水泥厂水池自动化控制系统优化改造

摘要：水泥厂循环水系统不能实现自动化控制，每次开机都需要工人到现场灌水手动开泵、调节阀门开度等，因调整阀门数量较多，经常出现控制效果不理想的状况，水池满水、缺水、备用泵启动时间长且劳动强大，甚至造成空压机高温保护停机，中断回转窑和磨机的正常运行。将冷却循环水系统由手动控制技改为自动化控制，不仅提升了工厂自动化控制水平，还减轻了岗位人员现场巡检及开停机的劳动强度。

关键词：电动调节；水位自动调节；无线远程开停机；集中控制

引言

生产线设备的冷却需要大量的循环冷却水，如果供水不稳定或者断水，会引起主机设备高温异常停机，设备的安全稳定连续运行也将成为空谈。某公司水泥生产线循环水来自人工湖，冷却效果差且管道内水草、贝壳等杂物多，易造成设备堵塞导致设备高温。为提升供水质量，改善循环水质，公司决定增设2×400m3冷却循环水池，实现2用1备的方式运行，改造完成后水质明显改善，但循环水系统仍不能实现自动化控制，每次开机都需要工人到现场灌水手动开泵、调节阀门开度等，因调整阀门数量较多，经常出现控制效果不理想的状况，水池满水、缺水、备用泵启动时间长且劳动强度大，甚至造成空压机高温保护停机，中断回转窑和磨机的正常运行。为了有效控制循环水的可靠保供，保证设备安全、稳定、高效运行，公司组织多次研讨，决定对控制环节进行技术创新，利用新增循环水池改造契机，对原手动开机技改为由DCS系统远程控制来实现开停机，并利用液位和无线通讯技术来控制补水泵的自动开停，实现对循环水的自动化控制。

1技改前循环水系统工艺流程及存在问题

技改前循环水系统工艺流程见图1。因原设计的循环水系统不能实现自动化控制，为确保系统正常运行，每班安排专人对系统进行检查，水位检查、补水水泵开机、循环水压等均由人工操作手动阀门控制，操作人员劳动强度大，且易因一时疏忽造成水池抽干或池满溢水，从自吸泵启动到正常供水时间长达25min，给公司的安全稳定生产造成严重影响。

2自动化控制系统技改

2.1控制系统技改方案

（1）将原手动阀改为D941S电动阀，该电动阀适应于380/220/110V交流电源驱动，以4～20mA电流信号或0～10VDC电压信号为控制信号，可以使阀门自由调节到所需位置，为自动控制提供了有利条件。（2）将现场电动阀给定、反馈及其辅助信号控制部分接入生产线中央控制系统，实现后台远程控制。（3）加装两台高性能扩散硅压阻式压力传感器作为测量元件，用于准确测量与液位深度成正比的液体静压力，并经过信号调理电路转换成标准（电流或电压）信号输出，建立输出信号与液体深度的线性对应关系，实现对液体深度的测量，同时，该液位计转化的电流信号可远传至操作控制室，供二次仪表或计算机进行集中显示、报警或自动控制。（4）加装两台Pt100热电阻监测循环水回水温度，并将信号接至中控，依据设定温度实现自动控制冷却风扇。（5）利用无线通讯技术控制1.2km外的水源地补水泵开停机操作，实现远距离控制。循环水系统自动化控制技改原理见图2。

2.2控制系统实施措施

（1）冷却循环水开机运行后水池的液位变送器对水池液位进行实时数据采样，传输至系统DCS，根据设定的液位值自动调节补水阀门，如：当液位高高报2.7m时自动停止水泵补水；当液位低报2m时自动开启水泵补水，从而达到液位自动控制目的。（2）中控操作员根据管道上检测反馈压力显示值，可以自动调节现场电动阀门大小，从而确保循环水流量、水压稳定。（3）对回水池增加温度数据采集，传输至DCS系统，与设定的目标温度值进行比较，当温度低报时自动停一台冷却风扇；当温度低低报20℃时两台冷却风扇全部自动停止；当循环水温度达到25℃时自动开启一台冷却风扇；当循环水温度高高报35℃时自动开启两台冷却风扇增加风量调节水温，从而达到水池水温自动调控目的。（4）为缩短自吸循环水泵供水时间，在水泵入口增加了灌水电动阀门及供水管道，启动泵时向泵内灌水，减少泵排空时间，即减少启动时间，正常工作情况下电动阀门远程关闭，且不再需要人工进行现场操作。

3结束语

本次技改实现了如下目标：（1）电控自动调节，减轻劳动强度。循环水技改后实现根据水压、流量、液位等情况远程电控调节，无需现场巡检人员参与检查和调整，大幅度减轻员工的劳动强度。（2）缩短启动时间。实现了水泵开机过程全部中控远程控制，开机远程按比例调节控制灌水，将启动时间由原25min缩短到3min，有效缩短开机时间。（3）恒温控制节能降耗。实现水池回水温度和冷却风扇电机自动控制，水池液位和水泵自动控制，做到水池回水温度、水池液位控制在目标范围内，达到节水、节能目的。（4）实现自动控制。该系统的操作非常方便，凡是需要优化的参数均可以在中央控制室操作站界面直接输入，此次循环水系统技改使电气控制进一步系统化、模块化、自动化。

作者：齐乃彬 申引峰 单位：安徽海螺建材设计研究院有限责任公司