应用QCS生料质量计算机控制系统体会
| 系统概况 70年代水泥研究院辽宁自动化所在琉璃河水泥厂干法生产线上开展的“生料配料自动控制系统”研究项目,于1978年通过了部级鉴定,并荣获全国科技大会奖。六五期间,我院在消化冀东、宁国等国外引进技术的基础上,根据国家下达的任务,进行为我国自行设计的2000t/d熟料干法工艺线配备生料质量计算机控制系统的开发研究。七五期间,为解决我国中小水泥厂生料制备中的质量问题,我院成立了QCS生料质量自动控制系统研究项目课题组,专门从事中、小水泥厂的生料质量自动控制研究与试验工作。其成果分别在江西、广东通过省级鉴定。 目前QCS系统已经推广到广东、福建、海南、安徽、湖南、湖北、吉林、四川、江西、青海、黑龙江、广西等省、市、自治区几十条生产线上,在不同的工艺、原料条件下取得了较满意的经济效益和社会效益。在推广成果的同时,我们重点抓了成果的继续开发和完善工作,使得该系统不断完善、充实、日趋成熟。 2 控制原理 计算机在输入原料石灰石、粘土、铁粉、矿化剂等的化学成分及煤的工业分析数据、原料水分数据的条件下,再输入化验室的配方要求以后,自动进行配方计算,用线性规划法求得石灰石、粘土、铁粉等原料的最佳配比,得到生料各种化学成分的控制目标值。在生产过程中,每隔一定的时间取一次生料样(一般为1h平均样),压片机将具有代表性的生料样制片后,送入分析仪进行分析,得到分析结果自动(或通过键盘手动)进入控制机内,这时,控制机将把要求的控制目标值参数与实测值参数进行比较,然后进入配料调节算法软件包,该软件包输出新的下料配比。在磨机负荷控制系统中,操作人员根据当时的磨机特性设定电耳的控制分贝数,在一定的控制周期内(一般5～20min),控制机实测到具有代表性的电耳实测值后,将目标值与实测值参数进行比较,然后进入负荷调节算法软件包,该软件包输出新的产量增量。控制算法确保磨机填充量稳定在设定的磨音范围内,不会出现因物料易磨性、水分变化导致空磨、饱磨等非正常工况现象。当控制机得到新的产量与新的下料配比后,根据乘法原则,得到各种原料的新的给定流量。控制机与计量秤之间采用自适应调节方法,使通讯接口的各通道吻合。上述过程确保了生料的优质、高产。 3 系统组成 QCS系统由下列装备构成 3.1 检测机构 ①在线连续线切割自动取样器;②制样装置;③成分分析仪;④磨音数字测量仪。 3.2 执行机械 ①计量秤;②自动给定装置。 3.3 控制机构 ①QCS—03控制机;②显示器;③打印机;④系统接口。 3.4 辅助机构 ①UPS不间断电源;②交流电子电源 target=_blank>稳压电源;③仪表盘。 4 检测机构 4.1 分析仪 QCS系统根据水泥厂的规模、工艺条件、厂方要求及投资状况分别选用:①断续钙、铁分析仪;②连续钙、铁分析仪;③多元素分析仪。 目前中小水泥厂大部分选用了断续钙铁分析仪,下面仅给出该仪器的主要技术指标:(QCS—1型分析仪)。 分析范围:ΔCaO=5%;ΔFe2O3=3% 绝对误差:CaO≤0.25%;Fe2O3≤0.10% 相对误差:SCaO≤0.12%;SFe2O3≤0.05% 分析时间:64s、128s、256s任选指 指标适应:连测12次,在置信度为95%条件下。 4.2 磨音数字测量仪 磨音是一种噪音,其声压级约为110～120dB。选频式声强电耳选出磨音声压级级差明显的频段内的信号,经处理,能得到较可靠地反映磨机填充率参数的信号。主要技术指标: 测量范围:60～140dB(分60、100、140以40dB间隔分三档) 频率范围:40Hz～12kHz 输出信号:0～10mA;0～5V两种可任选 4.3 取样器 基本要求:①有代表性;②缩分比合理;③结构简单;④防止潮湿结露。 5 执行机构 5.1 定量喂料装置 QCS生料系统采用的定量喂料装置有恒速秤、减量秤、双悬臂秤、核子秤、调速秤等多种定量喂料秤。但根据我们的实践经验,认为选用调速秤较好,该秤性能稳定,调节特性很好。主要参数如下: 系统动态计量误差≤1% 系统动态调节误差≤1% 皮带宽度:400～800mm(可选) 喂料方式:连续 喂料范围:0.2～100t/h(可选) 调速范围:Vmin∶Vmax=1∶5 5.2 移动给定器 为了增加系统的可靠性,我们设计了移动给定器。当工控机万一发生故障时,通过切换开关,操作工可直接通过给定器给定各原料的配比及总产量。 6 控制机构 6.1 QCS—03工业控制机 QCS系统可提供的控制机有两种:①PC总线的工业控制机;②STD总线工业控制机,两种工业控制机都具有高可靠性、高抗干扰性、易维护性。PC总线的工业控制机主机中央处理器CPU为80286芯片,STD总线的工业控制机中央处理器CPU为V40芯片。 6.2 过程控制接口装置 该接口装置具有模拟量输入(16路),模拟量输出(16路或4路),并行口输入32路,并行口输出32路。 7 系统特点 7.1 技术特点 ①软件上吸取了国外几家公司(日本IHI、丹麦FLS-QCX,西德POLAB及ABB-OS-CA-MLX、SINENS等)生料质量控制系统的优点;②结合多年的实践,摸索出适合我国具体国情的软件技术;③针对每个厂不同的工艺、具体的原材料状况采用具体的调节特性,充分达到针对性强,适用性强,效果好的目的;④硬件上(在系统的组态上)既考虑采用国内最先进、可靠的装备,又能根据用户的特殊要求,灵活组态,达到相对最好的使用效果;⑤重视人材培训。强化培训,提高水泥厂人员素质。随着项目的进展,分三个阶段进行三次培训。 7.2 技术参数 条件:①石灰石原料CaCO3波动绝对值≤3.5%,标准偏差S≤1.4%～2%; ②其它原料氧化物波动绝对值≤2% ③入磨综合原料水分≤1.2%～1.6% ④生料均化库均化系数≥6; ⑤对于连续式均化库有效均化周期≥6～8h; ⑥取连续积样且具有代表性。 效果: ①出磨生料化学成分合格率在原有基础上提高20%～30%或达到60%～80%; ②出磨生料标准偏差≤0.6%～0.8%;均化系数≥2; ③出磨生料率值合格率(KH:±0.2;n、P:±0.1)达到60%～80%或在原有基础上提高20%～30%; ④出磨生料三个率值标准偏差达:SKH≤0.02%～0.04%,SnP≤0.1%～0.2%; ⑤入窑生料三个率值合格率(范围同③)达到70%～85%或原有基础提高10%～15%; ⑥入窑生料三个率值标准偏差:SKH≤0.015%～0.03%,SnP≤0.05%～0.15%; ⑦磨机台时产量在原有基础上提高5%～20%以上。 (注:以上使用效果不是全部达到,而是根据用户的重点要求及现场具体情况部分单项达到)。 7.3 硬件特点 ①系统内的每一单机设备具备先进、可靠、适用性; ②保持整个系统设备准确度的一致性,不单纯追求某一单机设备的所谓“高准确度”; ③既立足于国内的先进、成熟技术,又要考虑具体厂的实际情况。 7.4 软件特点及功能 特点:汉字提示、图形直观、操作简便,适用性强 功能: (1)配方计算(各种组分配方计算软件包); (2)配料控制(各种配料算法控制软件包); (3)负荷控制(各种负荷过程控制软件包); (4)过程控制数据输入、输出滤波、处理; (5)人工紧急干预(修改目标值、配比、流量等非常规操作); (6)键盘处理(汉字、菜单提示); (7)声光报警(饱磨、断料、卡料等异常报警); (8)自动累计(各原料用量、总产量、均化库生料量等); (9)参数修改(仅供工艺技术人员使用); (10)通 |
