水泥熟料生产与余热发电自适应协调控制系统技术方案

一种水泥熟料生产与余热发电自适应协调控制系统，它由熟料生产线DCS系统、余热发电DCS系统、盲点指示系统、熟料工艺质量分析系统构成，各个新系统共同接入同一工业以太网，通过同一个工业以太网，各个系统可以进行部分数据点有效通讯。其在通过盲点指示以及工艺数据分析系统预测指导工艺人员进行操作的同时，自动协调局部控制，在满足熟料工艺和不提高煤耗的前提下，调节余热发电域参数，实现发电量的最大化，并且余热发电设备出现异常情况时，保证烘干原料质量合格要求时的产量最大化。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动化控制领域，是一种涉及水泥行业熟料生产线与余热发电的自适 应协调控制系统。
技术介绍
目前，水泥线余热发电是水泥企业节能环保的一个重要措施，是利用预热器和冷 却机的低温余热(占水泥熟料烧成总耗热量30%以上)进行余热发电的技术，理论上可降 低熟料电耗60%以上。而其作为水泥熟料线的一个辅助工段，不可能像传统电站那样独立 运行，不可避免地会对原有工艺流程、生产状况、质量状况带来影响；另一方面，熟料水泥生 产异常情况，原料磨、煤磨的形式，预热器的级数和增湿塔的位置等等，也会影响到发电量。 由于余热发电和熟料线属于二个不同行业，而且在设计、建设上也是独立的，即熟料水泥域 DCS和余热发电域DCS是二个独立的系统，目前二域操作员通过口头或电话来了解对方生 产数据情况，通过操作员自身的经验来指挥各自生产，这样的生产方式不仅劳动强度大，而 且很难在不影响熟料质量、产量的情况下追求发电量的最大化，一旦余热发电设备出现异 常，也很难控制原料烘干的质量和产量。另外一味追求发电量的最大化，很可能给整个工厂 效益带来负面影响。
技术实现思路
为了适应余热发电与熟料生产之间的互相影响，在一定程度上降低操作员劳动强 度，在不影响熟料质量、产量下提高发电量，本专利技术提供一种水泥行业熟料生产线与余热发 电的局部自适应协调控制系统，将熟料线DCS与余热发电DCS进行部分数据通讯联锁，通过 相关数据分析以及盲点指示自动调节工艺参数，达到预期目的。技术方案本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是整个系统包括熟料生产线DCS系 统、余热发电DCS系统、盲点指示系统、熟料工艺质量分析系统，各个系统接入同一工业以 太网。通过同一个工业以太网，各个系统可以进行部分数据点有效通讯，多域协调控制；盲 点信息系统将采集现场局部盲点设备的运行情况以及参数，通过工艺数据分析系统分析处 理后传输至操作站，用于指导生产；工艺数据分析系统记录实时工艺参数，分工艺段和设备 组生成熟料线工艺曲线与发电曲线，通过建立一个理想状态的运行参数模型为基础，不断 根据历史数据自动更新工艺控制规律，通过微调以及预测分析，提前进行预警，并根据主动 调节参数变化调节局部控制的被动控制参数，在监控熟料线工况的基础上不改变喂煤量， 自动调节余热发电域被动调节参数，使得余热发电在不提高熟料成本的基础发电量最大 化。有益效果控制更全面，更连贯，提高了整体的自动化强度，在不影响熟料质量、产量，不增加 生产成本的情况下，使发电量最大化，一定程度上减轻了操作人员的劳动强度，使工厂整体效益最大化。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1水泥熟料生产与余热发电自适应协调控制系统组成结构图；图2数据采集以及传递流程。具体实施方式本技术由熟料生产线DCS系统、余热发电DCS系统、盲点指示系统、熟料工艺 质量分析系统构成，各个系统接入同一工业以太网。通过同一个工业以太网，各个系统可以 进行部分数据点有效通讯，多域协调控制。熟料水泥“域”由原料控制站、烧成窑尾控制站、 烧成窑头控制站、水泥控制站组成；余热发电“域”由锅炉控制站、汽轮发电机控制站、辅助 设备控制站组成。现场控制站PS (Process Control Mation)主要是由统一品牌的PLC以及对应的 I/O模块、以太网接口、总线接口、耦合器等组成，通过硬接线以及总线方式监控现场设备以 及智能仪表，数据通过以太网传递至数据传递至操作站和工艺数据分析系统。工程师站以工艺段和OS站点配置为基础，按照实际料流的输送、研磨、存储、煅烧 等过程细化为多个设备起停组，组态每台设备的报警、故障、自身连锁以及设备间连锁，根 据现场设备的特征定义组运行状态时各个设备延时顺启、顺停的连锁条件和延时，下载至 现场控制器。当参数达到预设值，输出报警或故障信号，延时连锁相关设备进行跳停、减速、 阀门关闭等操作。按照实际情况，现场设备的连锁关系划分为用于开启设备保护用的启动 连锁，设备运行中自我保护用的安全连锁，设备运行过程中互相之间保护用的运行连锁。操作人员在操作站OS (Operate Mation)上对整个工艺流程进行监视，在此过程 中根据现场实际需求分域、分权限控制现场设备的开停以及工艺参数的修改，指令下达至 PS进行处理；在一般水泥企业，油站、液压站、均化系统、堆取料机、局部控制站、汽轮机DEH、ETS 相关控制只是简单的将影响设备运行的一些简单信号提供给上位机，这些设备的运行情 况通过上位机很难检测和控制，而这些设备的运行直接连锁到很多主机设备，造成监控盲 点。盲点指示系统通过PR0FIBUS-DP总线方式通讯，通过工程师站组态，直接监视其内部运 行情况以及相关参数，但不直接参与控制，它将相关信息直接传输至工艺数据分析系统，通 过工艺数据分析系统对盲点设备信息进行预处理后，将设备故障、报警信号、预报警信号及 其原因以信息队列的方式传输至相关操作站，以利于更迅速的找出设备事故原因并及时处 理。生产数据分析系统包括信息采集单元、数据存储单元、数据分析单元，其执行步骤 如下信息采集单元通过以太网从下方PS站点采集熟料线以及余热发电生产工艺相关数 据，盲点指示系统传递的生产数据后，分工段，分设备组存储至数据存储单元；数据分析单元首先将数据存储单元的数据自动生产实时历史曲线，反馈至操作站 用于查询；同时，生产数据分析系统记录典型故障状态时相关设备以及参数值，根据检测 数据周期变化量、设备故障发生的周期性，对预期达到故障、报警点的参数信息反馈于操作站，用于对操作员进行提示，以便于提前进行工艺参数调整，避免造成设备故障、停机、堵料 等事故，从而影响到整个工厂的产能；熟料工艺监控单元根据水泥企业熟料线以及余热发电工艺体系进行了初始化设 计，以设定可调节参数、理想状态的生产工艺参数要求以及工艺参数关联性为基础，根据整 个工艺运行稳定时的各个参数变化进行分析，推理出重复性关联的参数，计算出对应的工 艺参数周期变化规律并自动存储和更新。作为可调节参数又细化分为主动调节参数和被动 调节参数，主动调节参数如窑喂料，磨机喂料量，是事关产量的参数，只可手动调节，而被动 调节参数如喂煤量、阀门，水泵给水，电机转速等，都是为了实现改变主动调节参数后，维持 理想状态的工艺参数而服务的。熟料线生产以及余热发电都是建立在煤燃烧产生的热能 分配的基础上的，当煤质发生改变时，所有工艺段都会受到影响，故而首先系统会根据生产 工艺的参数变化来在维持熟料线各工艺段的理想工艺参数的基础上以调节喂煤量为主，调 节局部可调参数为辅，自动寻求一个平衡点；而当某个局部主动参数(如磨机、窑喂料量) 手动改变时，在保证其他局部工艺环境不变的情况下，系统会根据历史数据分析得到的规 律来预测分析并计算出达到理想工艺参数所需改变的其他工艺参数值，通过操作站将指令 下达至控制站，根据实际变化曲线以及预测重新计算，如此反复来达到要求的工艺参数环 境；在熟料线主动调节参数改变后，余热发电调节单元会通过自动微调废气阀门、汽 轮机转速、汽包水位等余热发电域参数，在实时监控熟料烧成的工艺参数变化和保证熟料 生产的工艺环境的的范围内，使得发电量最大化。权利要求1.水泥熟料生产与余热发电自适应协调控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．水泥熟料生产与余热发电自适应协调控制系统，包括熟料生产线ＤＣＳ系统、余热发电ＤＣＳ系统、盲点指示系统、熟料工艺质量分析系统，其特征是各个系统接入同一工业以太网。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶金辉，
申请(专利权)人：叶金辉，
类型：实用新型
国别省市：34