專利名稱：水泥熟料生產(chǎn)與余熱發(fā)電自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)化控制領(lǐng)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(yīng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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(gè)重要措施，是利用預(yù)熱器和冷卻機(jī)的低溫余熱(占水泥熟料燒成總耗熱量30%以上)進(jìn)行余熱發(fā)電的技術(shù)，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(gè)輔助工段，不可能像傳統(tǒng)電站那樣獨(dú)立運(yùn)行，不可避免地會(huì)對(duì)原有工藝流程、生產(chǎn)狀況、質(zhì)量狀況帶來(lái)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(yù)熱器的級(jí)數(shù)和增濕塔的位置等等，也會(huì)影響到發(fā)電量。由于余熱發(fā)電和熟料線屬于二個(gè)不同行業(yè)，而且在設(shè)計(jì)、建設(shè)上也是獨(dú)立的，即熟料水泥域DCS和余熱發(fā)電域DCS是二個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，目前二域操作員通過(guò)口頭或電話來(lái)了解對(duì)方生產(chǎn)數(shù)據(jù)情況，通過(guò)操作員自身的經(jīng)驗(yàn)來(lái)指揮各自生產(chǎn)，這樣的生產(chǎn)方式不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且很難在不影響熟料質(zhì)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(shè)備出現(xiàn)異常，也很難控制原料烘干的質(zhì)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(gè)工廠效益帶來(lái)負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了適應(yīng)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(dòng)強(qiáng)度，在不影響熟料質(zhì)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(yīng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，將熟料線DCS與余熱發(fā)電DCS進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)通訊聯(lián)鎖，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)分析以及盲點(diǎn)指示自動(dòng)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，達(dá)到預(yù)期目的。技術(shù)方案
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是整個(gè)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(diǎn)指示系統(tǒng)、熟料工藝質(zhì)量分析系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)接入同一工業(yè)以太網(wǎng)。 通過(guò)同一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)，各個(gè)系統(tǒng)可以進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)有效通訊，多域協(xié)調(diào)控制；盲點(diǎn)信息系統(tǒng)將采集現(xiàn)場(chǎng)局部盲點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況以及參數(shù)，通過(guò)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(dǎo)生產(chǎn)；工藝數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)記錄實(shí)時(shí)工藝參數(shù)，分工藝段和設(shè)備組生成熟料線工藝曲線與發(fā)電曲線，通過(guò)建立一個(gè)理想狀態(tài)的運(yùn)行參數(shù)模型為基礎(chǔ)，不斷根據(jù)歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)更新工藝控制規(guī)律，通過(guò)微調(diào)以及預(yù)測(cè)分析，提前進(jìn)行預(yù)警，并根據(jù)主動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)變化調(diào)節(jié)局部控制的被動(dòng)控制參數(shù)，在監(jiān)控熟料線工況的基礎(chǔ)上不改變喂煤量，自動(dòng)調(diào)節(jié)余熱發(fā)電域被動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，使得余熱發(fā)電在不提高熟料成本的基礎(chǔ)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(dòng)化強(qiáng)度，在不影響熟料質(zhì)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(dòng)強(qiáng)度，使工廠整體效益最大化。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖I水泥熟料生產(chǎn)與余熱發(fā)電自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖2數(shù)據(jù)采集以及傳遞流程。
具體實(shí)施例方式本實(shí)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(diǎn)指示系統(tǒng)、熟料工藝質(zhì)量分析系統(tǒng)構(gòu)成，各個(gè)系統(tǒng)接入同一工業(yè)以太網(wǎng)。通過(guò)同一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)，各個(gè)系統(tǒng)可以進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)有效通訊，多域協(xié)調(diào)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(jī)控制站、輔助設(shè)備控制站組成。現(xiàn)場(chǎng)控制站PS(Process Control Station)主要是由統(tǒng)一品牌的PLC以及對(duì)應(yīng)的 I/O模塊、以太網(wǎng)接口、總線接口、耦合器等組成，通過(guò)硬接線以及總線方式監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及智能儀表，數(shù)據(jù)通過(guò)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(diǎn)配置為基礎(chǔ)，按照實(shí)際料流的輸送、研磨、存儲(chǔ)、煅燒等過(guò)程細(xì)化為多個(gè)設(shè)備起停組，組態(tài)每臺(tái)設(shè)備的報(bào)警、故障、自身連鎖以及設(shè)備間連鎖，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的特征定義組運(yùn)行狀態(tài)時(shí)各個(gè)設(shè)備延時(shí)順啟、順停的連鎖條件和延時(shí)，下載至現(xiàn)場(chǎng)控制器。當(dāng)參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值，輸出報(bào)警或故障信號(hào)，延時(shí)連鎖相關(guān)設(shè)備進(jìn)行跳停、減速、 閥門關(guān)閉等操作。按照實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連鎖關(guān)系劃分為用于開(kāi)啟設(shè)備保護(hù)用的啟動(dòng)連鎖，設(shè)備運(yùn)行中自我保護(hù)用的安全連鎖，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中互相之間保護(hù)用的運(yùn)行連鎖。操作人員在操作站OS (Operate Station)上對(duì)整個(gè)工藝流程進(jìn)行監(jiān)視,在此過(guò)程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求分域、分權(quán)限控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開(kāi)停以及工藝參數(shù)的修改，指令下達(dá)至 PS進(jìn)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(jī)、局部控制站、汽輪機(jī)DEH、ETS相關(guān)控制只是簡(jiǎn)單的將影響設(shè)備運(yùn)行的一些簡(jiǎn)單信號(hào)提供給上位機(jī)，這些設(shè)備的運(yùn)行情況通過(guò)上位機(jī)很難檢測(cè)和控制，而這些設(shè)備的運(yùn)行直接連鎖到很多主機(jī)設(shè)備，造成監(jiān)控盲點(diǎn)。盲點(diǎn)指示系統(tǒng)通過(guò)PR0FIBUS-DP總線方式通訊，通過(guò)工程師站組態(tài)，直接監(jiān)視其內(nèi)部運(yùn)行情況以及相關(guān)參數(shù)，但不直接參與控制，它將相關(guān)信息直接傳輸至工藝數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過(guò)工藝數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)盲點(diǎn)設(shè)備信息進(jìn)行預(yù)處理后，將設(shè)備故障、報(bào)警信號(hào)、預(yù)報(bào)警信號(hào)及其原因以信息隊(duì)列的方式傳輸至相關(guān)操作站，以利于更迅速的找出設(shè)備事故原因并及時(shí)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(chǔ)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(guò)以太網(wǎng)從下方PS站點(diǎn)采集熟料線以及余熱發(fā)電生產(chǎn)工藝相關(guān)數(shù)據(jù)，盲點(diǎn)指示系統(tǒng)傳遞的生產(chǎn)數(shù)據(jù)后，分工段，分設(shè)備組存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；
數(shù)據(jù)分析單元首先將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)自動(dòng)生產(chǎn)實(shí)時(shí)歷史曲線，反饋至操作站用于查詢；同時(shí)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)記錄典型故障狀態(tài)時(shí)相關(guān)設(shè)備以及參數(shù)值，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)周期變化量、設(shè)備故障發(fā)生的周期性，對(duì)預(yù)期達(dá)到故障、報(bào)警點(diǎn)的參數(shù)信息反饋于操作站，用于對(duì)操作員進(jìn)行提示，以便于提前進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)整，避免造成設(shè)備故障、停機(jī)、堵料
4等事故，從而影響到整個(gè)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(jìn)行了初始化設(shè)計(jì)，以設(shè)定可調(diào)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(guān)聯(lián)性為基礎(chǔ)，根據(jù)整個(gè)工藝運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)的各個(gè)參數(shù)變化進(jìn)行分析，推理出重復(fù)性關(guān)聯(lián)的參數(shù)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)周期變化規(guī)律并自動(dòng)存儲(chǔ)和更新。作為可調(diào)節(jié)參數(shù)又細(xì)化分為主動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)和被動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，主動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)如窯喂料，磨機(jī)喂料量，是事關(guān)產(chǎn)量的參數(shù)，只可手動(dòng)調(diào)節(jié)，而被動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)如喂煤量、閥門，水泵給水，電機(jī)轉(zhuǎn)速等，都是為了實(shí)現(xiàn)改變主動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)后，維持理想狀態(tài)的工藝參數(shù)而服務(wù)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(chǔ)上的，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生改變時(shí)，所有工藝段都會(huì)受到影響，故而首先系統(tǒng)會(huì)根據(jù)生產(chǎn)工藝的參數(shù)變化來(lái)在維持熟料線各工藝段的理想工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上以調(diào)節(jié)喂煤量為主，調(diào)節(jié)局部可調(diào)參數(shù)為輔，自動(dòng)尋求一個(gè)平衡點(diǎn)；而當(dāng)某個(gè)局部主動(dòng)參數(shù)(如磨機(jī)、窯喂料量)手動(dòng)改變時(shí)，在保證其他局部工藝環(huán)境不變的情況下，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析得到的規(guī)律來(lái)預(yù)測(cè)分析并計(jì)算出達(dá)到理想工藝參數(shù)所需改變的其他工藝參數(shù)值，通過(guò)操作站將指令下達(dá)至控制站，根據(jù)實(shí)際變化曲線以及預(yù)測(cè)重新計(jì)算，如此反復(fù)來(lái)達(dá)到要求的工藝參數(shù)環(huán)境；
在熟料線主動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)改變后，余熱發(fā)電調(diào)節(jié)單元會(huì)通過(guò)自動(dòng)微調(diào)廢氣閥門、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、汽包水位等余熱發(fā)電域參數(shù)，在實(shí)時(shí)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(nèi)，使得發(fā)電量最大化。
權(quán)利要求
1.水泥熟料生產(chǎn)與余熱發(fā)電自適應(yīng)協(xié)調(diào)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(diǎn)指示系統(tǒng)、熟料工藝質(zhì)量分析系統(tǒng)，其特征是各個(gè)系統(tǒng)接入同一工業(yè)以太網(wǎng)。
全文摘要
一種水泥熟料生產(chǎn)與余熱發(fā)電自適應(yīng)協(xié)調(diào)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(diǎn)指示系統(tǒng)、熟料工藝質(zhì)量分析系統(tǒng)構(gòu)成，各個(gè)新系統(tǒng)共同接入同一工業(yè)以太網(wǎng)，通過(guò)同一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)，各個(gè)系統(tǒng)可以進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)有效通訊。其在通過(guò)盲點(diǎn)指示以及工藝數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)預(yù)測(cè)指導(dǎo)工藝人員進(jìn)行操作的同時(shí)，自動(dòng)協(xié)調(diào)局部控制，在滿足熟料工藝和不提高煤耗的前提下，調(diào)節(jié)余熱發(fā)電域參數(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電量的最大化，并且余熱發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，保證烘干原料質(zhì)量合格要求時(shí)的產(chǎn)量最大化。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102591296SQ201210049578
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者葉金輝 申請(qǐng)人:婁卡奔新能源科技發(fā)展(上海)有限公司