水泥廠水池自動化控制系統優化改造
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摘要：水泥廠循環水系統不能實現自動化控制，每次開機都需要工人到現場灌水手動開泵、調節閥門開度等，因調整閥門數量較多，經常出現控制效果不理想的狀況，水池滿水、缺水、備用泵啟動時間長且勞動強大，甚至造成空壓機高溫保護停機，中斷回轉窯和磨機的正常運行。將冷卻循環水系統由手動控制技改為自動化控制，不僅提升了工廠自動化控制水平，還減輕了崗位人員現場巡檢及開停機的勞動強度。
關鍵詞：電動調節；水位自動調節；無線遠程開停機；集中控制
引言
生產線設備的冷卻需要大量的循環冷卻水，如果供水不穩定或者斷水，會引起主機設備高溫異常停機，設備的安全穩定連續運行也將成為空談。某公司水泥生產線循環水來自人工湖，冷卻效果差且管道內水草、貝殼等雜物多，易造成設備堵塞導致設備高溫。為提升供水質量，改善循環水質，公司決定增設2×400m3冷卻循環水池，實現2用1備的方式運行，改造完成后水質明顯改善，但循環水系統仍不能實現自動化控制，每次開機都需要工人到現場灌水手動開泵、調節閥門開度等，因調整閥門數量較多，經常出現控制效果不理想的狀況，水池滿水、缺水、備用泵啟動時間長且勞動強度大，甚至造成空壓機高溫保護停機，中斷回轉窯和磨機的正常運行。為了有效控制循環水的可靠保供，保證設備安全、穩定、高效運行，公司組織多次研討，決定對控制環節進行技術創新，利用新增循環水池改造契機，對原手動開機技改為由DCS系統遠程控制來實現開停機，并利用液位和無線通訊技術來控制補水泵的自動開停，實現對循環水的自動化控制。
1技改前循環水系統工藝流程及存在問題
技改前循環水系統工藝流程見圖1。因原設計的循環水系統不能實現自動化控制，為確保系統正常運行，每班安排專人對系統進行檢查，水位檢查、補水水泵開機、循環水壓等均由人工操作手動閥門控制，操作人員勞動強度大，且易因一時疏忽造成水池抽干或池滿溢水，從自吸泵啟動到正常供水時間長達25min，給公司的安全穩定生產造成嚴重影響。
2自動化控制系統技改
2.1控制系統技改方案
（1）將原手動閥改為D941S電動閥，該電動閥適應于380/220/110V交流電源驅動，以4～20mA電流信號或0～10VDC電壓信號為控制信號，可以使閥門自由調節到所需位置，為自動控制提供了有利條件。（2）將現場電動閥給定、反饋及其輔助信號控制部分接入生產線中央控制系統，實現后臺遠程控制。（3）加裝兩臺高性能擴散硅壓阻式壓力傳感器作為測量元件，用于準確測量與液位深度成正比的液體靜壓力，并經過信號調理電路轉換成標準（電流或電壓）信號輸出，建立輸出信號與液體深度的線性對應關系，實現對液體深度的測量，同時，該液位計轉化的電流信號可遠傳至操作控制室，供二次儀表或計算機進行集中顯示、報警或自動控制。（4）加裝兩臺Pt100熱電阻監測循環水回水溫度，并將信號接至中控，依據設定溫度實現自動控制冷卻風扇。（5）利用無線通訊技術控制1.2km外的水源地補水泵開停機操作，實現遠距離控制。循環水系統自動化控制技改原理見圖2。
2.2控制系統實施措施
（1）冷卻循環水開機運行后水池的液位變送器對水池液位進行實時數據采樣，傳輸至系統DCS，根據設定的液位值自動調節補水閥門，如：當液位高高報2.7m時自動停止水泵補水；當液位低報2m時自動開啟水泵補水，從而達到液位自動控制目的。（2）中控操作員根據管道上檢測反饋壓力顯示值，可以自動調節現場電動閥門大小，從而確保循環水流量、水壓穩定。（3）對回水池增加溫度數據采集，傳輸至DCS系統，與設定的目標溫度值進行比較，當溫度低報時自動停一臺冷卻風扇；當溫度低低報20℃時兩臺冷卻風扇全部自動停止；當循環水溫度達到25℃時自動開啟一臺冷卻風扇；當循環水溫度高高報35℃時自動開啟兩臺冷卻風扇增加風量調節水溫，從而達到水池水溫自動調控目的。（4）為縮短自吸循環水泵供水時間，在水泵入口增加了灌水電動閥門及供水管道，啟動泵時向泵內灌水，減少泵排空時間，即減少啟動時間，正常工作情況下電動閥門遠程關閉，且不再需要人工進行現場操作。
3結束語
本次技改實現了如下目標：（1）電控自動調節，減輕勞動強度。循環水技改后實現根據水壓、流量、液位等情況遠程電控調節，無需現場巡檢人員參與檢查和調整，大幅度減輕員工的勞動強度。（2）縮短啟動時間。實現了水泵開機過程全部中控遠程控制，開機遠程按比例調節控制灌水，將啟動時間由原25min縮短到3min，有效縮短開機時間。（3）恒溫控制節能降耗。實現水池回水溫度和冷卻風扇電機自動控制，水池液位和水泵自動控制，做到水池回水溫度、水池液位控制在目標范圍內，達到節水、節能目的。（4）實現自動控制。該系統的操作非常方便，凡是需要優化的參數均可以在中央控制室操作站界面直接輸入，此次循環水系統技改使電氣控制進一步系統化、模塊化、自動化。
作者：齊乃彬 申引峰 單位：安徽海螺建材設計研究院有限責任公司