1、問題的提出

  山水集團某5000t/d生產線的生料入窯喂料控制一直是由中控員根據入窯生料臺時產量和下料順暢程度，人工改變生料庫底計量倉下的電控氣動流量控制閥的開度，來穩(wěn)定喂料量。由于瞬時下料流量的波動，人工調整閥門開度不及時，故生料入窯量波動較大（20～30t/h），提升機電流波動較大（10A左右），影響了窯況的穩(wěn)定。

  2014年12月中旬，我部門承擔了限期解決問題的任務。山水集團工程設計部作為課題，安排專人負責，較快地實現了喂料的自動控制，穩(wěn)定了入窯生料流量。

  2、問題的解決

  2.1生料入窯工藝流程

  生料入窯的工藝流程如圖1所示。

   經過均化的生料，從生料均化庫（容量13000t）卸出，由庫底電控氣動流量閥進入充氣計量倉，并根據入窯喂料量大小，人工通過控制電控氣動流量閥的開度卸出，再經過空氣斜槽的輸送、固體流量計計量顯示后，由入窯提升機提升至窯尾框架，再經三通溜子進入窯尾預熱器，完成生料從出庫至入窯的全過程。其中，固體流量計安裝于提升機入口。

  圖1改造前生料入窯工藝流程示意

  2.2措施及調試過程

  該生產線的DCS系統(tǒng)選用的是ABB公司的AC800F系列。初期，山水集團工程設計部利用DCS自帶的PID程序塊，編制了喂料自動控制程序：固體流量計的流量反饋值（PV）、入窯生料流量設定值(SP)、計量倉下電控氣動流量閥開度值(Y)，三者形成閉環(huán)控制，即利用流量偏差值△（SP- PV），通過PID算法輸出調整量(Y)來及時控制閥開度，達到穩(wěn)定入窯生料流量目的。

  利用停機檢修時間，山水集團工程設計部在生料“內循環(huán)”（即將電動三通打在入均化庫側，生料出均化庫后，經流量閥→計量倉→空氣斜槽→固體流量計→入窯提升機，再經三通閥回到生料庫，如此循環(huán)）的情況下，設定不同的入窯流量，調試了多組PID系數，使得閥門開度值、流量反饋值都能及時跟蹤，入窯生料流量、提升機電流都比較穩(wěn)定；但發(fā)現，對應不同生料流量設定值， PID系數的取值差別較大。

  檢修完畢，生產線全部設備運行，在取消生料的“內循環(huán)”，實際投料入窯后，發(fā)現入窯生料波動卻仍然比較大，雖經多次調整仍沒有改善，最終放棄了該方案。

  鑒于上述情況，山水集團工程設計部決定到生料喂料比較穩(wěn)定的本集團其他兩家公司考察。兩家公司各有一條5000t/d熟料線，是由南京水泥工業(yè)設計研究院負責設計的。其生料均化庫底及入窯喂料的工藝與本生產線相比，有所不同：都采用了兩臺固體流量計，分別直接布置在充氣計量倉的電控氣動流量閥下，工藝流程稍顯復雜、設備投資略大，但固體流量計和流量閥的距離較短。通過技術交流和查閱設備資料，山水集團工程設計部分析認為：目前固體流量計安裝在入提升機溜子處，與流量閥間的距離過大，閥開度調整時間過于滯后，是造成控制不及時、流量波動大的主要因素。經過論證，參照兩公司的實際，決定通過改造，將固體流量計移到計量倉下流量閥附近后，再行調試。

  2015年春節(jié)前，公司利用停窯檢修機會，將空氣斜槽分成兩段，其中前段斜槽下落適當高度，把固體流量計移至距離左流量閥約3m處（設備說明書推薦的安裝距離）；后段斜槽不經過固體流量計直接入前段斜槽，與此段對應的右流量閥平常處于關閉備用狀態(tài)。改造后流程圖如圖2所示。

  隨后，山水集團工程設計部進行了如下工作：

  1）調整固體流量計接線、編寫DCS程序；

  2）利用固體流量計自帶的PID功能， 將DCS輸出的生料入窯流量信號作為設定值（SP），流量計的流量測量值作為反饋值（PV），流量計的輸出控制流量閥的開度；

  3）在生料庫“內循環(huán)”的情況下，調試PID系數。比較發(fā)現，PID系數不需要隨生料臺時產量而調整，并且生料流量、提升機電流波動都不大。

  2015年春節(jié)后，公司點火投料，生料入窯喂料完全采用了自動控制，運行至今，喂料流量、提升機電流都較穩(wěn)定，控制效果比較理想。

圖2改造后生料入窯工藝流程示意

  3、效果比較

  改造前：入窯生料臺時產量波動大，幅度約16t/h（256～272t/h），趨勢曲線無規(guī)律，流量不能及時控制；入窯提升機電流波動大，幅度約12A，趨勢曲線無規(guī)律。

  改造后：入窯生料臺時產量波動小，幅度約7t/h（293～300 t/h），趨勢曲線有規(guī)律，流量能夠及時控制；入窯提升機電流波動小，幅度約1～3A，趨勢曲線有規(guī)律。

  4、總結

  入窯生料喂料實現了自動控制，流量穩(wěn)定性得到較大提高，熟料產量、質量都有了明顯的提高，目前生料臺時產量約350t/h,熟料臺時產量約230t/h，窯況穩(wěn)定。山水集團工程設計部將繼續(xù)跟蹤，爭取更好的提高，同時向集團內存在類似同類問題的企業(yè)推廣。

  通過這一實例，山水集團工程設計部也深刻體會到：工藝流程、布置的合理性，對充分發(fā)揮設備的性能至關重要，在以后的設計中應引起足夠的重視。