應(yīng)用QCS生料質(zhì)量計算機控制系統(tǒng)體會
| 系統(tǒng)概況 70年代水泥研究院遼寧自動化所在琉璃河水泥廠干法生產(chǎn)線上開展的“生料配料自動控制系統(tǒng)”研究項目,于1978年通過了部級鑒定,并榮獲全國科技大會獎。六五期間,我院在消化冀東、寧國等國外引進技術(shù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)國家下達的任務(wù),進行為我國自行設(shè)計的2000t/d熟料干法工藝線配備生料質(zhì)量計算機控制系統(tǒng)的開發(fā)研究。七五期間,為解決我國中小水泥廠生料制備中的質(zhì)量問題,我院成立了QCS生料質(zhì)量自動控制系統(tǒng)研究項目課題組,專門從事中、小水泥廠的生料質(zhì)量自動控制研究與試驗工作。其成果分別在江西、廣東通過省級鑒定。 目前QCS系統(tǒng)已經(jīng)推廣到廣東、福建、海南、安徽、湖南、湖北、吉林、四川、江西、青海、黑龍江、廣西等省、市、自治區(qū)幾十條生產(chǎn)線上,在不同的工藝、原料條件下取得了較滿意的經(jīng)濟效益和社會效益。在推廣成果的同時,我們重點抓了成果的繼續(xù)開發(fā)和完善工作,使得該系統(tǒng)不斷完善、充實、日趨成熟。 2 控制原理 計算機在輸入原料石灰石、粘土、鐵粉、礦化劑等的化學(xué)成分及煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)、原料水分數(shù)據(jù)的條件下,再輸入化驗室的配方要求以后,自動進行配方計算,用線性規(guī)劃法求得石灰石、粘土、鐵粉等原料的******配比,得到生料各種化學(xué)成分的控制目標值。在生產(chǎn)過程中,每隔一定的時間取一次生料樣(一般為1h平均樣),壓片機將具有代表性的生料樣制片后,送入分析儀進行分析,得到分析結(jié)果自動(或通過鍵盤手動)進入控制機內(nèi),這時,控制機將把要求的控制目標值參數(shù)與實測值參數(shù)進行比較,然后進入配料調(diào)節(jié)算法軟件包,該軟件包輸出新的下料配比。在磨機負荷控制系統(tǒng)中,操作人員根據(jù)當時的磨機特性設(shè)定電耳的控制分貝數(shù),在一定的控制周期內(nèi)(一般5～20min),控制機實測到具有代表性的電耳實測值后,將目標值與實測值參數(shù)進行比較,然后進入負荷調(diào)節(jié)算法軟件包,該軟件包輸出新的產(chǎn)量增量?？刂扑惴ù_保磨機填充量穩(wěn)定在設(shè)定的磨音范圍內(nèi),不會出現(xiàn)因物料易磨性、水分變化導(dǎo)致空磨、飽磨等非正常工況現(xiàn)象。當控制機得到新的產(chǎn)量與新的下料配比后,根據(jù)乘法原則,得到各種原料的新的給定流量?？刂茩C與計量秤之間采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法,使通訊接口的各通道吻合。上述過程確保了生料的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)。 3 系統(tǒng)組成 QCS系統(tǒng)由下列裝備構(gòu)成 3.1 檢測機構(gòu) ①在線連續(xù)線切割自動取樣器;②制樣裝置;③成分分析儀;④磨音數(shù)字測量儀。 3.2 執(zhí)行機械 ①計量秤;②自動給定裝置。 3.3 控制機構(gòu) ①Q(mào)CS—03控制機;②顯示器;③打印機;④系統(tǒng)接口。 3.4 輔助機構(gòu) ①UPS不間斷電源;②交流電子電源 target=_blank>穩(wěn)壓電源;③儀表盤。 4 檢測機構(gòu) 4.1 分析儀 QCS系統(tǒng)根據(jù)水泥廠的規(guī)模、工藝條件、廠方要求及投資狀況分別選用:①斷續(xù)鈣、鐵分析儀;②連續(xù)鈣、鐵分析儀;③多元素分析儀。 目前中小水泥廠大部分選用了斷續(xù)鈣鐵分析儀,下面僅給出該儀器的主要技術(shù)指標:(QCS—1型分析儀)。 分析范圍:ΔCaO=5%;ΔFe2O3=3% 絕對誤差:CaO≤0.25%;Fe2O3≤0.10% 相對誤差:SCaO≤0.12%;SFe2O3≤0.05% 分析時間:64s、128s、256s任選指 指標適應(yīng):連測12次,在置信度為95%條件下。 4.2 磨音數(shù)字測量儀 磨音是一種噪音,其聲壓級約為110～120dB。選頻式聲強電耳選出磨音聲壓級級差明顯的頻段內(nèi)的信號,經(jīng)處理,能得到較可靠地反映磨機填充率參數(shù)的信號。主要技術(shù)指標: 測量范圍:60～140dB(分60、100、140以40dB間隔分三檔) 頻率范圍:40Hz～12kHz 輸出信號:0～10mA;0～5V兩種可任選 4.3 取樣器 基本要求:①有代表性;②縮分比合理;③結(jié)構(gòu)簡單;④防止潮濕結(jié)露。 5 執(zhí)行機構(gòu) 5.1 定量喂料裝置 QCS生料系統(tǒng)采用的定量喂料裝置有恒速秤、減量秤、雙懸臂秤、核子秤、調(diào)速秤等多種定量喂料秤。但根據(jù)我們的實踐經(jīng)驗,認為選用調(diào)速秤較好,該秤性能穩(wěn)定,調(diào)節(jié)特性很好。主要參數(shù)如下: 系統(tǒng)動態(tài)計量誤差≤1% 系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)誤差≤1% 皮帶寬度:400～800mm(可選) 喂料方式:連續(xù) 喂料范圍:0.2～100t/h(可選) 調(diào)速范圍:Vmin∶Vmax=1∶5 5.2 移動給定器 為了增加系統(tǒng)的可靠性,我們設(shè)計了移動給定器。當工控機萬一發(fā)生故障時,通過切換開關(guān),操作工可直接通過給定器給定各原料的配比及總產(chǎn)量。 6 控制機構(gòu) 6.1 QCS—03工業(yè)控制機 QCS系統(tǒng)可提供的控制機有兩種:①PC總線的工業(yè)控制機;②STD總線工業(yè)控制機,兩種工業(yè)控制機都具有高可靠性、高抗干擾性、易維護性。PC總線的工業(yè)控制機主機中央處理器CPU為80286芯片,STD總線的工業(yè)控制機中央處理器CPU為V40芯片。 6.2 過程控制接口裝置 該接口裝置具有模擬量輸入(16路),模擬量輸出(16路或4路),并行口輸入32路,并行口輸出32路。 7 系統(tǒng)特點 7.1 技術(shù)特點 ①軟件上吸取了國外幾家公司(日本IHI、丹麥FLS-QCX,西德POLAB及ABB-OS-CA-MLX、SINENS等)生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的優(yōu)點;②結(jié)合多年的實踐,摸索出適合我國具體國情的軟件技術(shù);③針對每個廠不同的工藝、具體的原材料狀況采用具體的調(diào)節(jié)特性,充分達到針對性強,適用性強,效果好的目的;④硬件上(在系統(tǒng)的組態(tài)上)既考慮采用國內(nèi)*********、可靠的裝備,又能根據(jù)用戶的特殊要求,靈活組態(tài),達到相對最好的使用效果;⑤重視人材培訓(xùn)。強化培訓(xùn),提高水泥廠人員素質(zhì)。隨著項目的進展,分三個階段進行三次培訓(xùn)。 7.2 技術(shù)參數(shù) 條件:①石灰石原料CaCO3波動絕對值≤3.5%,標準偏差S≤1.4%～2%; ②其它原料氧化物波動絕對值≤2% ③入磨綜合原料水分≤1.2%～1.6% ④生料均化庫均化系數(shù)≥6; ⑤對于連續(xù)式均化庫有效均化周期≥6～8h; ⑥取連續(xù)積樣且具有代表性。 效果: ①出磨生料化學(xué)成分合格率在原有基礎(chǔ)上提高20%～30%或達到60%～80%; ②出磨生料標準偏差≤0.6%～0.8%;均化系數(shù)≥2; ③出磨生料率值合格率(KH:±0.2;n、P:±0.1)達到60%～80%或在原有基礎(chǔ)上提高20%～30%; ④出磨生料三個率值標準偏差達:SKH≤0.02%～0.04%,SnP≤0.1%～0.2%; ⑤入窯生料三個率值合格率(范圍同③)達到70%～85%或原有基礎(chǔ)提高10%～15%; ⑥入窯生料三個率值標準偏差:SKH≤0.015%～0.03%,SnP≤0.05%～0.15%; ⑦磨機臺時產(chǎn)量在原有基礎(chǔ)上提高5%～20%以上。 (注:以上使用效果不是全部達到,而是根據(jù)用戶的重點要求及現(xiàn)場具體情況部分單項達到)。 7.3 硬件特點 ①系統(tǒng)內(nèi)的每一單機設(shè)備具備先進、可靠、適用性; ②保持整個系統(tǒng)設(shè)備準確度的一致性,不單純追求某一單機設(shè)備的所謂“高準確度”; ③既立足于國內(nèi)的先進、成熟技術(shù),又要考慮具體廠的實際情況。 7.4 軟件特點及功能 特點:漢字提示、圖形直觀、操作簡便,適用性強 功能: (1)配方計算(各種組分配方計算軟件包); (2)配料控制(各種配料算法控制軟件包); (3)負荷控制(各種負荷過程控制軟件包); (4)過程控制數(shù)據(jù)輸入、輸出濾波、處理; (5)人工緊急干預(yù)(修改目標值、配比、流量等非常規(guī)操作); (6)鍵盤處理(漢字、菜單提示); (7)聲光報警(飽磨、斷料、卡料等異常報警); (8)自動累計(各原料用量、總產(chǎn)量、均化庫生料量等); (9)參數(shù)修改(僅供工藝技術(shù)人員使用); (10)通 |
