水泥生产线方案简介

和利时DCS系统在水泥生产线上的应用

一、前言

和利时公司进入水泥行业10余年来，先后实施了百余条水泥生产线的自动控制系统，包括湿法旋窑、半干法旋窑、新型干法旋窑、水泥粉磨站等项目，遍及全国各地及东南亚一些国家和地区。从生产规模上实施过湖北世纪新峰雷山6500t/d水泥、冀东海天5000t/d水泥、河南禹州天瑞5000t/d 水泥、广东塔牌鑫塔5000t/d水泥、塔牌惠州龙门2*5000t/d水泥、湖北当阳葛洲坝5000t/d水泥、东沂州5000t/d水泥等近20条5000吨水泥生产线以及50余条百万吨水泥粉磨站项目。和利时公司拥有水泥行业工程实施经验丰富的团队和一支具有资深行业背景的专家队伍，向用户提供生产过程控制系统(DCS)、管理信息系统（MIS）、企业资源管理（ERP）全系列解决方案。

二、生产工艺简介

水泥生产先后经历仓窑、立窑、干法回转窑、湿法回转窑和新型干法回转窑，最终形成现代的预分解新型干法回转窑，新型干法水泥的生产过程可以概括为“两磨一烧”，即按照一定比例配合的原料，先经粉磨制成生料，再在窑内烧成熟料，最后通过粉磨制成水泥，主要包括原料处理、原料配料、原料粉磨、生料均化、烧成系统、煤粉制备、水泥调配、水泥粉磨、水泥包装等。

三、控制方案介绍

和利时公司根据多年的工程实施经验开发出一套适合水泥行业DCS控制模板，包括行业专用算法功能块、界面风格、操作指导、优化控制等，易学习掌握、便于维护、适合中国人操作习惯，成功应用于多条2500t/d、5000t/d、100万吨粉磨站。

水泥行业高低压设备较多，以开关量控制为主、模拟量调节为辅。全厂按工艺分原料、烧成、制成三大工段，每个工段按照工艺又分成多个工艺组，组内设备一般是上下游的关系，安照工艺控制要求，先启动下游设备，再启动上游设备，停止为逆序，组内分联锁、解锁、组启动、组停止等控制，联锁条件下，满足组备妥条件，可实现组启动、组停止控制，解锁条件下，设备操作通过单机起停命令控制；工艺相连的子组也可能存在上下游关系，即组间联锁关系。

1)原料处理

a)包括石灰石破碎及输送、石灰石预均化、辅助原料破碎及输送等。

b)工艺子组：石灰破碎输送组、石灰输送入库组、辅助原料破碎输送组。

c)板喂机自动调速控制，根据破碎机负荷自动调节板喂机喂料量。

2)原料粉磨

a)包括原料配料、原料磨。

b)工艺子组：原料配料输送组、立磨系统组、立磨回料组、生料入库输送组

c)DCS系统通过OPC协议与QCX系统通讯，DCS接收来自生料荧光分析仪原料配方实

现自动配料。

3)生料均化

a)生料均化是保证干法生料成分均匀的一种有效方法，一般都采用生料均化库对生料进

行均化和储存，使入窑生料成分均齐，提高要的熟料产量和质量。生料均化库是靠一

定压力的空气对生料进行均化的，在库底板上安装充气装置，充气后使生料流态化进

而进行搅拌，使生料成分均匀。

b)工艺子组：库底收尘组、生料入窑组。

c)生料入窑与倒库电动三通联锁控制，与高温风机联锁，该三通正常情况下指向入窑方

向，高温风机故障停机时，三通阀自动指向均化库，无需停止生料入窑组设备，减少

了面积故障联锁停车。

d)库底均化控制，根据库底区域对各区域电磁阀循环控制，可以在线设定各区域循环工

作时间。

e)稳流仓仓重自动调节，根据设定的仓重自动调节均化库底下料流量阀，使得仓重平稳，

形成稳定的料压，从而稳定生料入窑量。

f)生料入窑量自动控制，根据设定生料入窑量，自动调节稳流仓下料阀。

4)废气处理

a)包括窑尾收尘、增湿塔。

b)工艺子组：窑灰输送组、点收尘高压组、增湿塔排灰组。

c)尾排风机联锁控制，尾排风机与高温风机、循环风机联锁，尾排风机故障停机时要联

锁停止高温风机、循环风机。保证窑头不出现正压，这对窑操安全至关重要。

d)增湿塔出口温度自动调节。通过调节喷水量来控制增湿塔出口温度，以增湿降温提高

电收尘器的收尘效率，电收尘入口温度一般控制在150℃以下。

e)电收尘与C1筒出口CO含量的联锁保护。CO含量大于1.5%时，要停止窑尾收尘高压

电场，否则会引起爆炸，是相当危险。

5)窑尾窑中

a)包括烧成窑尾、烧成窑中。

b)分解炉出口温度自动调节。

c)窑尾空气炮自动控制,自动定时吹堵、预热器堵料报警及联锁控制。

d)窑直流传动控制。

e)窑液压挡轮油站控制。

6)烧成窑头

a)工艺子组：窑头熟料输送、收尘输灰组、收尘高压组。

b)弧形阀自动控制，对篦冷机下的细料，通过弧形阀自动循环控制进行卸料，根据工艺

要求，可以设定弧形阀工作时间及循环时间。

c)窑头罩压力与窑头排风机转速（或排风阀开度）的闭环自动控制。

d)篦冷机一室篦下压力与篦速的闭环自动控制。

7)煤粉制备

a)工艺子组：原煤输送组、煤磨选粉组、煤磨润滑组。

b)磨负荷控制。

c)煤磨出口风温自动调节。

8)水泥调配

a)工艺子组：熟料输送组、石膏破碎输送组、炉灰输送组、水泥配料输送组。

b)水泥自动配料系统。

9)水泥粉磨及存储

a)工艺子组：辊压系统组、磨机润滑组、水泥粉磨组、水泥输送入库组、库底卸料组。

b)磨负荷自动与产量闭环自动控制。

四、DCS系统简介

1)系统特点

a)系统通讯网络、控制器、分布式电源、操作站（服务器）均为冗余设计。

b)系统网络采用冗余光纤以太网，交换机、连接件均采用了高可靠性的工业设备，足以

保证在现场恶劣环境下使用。

c)控制网络采用当今主流Profibus-DP现场总线，实现与I/O模件、变频器、PLC、智能

MCC、PA总线仪表以及其他总线控制器连接。

d)系统配备OPC、MODBUS等接口，用于和QCX、地磅、变电站等第三方设备进行通

讯，并可与全厂生产信息调度中心站实现无缝联网，实现全厂整个控制系统的维护和

生产过程信息的集中监视、管理和调度等功能。

e)AI/AO模块通道隔离，无需配置信号隔离器。

f)所有I/O模块可以故障自诊断、带电热插拔、在线更换。

g)中继柜与DCS一体化设计，减少柜间连线。

h)全中文界面、在线帮助。

i)内嵌多种优化算法、自整定PID、模糊控制、预测控制等。

2)硬件配置（以一条5000T/D水泥生产线为例）

操作员站：6台

工程师站：1台

服务器：2台

现场控制柜：7个

冗余光纤网络：1套

3)测点统计

编号现场控制站名称DI DO AI AO 合计

1 LCS01原料处理现场站240 96 24 8 368

2 LCS02原料磨现场站400 176 152 56 784

3 LCS03窑尾现场站22

4 112 48 24 408

4 LCS04窑头现场站160 80 112 24 376

5 LCS05煤磨现场站192 80 72 1

6 360

6 LCS06水泥磨现场站928 368 216 72 1584

7 LCS07水泥包装现场站448 192 48 32 720

总计2592 1104 672 232 4600