

本次技改實現(xiàn)了如下目標：（1）電控自動調節(jié)，減輕勞動強度。循環(huán)水技改后實現(xiàn)根據(jù)水壓、流量、液位等情況遠程電控調節(jié)，無需現(xiàn)場巡檢人員參與檢查和調整，大幅度減輕員工的勞動強度。（2）縮短啟動時間。實現(xiàn)了水泵開機過程全部中控遠程控制，開機遠程按比例調節(jié)控制灌水，將啟動時間由原25min縮短到3min，有效縮短開機時間。（3）恒溫控制節(jié)能降耗。實現(xiàn)水池回水溫度和冷卻風扇電機自動控制，水池液位和水泵自動控制，做到水池回水溫度、水池液位控制在目標范圍內，達到節(jié)水、節(jié)能目的。（4）實現(xiàn)自動控制。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)技改使電氣控制進一步系統(tǒng)化、模塊化、自動化。

作者：齊乃彬 申引峰 單位：安徽海螺建材設計研究院有限責任公司