大數據應用水泥生產成本管控實時考核系統

陳樹國

(海拉爾蒙西水泥有限公司，內蒙古 呼倫貝爾 021011)

水泥生產過程中利用DCS系統實時采集生產數據進行儲存，可以根據化驗室下達的質量配比指標進行比較計算，計算出本班的能耗及生產成本控制情況進行考核，把考核的產量、設備電耗、煤耗、混合材摻加量及每時每班的產質量數據生成報表顯示出來，利用DCS系統進行組態用累計功能塊進行每班產量累計，由系統自動生成數據并且存檔備查。數據是最公平的，也是最沒有爭議的評價方式，及時、公正地對中控操作員本班8h的工作績效進行評估，肯定成績，更好地做到成本管控和節能降耗工作。

1 實時數據考核的重要意義

隨著我國的工業自動化控制水平逐步提高，企業之間競爭趨勢較為激烈。通過企業能耗指標對標，查找自己的不足，進行改進，促使企業節能降耗，降低生產成本，是今后生產管理的重要環節。利用數據實時采集考核系統能夠在最短的時間內分析出生產中的不足，及時進行調整，使設備運行始終在最佳狀態。

2 利用數據實時考核系統應用生產運行

2.1 熟料燒成系統電耗管理

DCS系統實時采集高溫風機、窯頭風機、窯尾排風機、窯頭變壓器、窯尾變壓器、生料變壓器的電量，由系統運算出熟料燒成用電設備功率進行相加，得出總功率。入窯給料系統由8個流量閥往均化庫小倉入料，由倉重傳感器計量，將數值傳輸至DCS系統，生料進入緩沖倉重量80%時給料系統停止喂料，當緩沖倉重量下降50%時給料系統自動給料，緩沖倉保持在設定的重量范圍內起到穩定物料作用。投料時由7號固體流量計下料至入窯提升機，計量數據傳送至DCS系統進行比較運算。由系統調用均化庫下入窯固體流量計瞬時流量進行公式計算，計算出每時每刻的產量和電耗。計算公式為：電耗=總功率(有功功率)/產量×系數。根據實時數據參數及時地進行分析和調整，保障工藝煅燒時熟料強度、質量和產量。

2.2 煤耗管理系統

海拉爾蒙西水泥有限公司使用兩種煤，分別是褐煤和煙煤，褐煤發熱量為15 488kJ～15 906kJ，煙煤發熱量為21 348kJ～22 185kJ，生產中由煤管磨系統設備生產煙煤，煤磨電力室實現獨立計量數據實時傳送到DCS后臺進行數據儲存。磨機生產出合格的煤粉進入煤粉倉后，由煤粉秤按設定值向窯頭送煤煅燒，根據窯頭測溫系統實現自動控制給煤量，由事先編程好的程序進行運算，根據系統溫度的反饋自動加減給煤量，給煤量精確到0.01t，進行自動加煤和減煤達到工況最佳用煤量。煤立磨系統設備生產褐煤煤粉，因褐煤生產中易燃易爆危險性較高，要求系統含氧量控制在最低水平，由一氧化碳及氧氣分析儀對煤粉倉、主收塵器壓縮空氣使用氮氣減少氧含量，生產過程中一氧化碳含量和氧氣含量將數據傳送到DCS系統進行比較分析。當指標超過設定范圍時系統自動發出聲光報警并啟動二氧化碳滅火系統。煤立磨電力室實現獨立計量數據實時傳送到DCS后臺進行數據儲存。磨機生產出合格的煤粉進入煤粉倉后，由窯尾煤粉秤按設定值向預熱器輸送煤粉進行煅燒，根據預熱器測溫系統實現自動控制給煤量，由編程好的程序進行運算根據系統溫度的反饋自動加減給煤量，給煤量精確到0.01t進行自動加煤和減煤滿足工況最佳用煤量。窯頭煤粉秤、窯尾煤粉秤瞬時流量數據采集到DCS系統，分別計算出窯尾的用量(褐煤)和窯頭的用量(煙煤)數據保存到系統中，根據7號固體流量計瞬時流量和累計數據進行運算，分別計算出褐煤、煙煤生產每噸熟料的煤耗。將實時數據煤耗進行對標，看是否達到最佳值。

2.3 生料磨系統進行電耗、產量考核

生料配料系統由5臺配料秤進行配比，將生料輸送至生料磨進行研磨，成品進入生料均化庫。計算公式為：電耗=總功率(有功功率)/產量×系數。

2.4 水泥磨系統電耗、產量、混合材摻加量

水泥磨系統擁有2臺水泥磨，其主機設備由1號、2號水泥磨機，1號、2號通風機，水泥磨供電變壓器及輔助設備組成。運行功率負荷由計量表傳送至DCS后臺進行累計儲存。由配料站總量瞬時流量進行數學計算，計算出每時每刻的產量和電耗。計算公式為：電耗=總功率(有功功率)/產量×系數。水泥磨的配料系統由配料站1號、2號熟料皮帶計量秤、1號、2號粉煤灰計量秤、石膏秤、1號、2號混合材秤組成配料系統。根據化驗室下達的質量控制單進行配料，由配料站設備熟料秤、混合材秤、石膏秤、粉煤灰秤計量設備輸送至水泥磨進行研磨。DCS系統采集每臺計量秤累計瞬時流量，通過運算的方式將每個班使用的熟料用量，混合材、石膏用量、粉煤灰用量進行數據儲存，依靠系統組態設計好的計算方式分別計算出混合材、熟料的用量總和。根據化驗室的配比進行計算混合材的摻加量，通過數據采集指標進行分析，看熟料與混合材的摻加量是否達到預定的考核規定，每小時及本班摻加了多少噸混合材，多加了幾噸熟料，從報表中可以直接看到。做到及時調整控制成本費用，達到考核的目的。

3 利用現有的DCS系統進行改造，為企業節約資金

直接效益：購置一套電能管理系統需要90萬元左右，利用現有的DCS系統和變電站后臺系統就能實現電能管理工作(直接節約購置資金90萬元)。

生產管理實時考核系統的間接效益：

熟料系統電耗。總有功功率9 800kW·h，窯系統3 000kW·h、每小時節約100kW；生料磨系統3 500kW·h，每小時節約80kW，煤磨系統2 000kW·h；每小時節約30kW。每小時節約210kW，210×0.48元×24=2 419元，2 419÷2 208=1.09元，每噸熟料成本下降1.09元。

煤耗。每班節約用煤標煤0.5t，褐煤1.3t，(0.5×625+350×1.3)×3=767元，767÷2 208=0.34元，每噸熟料成本下降0.34元。

熟料系統電耗和煤耗合計。每噸熟料成本下降1.43元。每年生產46萬t熟料節約65.78萬元。

水泥磨系統總有功功率6 000kW·h，每小時節約150kW，150×0.48×24=1 728元，1728÷4 080=0.42元，每噸水泥成本下降0.42元。

混合材摻加量每班多摻加12t，熟料少用12t，(300×12-12×40)×3=9 360元，9 360÷4 080=2.2元。每噸水泥成本下降2.62元。每年生產60萬噸水泥，節約157.2萬元。

熟料生產+水泥生產每年節約資金222.98萬元。

4 生產管理實時考核系統的效果

①利用大數據采集具有信息準確，數據計算準確，指標調整方便快捷等優勢。②水泥熟料生產成本考核對流水線工藝生產比較適用，能夠直接反映出本班的工作指標和能源消耗情況。

5 大數據實時考核的發展趨勢

隨著我國工業自動化的持續發展，生產中數據的收集、儲存、分析尤為重要，根據現有的生產結果進行技術改進和探索，推動工業生產管理革新，由人為管理模式逐步實現數字化管理理念。大數據實時考核系統在生產管理中真實體現出每個班組每名員工的生產指標完成情況，考核結果判定排除了人為的因素影響，考核結果透明度高、保證了考評的公正性、合理性。

6 結束語

利用大數據實時考核系統節約了生產中能源的浪費，評定各運行班組產質量，實現班組考核機制，考核結果的真實性和準確性得到了保證。建立了完善的考核管理體系，落實了監督責任，加強了企業對生產設備的監督力度，提高了企業生產能力，降低了企業成本，能耗逐年下降，提高了企業在行業競爭中的優勢，達到企業利潤最大化。