水泥廠電氣自動化設備技術改造及應用

胡雪玲，陳樹國，王英利

(1.海拉爾蒙西水泥有限公司；2.呼倫貝爾學院 ，內蒙古 呼倫貝爾 021000)

隨著社會主義經濟的不斷發展，相關高新技術產業也在不斷發展，電氣自動設備得到廣泛應用，在現代化工業生產中起著舉足輕重的作用。合理地使用電氣自動化設備，可以有效地減少能源消耗、降低維護成本、降低生產成本、提高設備生產效率、加強資源再利用、提高工業產值、促進增加企業經濟效益。水泥廠工作環境相對負責，而且有環保和安全方面的要求。為了滿足水泥廠的穩定生產和持續發展，電氣自動化設備需要提供安全、有效的技術保障，可通過不斷更新、改造、完善，降低生產、運行成本，提高工業產值。

1 電氣自動化設備運行中的常見問題

1.1 設備老化的問題

隨著電氣自動化設備使用年限的增加，不可避免的導致設備磨損老化，精度不能滿足要求，影響工業企業正常工作的運轉。造成電氣設備老化的原因各有不同，主要有：電氣自動化設備本身長期運行產生的正常磨損老化；生產操作不當，操作人員沒有嚴格按照電氣自動化設備操作流程、沒有合理設置設備運行參數引起老化；經常使電氣自動化設備超負荷運轉引起老化等。不論何種原因引起的老化問題，都會對電氣自動化設備的運行及工業生產帶來困擾。

1.2 現場環境惡劣的問題

電氣自動化設備對于工業企業而言，所處現場環境各有不同，不同的現場環境也是造成設備使用壽命縮短的根本原因。水泥廠的環境問題有：高溫運作環境會使電氣自動化設備相關零部件氧化分解或者出現龜裂；低溫運作環境會降低電氣自動設備的精度，同時縮短使用壽命；灰塵較大的運作環境會使電氣自動化設備接觸不良、經常死機、短路或者斷路、嚴重者會直接燒壞設備；長期振動運作環境會使電氣自動化設備各零部件連接不緊密，引起測量傳輸誤差，零部件松動加速電氣自動化設備損壞。因此，面對各種惡劣的環境合理的選擇電自動化設備也是工業生產必須考慮的問題。

1.3 設備更新迭代的問題

經濟在不斷發展，水泥生產領域高新技術也在不斷發展，生產企業在創立之初運行穩定，其后需要不斷追趕時代發展的步伐。勢必要使用高效率、低成本的新型自動化設備代替老舊設備，才會使企業長足發展下去，而在保證工業企業生產運行的條件下，更新設備與企業自有設備改造的合理選擇應用，低投入、高產出是工礦企業面臨的問題。

2 電氣自動化設備技術改造前后運行狀態

當電氣自動化設備不能滿足工業生產需要時就要進行更新換代，而采用現有技術對原有設備進行技術改造就能實現，既節約成本，又滿足生產需求。下面以水泥企業為例，闡述水泥磨主收塵器自動控制方面的技術改造成果及運行狀態。

2.1 原有電氣自動化設備工作原理及存在的問題

水泥磨主收塵器原有電氣自動化控制設備采用單片機進行控制，脈沖清灰時間依靠主板電位器來進行設定和修改。脈沖時間間隔10s左右。收塵器主板單片機控制系統較為復雜，集成塊較多，系統不易維護，程序更改困難。而且由于單片機控制系統的可靠性和抗干擾能力較差，設備處于水泥廠房內，屬長期粉塵環境，集成塊上積灰較多，在現場惡劣環境下運行，控制系統經常出現故障。主要現象有主板出現死機、板載繼電器觸頭接觸不良、燒壞等故障，嚴重影響磨機通風系統導致磨機減產運行。收塵器運行中因生產水泥品種較多，且水泥品種頻繁切換生產致使水泥臺時產量變化較大，生產M32.5水泥，臺產較高，脈沖清灰時間較短，大概10s左右，保證系統負壓正常運行，生產PO52.5水泥時，臺產較低，脈沖清灰時間較短，對壓縮空氣使用比較浪費。因脈沖清灰時間是手動調整對壓縮空氣使用量消耗較大，能耗浪費嚴重。經過對水泥生產運行工藝環境進行了現場考察和研究，決定將原有單片機控制改造為采用可靠的西門子PLC對多個分室進行集中控制，實現脈沖清灰時間自動控制功能。

2.2 技術改造后電氣自動化設備工作原理及運行狀態

技術改造后主收塵器實現壓差自動控制。利用現場電氣自動化設備將現有的水泥磨主收塵器出、入口壓力變送器負壓數據采集到DCS系統中進行組態運算，編程時根據收塵器的差壓實現自動選擇脈沖清灰時間。當收塵系統差壓超過設定值時，脈沖間隔時間自動調整為10s、20s、30s、40s來適應生產不同品種水泥時的需要，通過DCS系統直接把信號傳到水泥廠房內現場PLC柜。PLC編程控制系統根據預先編好的控制程序自動控制相關設備的運行。PLC柜脈沖清灰繼電器為歐姆龍產品，為了節約繼電器用量采用矩陣式控制，PLC輸出12路脈沖清灰繼電器按編程好的時間進行運行，控制收塵器60臺脈沖閥工作。當DCS系統給出自動運行的命令后PLC控制系統開始運行，根據收塵器差壓自動調整脈沖時間，當輸送設備過載保護繼電器FR1動作時發生過載故障，則停止運行并發出報警信號，系統自動停止。

PLC控制系統改造達到了預期的效果，實現了對主收塵器氣箱式脈沖袋收塵器的控制，運行中可以方便地更改收塵器的設定時間，經過技術改造減少了外部電路與元器件故障發生，實現節能效果，控制系統具有技術先進、可靠性高、節約能耗、維護簡潔方便、適應環境能力強等優點。

3 水泥行業電氣自動化設備技術改造的發展趨勢

3.1 智能化發展

水泥廠電氣自動化設備安裝技術改造智能化發展，為企業節約成本投入，降低人工操作失誤造成事故的概率。電氣自動化控制系統控制水泥工藝流程與專業的技術人員及維護人員良好結合，使電氣自動化設備技術改造變得簡單、準確，智能化發展提高了電氣自動化設備與生產工藝的協調性和適應性，使之具有分析、糾錯等更具有人性化的自動化性能。

3.2 集成化管理

集成化管理包含技術上的集成化和管理上的集成化。水泥生產技術上的集成是綜合了工藝技術、加工技術、電氣自動化技術、機械技術、電子信息技術等一系列的高新技術，通過各個技術合理集成實現有效的自動化生產和控制。使用信息管理MES系統將生產信息、生產過程、管理人員、技術人員等管理信息的集成，使整個生產過程有效、有序的運行。開發專業軟件通過技術集成和管理集成實現信息綜合記錄、分析、管理實現一體化，不再單一化，既節約投入，又方便管理。

3.3 可持續發展

國家提倡綠色制造理念，建筑企業可持續發展需實現節水、節地、節材、節能、環境保護的四節一環保宗旨。水泥企業未來發展趨勢勢必要實現綠色節能的可持續發展。水泥生產過程中通過對原材料的選用、工藝生產線的改造、機械設備及電器設備的合理選型、產品包裝、產品運輸等都要以節約能源為目的，通過模擬系統、智能系統實現原材料、燃料、設備的最大化利用的同時降低能源消耗。實現環境資源的合理利用和可持續發展。水泥生產的電氣自動化設備技術改造要滿足節約企業的固定成本，持續收益和向前發展，同時要對環境無污染、無危害。電氣自動化設備技術改造不僅直接影響工業生產企業的發展，也關系到國家制造業的發展和未來。

4 結束語

中國正在蓬勃發展，各種建設離不開水泥。水泥企業的電氣自動化設備的高效、穩定、安全、低成本運轉至關重要。技術改造與企業現狀、生產工藝、環境保護相結合，通過選用、安裝、改造、智能化、集成化而實現降低能耗、降低成本、提高企業生產效率、提高生產質量、提高生產產值。通過幾次電氣設備改造為企業每年節約電能約164 160kW·h ，約計人民幣82 080元，減少故障停機率節約空載電耗53 200kW·h，約計人民幣26 600元，節約設備及材料費約計人民幣26 000元，節約成本共計134 680元/年，產生了很好的經濟效益。