一、關于中控

中控科技集團有限公司（浙大中控）是中國領先的自動化信息化技術、產品與解決方案供應商，業務涉及工廠自動化、公用工程信息化、裝備自動化等領域。

浙江中控技術有限公司是中控科技集團有限公司的核心成員企業，致力于工廠自動化業務領域控制系統的研究開發、生產制造、市場營銷及工程服務。浙大中控已經服務于全球超過3000家用戶，有近4000套控制系統穩定高效的運行在各個工業行業，涉及化工、石化、冶金、電力、建材、食品、造紙等多個領域，用戶遍及國內30個省市、自治區及東南亞、西亞、非洲等地。

在水泥行業，浙大中控有著完善的解決方案、豐富的工程實施經驗和一支具有資深行業背景的專家隊伍。客戶廣泛分布于浙江、江西、安徽、湖南、河南、山西、四川等省份，包括安徽海螺集團在內的國內數十家水泥企業均已采用浙大中控提供的控制系統和解決方案實現了對水泥生產過程的控制。

浙大中控期待著為更多的水泥生產企業提供優質的產品、完善的服務，最終為更多的水泥生產企業提高經濟效益與社會效益。

二、水泥行業簡介

水泥企業作為大規模生產的制造企業，是建材行業的三大支柱之一。我國是水泥生產大國，最近幾年連續呈現出供需兩旺的高速增長勢頭，為國民經濟持續、快速發展做出了重要貢獻。

水泥產品按用途主要分為通用水泥、專用水泥、特性水泥，其中通用水泥主要包括以下六種：普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥 、火山灰質硅酸鹽水泥、 粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。

三、水泥生產工藝簡述

水泥生產工藝的主要過程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入到高溫窯爐中用燃料將其煅燒成熟料，最后將熟料與適量石膏混合磨細制成水泥，需要經過礦山開采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅燒、熟料冷卻、水泥粉磨及成品包裝等多道工序。

圖1 新型干法水泥生產流程示意

其生產過程通常可概括為“三磨一窯”，可分為四個步驟：
1、生料制備：即將石灰質原料、粘土質原料與少量校正原料經破碎后按一定比例配合、磨細并調配為成份合適、量質均勻的生料。
2、煤粉制備：水泥生料煅燒所需的煤炭，必須制備成煤粉，提供煤粉燃燒所要求的粒度，以便于充分燃燒，得到足夠的燃燒反應能力。
3、熟料煅燒：即將生料放在水泥窯內煅燒至部分熔融以得到以 為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。
4、水泥粉磨及出廠：即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細為水泥，并包裝出廠。

四、水泥生產的控制要點及策略
水泥生產工藝設備單機容量大、生產連續性強、對快速性和協調性要求高。為了提高企業的生產效率與競爭力，自動控制的實施至關重要。浙大中控作為國內領先的自動化設備供應商，能夠很好的滿足水泥行業以開關量為主、模擬量為輔且伴有少量調節回路的控制要求。
1、 石灰石破碎及輸送系統
石灰石破碎及輸送系統設備存在工藝聯鎖關系，采用“逆流程啟動,順流程停車”原則對設備進行順序控制。
石灰石破碎及輸送系統的控制難點在于石灰石破碎機喂料量的自動控制，以破碎機功率的變化來自動調節板喂機的速度，使其速度保持在要求的范圍內運行，不致于由于板喂機速度過高而使石灰石料倉的料卸空，來料直接落在板喂機上，對設備起到一定的保護作用。
2、 生料制備系統

圖2 生料粉磨流程圖
生料制備系統的工藝流程范圍：始自原料調配站的庫底，止于生料均化庫的庫頂，包括原料調配及輸送，包括原料粉磨、生料輸送入庫。控制要點與策略如下：
■ 生料質量控制（QCS）系統
QCS系統（質量控制系統）在水泥生產中被廣泛應用。生料質量控制（QCS）系統由在線鈣鐵熒光分析儀、計算機、調速電子皮帶秤等組成。智能在線鈣鐵熒光分析儀可進行自動取樣、制樣，并進行連續測定，由QCS系統進行配料計算，并通過DCS對電子調速皮帶秤下料量進行比例調節和成分控制，使生料三率值保持在目標值附近波動，從而大幅度提高生料成分合格率和質量穩定性。浙大中控的DCS系統可實現與QCS系統的互聯，對生料質量進行有效的控制。
■ 生料粉磨負荷控制系統
生料粉磨控制系統的控制難點在于磨機的負荷控制。當入料水分、硬度發生變化時，系統通過調節入磨物料量來保證磨機處于負荷穩定的最佳粉磨狀態，避免堵磨或者空磨發生。浙大中控對負荷自控系統通常采用的調節方法有：一是設置一個入磨量常數，穩態下的選粉機回粉入磨量加新喂料量與之相等；二是以提升機功率或者磨機電耳信號分別作為主控或監控信號適時調節；三是以選粉機回粉、提升功能、電耳等信號進行數學模型分析控制或極值控制。
立磨大多采用常數控制，球磨則多采用電耳或者提升機功率信號調節。
3、 生料均化庫控制

圖3 生料均化庫流程圖
■ 生料預均化系統
生料預均化是通過控制均化庫底卸料電振機來實現的。生料預均化庫通常為長條形庫，庫底卸料電振機共26臺分為兩組，每組13臺，每臺均能單獨實現時間程序控制，兩組電振機由一臺可編程控制器（PLC）按一定時間程序進行卸料控制，從而達到不同時間進的料按一定比例預均化后進磨。
■ 生料均化系統
生料均化是靠具有一定壓力的空氣對生料進行吹射均化。通常在庫底設置了充氣裝置，采用時間順序控制策略，依據時序開停庫底充氣電磁閥，使物料流態化并翻騰攪拌，生料混和達到均化目的。
■ 計量倉料量的自動控制系統
利用計量倉的倉重信號自動調節生料庫側電動流量閥的開度，使稱重倉的料量保持穩定，從而保證計量倉下料量的穩定。
■ 生料均化庫下料控制
在生產過程中，燒成帶溫度一般要求控制在一個合適的范圍，因為它對熟料的質量至關重要。將生料量、風機風量與燒成帶溫度結合起來設定生料下料量的設定值，該系統通過自動調節，利用固體流量計的反饋值自動調節計量倉下電動流量閥的開度，使生料穩定在設定值上，從而使得入窯的生料保持穩定，最終保障窯系統的穩定運行。
4、 煤粉制備系統

圖4 煤粉制備流程圖
■ 出磨氣體溫度的自動控制
出磨氣體溫度直接關系到出磨成品水分和系統安全運轉問題。為了確保生產出合格的煤粉，同時還要保證系統溫度不能過高，控制系統中設置了磨機出口氣體溫度自動控制回路，通過改變磨機進口冷風閥門開度控制磨機出口氣體溫度穩定。
■ 磨機負荷自動控制
煤粉倉內煤粉量變化過大會影響煤粉喂料部分計量精度，在正常生產中煤粉倉中煤粉量應盡量恒定；同時也要保證磨機的正常安全運轉，防止“滿磨”。浙大中控采用了由磨機電耳信號自動調節磨頭定量給料機喂料量的自動控制回路。
5、 燒成系統

圖5 燒成窯尾流程圖
■ 分解爐喂煤量的計量與自動調節
分解爐的溫度是保證回轉窯正常運行的一個重要控制參數。在生料量不變時，燃料和空氣的混和比例必須要正確地控制。故對分解爐的溫度進行計量，以便實現優化控制，通過自動增減煤量對分解爐的溫度進行調節，使其控制在所需要的設定值上。既能使分解爐保持最高的分解率，又不使其因溫度過高而導致生料粘結，影響窯系統的正常運行。
■ 預熱器出口壓力調節
預熱器出口壓力是反應系統風量平衡的一個主要指標，主要通過調節高溫風機閥門開度來實現預熱器出口壓力的控制。
■ 預熱器自動吹掃裝置
由計算機按一定的時間順序規律定時接通相應的各級預熱器上的電磁閥，輪流打開壓縮空氣管路，對預熱器進行逐級吹掃，以防結皮堵塞影響預熱器系統的正常運行，吹掃時間人工設定，一般為5s～20s。

圖6 燒成窯頭流程圖
■ 窯頭負壓自動控制
窯頭負壓表征窯內通風及冷卻機入窯二次風之間的平衡。根據窯頭負壓自動調節電收塵器排風機進口閥門開度，以控制窯頭二次風量、窯尾三次風量、窯頭廢氣量三者的平衡，從而取得穩定煅燒和冷卻熟料之間的平衡。
■ 回轉窯的轉速控制
采用的策略是在穩定生料量、燃料量的前提下，通過對回轉窯轉速進行適當調整以維持整個窯系統的均衡穩定生產。
■ 篦冷機一、二室風量自動調節
二次空氣對于窯內燃燒的好壞、工作的穩定性和煅燒過程中的燃料消耗都有很大的影響。該系統控制目的就是通過穩定一、二室風量，從而穩定入窯新鮮空氣量，為窯的穩定運行提供條件，采取一室風量調一室風機閥門開度，二室風量調二室風機閥門開度的控制策略。
■ 篦冷機料層厚度自動調節
控制篦冷機料層厚度，一則穩定二次風溫，以穩定窯的正常運行，二則可使熟料達到最佳冷卻。因篦冷機料層厚度難以檢測，故在控制策略中采用篦下壓力調篦速，以穩定篦冷機料層厚度。對于二段式篦冷機而言，還涉及到一、二段篦速比例調節。
6、 廢氣處理系統