一、關(guān)于中控
中控科技集團(tuán)有限公司（中控）是中國領(lǐng)先的自動化信息化技術(shù)、產(chǎn)品與解決方案供應(yīng)商，業(yè)務(wù)涉及工廠自動化、公用工程信息化、裝備自動化等領(lǐng)域。
浙江中控技術(shù)股份有限公司是中控科技集團(tuán)有限公司的核心成員企業(yè)，致力于工廠自動化業(yè)務(wù)領(lǐng)域控制系統(tǒng)的研究開發(fā)、生產(chǎn)制造、市場營銷及工程服務(wù)。截止2008年底，中控已經(jīng)服務(wù)于全球近6000家用戶，有9000多套控制系統(tǒng)穩(wěn)定高效的運行在各個工業(yè)行業(yè)，涉及化工、石化、冶金、電力、建材、食品、造紙等多個領(lǐng)域，用戶遍及國內(nèi)30個省市、自治區(qū)及東南亞、西亞、非洲等地。
在水泥行業(yè)，中控有著完善的解決方案、豐富的工程實施經(jīng)驗和一支具有資深行業(yè)背景的專家隊伍�？蛻魪V泛分布于浙江、江西、安徽、湖南、河南、山西、四川等省份，包括安徽海螺集團(tuán)在內(nèi)的國內(nèi)數(shù)十家水泥企業(yè)均已采用中控提供的控制系統(tǒng)和解決方案實現(xiàn)了對水泥生產(chǎn)過程的控制。
中控將為更多的水泥生產(chǎn)企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、完善的服務(wù)，最終為更多的水泥生產(chǎn)企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
二、水泥純低溫余熱電站簡介
水泥工業(yè)是一個傳統(tǒng)的耗能行業(yè),在水泥生產(chǎn)過程中,一方面需要消耗大量的煤礦和電力等優(yōu)質(zhì)能源,另一方面又有大量的低溫余熱廢氣被排入大氣層,造成熱能浪費。
國外對于純中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)從六十年代末期即開始研制，到七十年代中期，無論是熱力系統(tǒng)還是裝備都已進(jìn)入實用階段。此項技術(shù)的應(yīng)用到八十年代初期達(dá)到了高潮，尤其是日本，此項技術(shù)較為成熟，不但在本國二十幾條預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線上得到應(yīng)用，并且出口到臺灣、韓國等一些國家和地區(qū)。他們開發(fā)研制的余熱鍋爐及中、低品位蒸汽汽輪機(jī)(混壓進(jìn)汽式)，經(jīng)數(shù)十個工廠多年運轉(zhuǎn)實踐證明，技術(shù)成熟可靠并具有很大的靈活性。1996年日本新能源產(chǎn)業(yè)株式會社(NEDO)向我國安徽省寧國水泥廠4000t/d預(yù)分解窯贈送了一套6480kW的純中、低溫余熱電站設(shè)備，已投入運行多年，狀況良好。
近幾年來，國內(nèi)隨著國內(nèi)低參數(shù)進(jìn)汽汽輪機(jī)的漸趨成熟和效率的提高，國產(chǎn)裝備的純中、低溫余熱電站也進(jìn)入了成熟階段，設(shè)計院推出了相對成熟水泥純低溫余熱發(fā)電工藝，國內(nèi)鍋爐廠商開發(fā)出適宜水泥窯純低溫余熱發(fā)電的余熱鍋爐，而采用中、低品位余熱動力轉(zhuǎn)換機(jī)械的純中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)具有更顯著的節(jié)能效果，在國內(nèi)興起一波余熱電站技改行情，節(jié)能降耗和改善環(huán)境，提高了水泥生產(chǎn)線的整體資源利用水平, 為資源的綠色消費貢獻(xiàn)力量，為國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
三、水泥純低溫余熱發(fā)電工藝簡述
新型干法回轉(zhuǎn)窯單條水泥線純低溫余熱發(fā)電工藝以窯頭和窯尾余熱鍋爐為核心，由汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)處理系統(tǒng)、汽機(jī)發(fā)電機(jī)油處理系統(tǒng)等組成。其工藝流程如圖1所示：
其運行原理是：
在水泥窯窯頭設(shè)置一臺余熱鍋爐（AQC爐），在水泥窯窯尾設(shè)置一臺余熱鍋爐（SP爐），余熱廢氣通過鍋爐進(jìn)行熱交換，化學(xué)水作為熱交換的介質(zhì)，汽輪機(jī)冷凝器中的凝結(jié)水通過水泵和來自軟化水車間的化學(xué)補(bǔ)充水一起進(jìn)入除氧器進(jìn)行除氧，由鍋爐給水泵送入AQC爐、SP爐，水由省煤器加熱升溫后進(jìn)入余熱鍋爐蒸發(fā)器集箱，經(jīng)過換熱片與由爐頂進(jìn)入鍋爐的廢氣進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)入鍋爐分離汽包，再進(jìn)入爐過熱器進(jìn)行過熱，產(chǎn)生300℃、1.2Mpa左右的過熱高壓蒸汽，通過管道進(jìn)入集汽箱混合，然后推動汽輪機(jī)作功，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。
四、水泥純低溫余熱電站的控制要點及方案
水泥純低溫余熱電站工藝設(shè)備生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)、對快速性和協(xié)調(diào)性要求高。為了提高企業(yè)的生產(chǎn)效率與競爭力，自動控制的實施至關(guān)重要。中控作為國內(nèi)領(lǐng)先的自動化設(shè)備供應(yīng)商，能夠很好的滿足水泥純低溫余熱電站以開關(guān)量為主、模擬量為輔、安全保護(hù)要求較高且伴有少量調(diào)節(jié)回路的控制要求。
1．電機(jī)的控制方案
主要是通過基本模塊來實現(xiàn)控制,常用到的電機(jī)控制模塊主要有以幾種:MOTOR(普通電機(jī)模塊), ZF_MOTOR(正反轉(zhuǎn)帶限位模塊),PAT(模擬量反饋開關(guān)量驅(qū)動調(diào)節(jié)閥模塊), MOTOR-B(變頻電機(jī)模塊)。
MOTOR模塊控制設(shè)備有：普通的電機(jī),鏈運機(jī)，振打機(jī)等。
MOTOR_ZF模塊控制的主要設(shè)備有：循環(huán)水泵出口閥等。
PAT模塊控制的主要設(shè)備有：窯頭和窯尾余熱鍋爐進(jìn)出口調(diào)節(jié)閥等。
MOTOR-B模塊控制的主要設(shè)備有：循環(huán)水泵, 鍋爐給水泵等。
2．汽機(jī)DEH、505的控制方案
現(xiàn)在國內(nèi)通過調(diào)整油壓來調(diào)節(jié)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門的開度，使進(jìn)汽量變化來調(diào)整汽機(jī)的轉(zhuǎn)速，由于汽機(jī)對轉(zhuǎn)速的要求很高，要求調(diào)整動作迅速、準(zhǔn)確。一般采用505和DEH兩種獨立系統(tǒng)來進(jìn)行調(diào)控，與主系統(tǒng)進(jìn)行硬點或總線通訊的模式來進(jìn)行信號的傳輸。
3．回路的控制方案
最主要的一個自動回路汽包水位的三通量串級自動控制,即通過鍋爐給水流量和蒸汽流量來調(diào)整給水閥門的開度，使汽包水位穩(wěn)定在半鍋水位的位置。
單回路調(diào)節(jié)有給水壓力控制，熱井水位自動調(diào)節(jié)控制等。
4．汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)（ETS）
汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)就是汽機(jī)緊急關(guān)斷系統(tǒng)，一般要求在出現(xiàn)異常狀況時在50ms之內(nèi)將汽機(jī)主汽門關(guān)閉，停止汽輪機(jī)，防止汽機(jī)損壞。通常采用特殊的速動模塊來進(jìn)行信號的采集和控制。
5．備用設(shè)備自動投運系統(tǒng)
一般一套冷卻水系統(tǒng)有三座機(jī)械冷卻塔，正常運行情況下通常是一備兩用或兩備一用，在正常運轉(zhuǎn)的冷卻塔風(fēng)機(jī)或循環(huán)水泵出現(xiàn)故障時，備用的水泵或冷卻塔風(fēng)機(jī)需要自動投入運行，并且相應(yīng)的閥門需自動打開或關(guān)閉，形成新的循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。
整個流程系統(tǒng)中大部分水泵都是一備一用，處于安全控制的考慮一定要在運行水泵故障停車時，在最短時間內(nèi)將備用水泵自動開啟，不影響整個系統(tǒng)的運行。
6．潤滑保護(hù)系統(tǒng)
潤滑系統(tǒng)是汽機(jī)運行最重要的保護(hù)系統(tǒng)，必須按照工藝提供的參數(shù)條件和工藝控制要求，作出適合現(xiàn)場實際情況的保護(hù)程序和聯(lián)鎖運行程序，提高對汽機(jī)和相關(guān)設(shè)備的保護(hù)。
五、中控DCS系統(tǒng)在純低溫余熱電站的技術(shù)優(yōu)勢
中控應(yīng)用于水泥純低溫余熱電站的控制系統(tǒng)是基于Web 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)－WebField JX－300XP。它的主要特點是突破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的層次模型，實現(xiàn)了多種總線兼容和異構(gòu)系統(tǒng)綜合集成，十分適合于自控設(shè)備多、連續(xù)生產(chǎn)場合－水泥廠余熱電站的控制。
中控的WebField JX－300XP系統(tǒng)能夠得到包含國內(nèi)一些大型水泥企業(yè)在內(nèi)的眾多用戶的青睞，是由以下系統(tǒng)優(yōu)勢所決定的：
1、系統(tǒng)的高度穩(wěn)定性
1）中控的WebField 系列DCS產(chǎn)品系統(tǒng)已經(jīng)累計取得了近5000套應(yīng)用業(yè)績，廣泛應(yīng)用于核電站、熱電廠、石油化工、高分子和精細(xì)化工、水泥和冶金、造紙、啤酒、醫(yī)藥在內(nèi)的幾乎所有流程工業(yè)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性已經(jīng)經(jīng)受了各種工況與工藝條件的嚴(yán)酷考驗。
2）WebField JX－300XP是WebField 家族的主流產(chǎn)品，是一套面向中型過程控制的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)對主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、控制網(wǎng)絡(luò)采用冗余設(shè)計，在技術(shù)上充分保證了系統(tǒng)的高度可靠性與穩(wěn)定性，可以有效地保障水泥廠余熱電站生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。
2、系統(tǒng)的高度的安全性
1) WebField JX－300XP系統(tǒng)實現(xiàn)了I/O通道級別的冗余，并能根據(jù)設(shè)備重要程度靈活選擇冗余與否，使得系統(tǒng)獲得了保障生產(chǎn)安全與節(jié)省用戶投資的和諧統(tǒng)一。
2) WebField JX－300XP系統(tǒng)安全的在線下載功能，既有效降低了投運期間的工作量，又保障了投運期間的安全。
3) WebField JX－300XP系統(tǒng)的DO端子板和卡件分離技術(shù)，使系統(tǒng)與現(xiàn)場實現(xiàn)了真正意義上的隔離；同時系統(tǒng)I/O通道采用點點隔離設(shè)計，使得故障面不易擴(kuò)大，可以克服因串?dāng)_產(chǎn)生的大面積故障，避免造成停機(jī)停產(chǎn)。
4)水泥純低溫余熱電站的各個IO控制站分散，此時系統(tǒng)的安全很大程度上取決于控制網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。冗余光纖總線網(wǎng)技術(shù)的設(shè)計與采用使得中控的過程控制網(wǎng)絡(luò)極為可靠，大大提高了整個系統(tǒng)的安全系數(shù)。
3、系統(tǒng)良好的開放性
水泥生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備種類繁多，各設(shè)備供應(yīng)商所提供的通信協(xié)議也千差萬別，這對控制系統(tǒng)的開放性提出了很高的要求。中控能提供諸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、MODBUS、HOSTLINK、DDE、CDT、自定義協(xié)議等多種通訊解決方案，能夠很好的滿足水泥行業(yè)項目工程應(yīng)用的需要。
4、具有強(qiáng)抗干擾性的DI輸入卡件的開發(fā)設(shè)計
余熱電站的220VAC信號在長線輸送時，線路的感應(yīng)干擾極大；并且大量應(yīng)用變頻器等強(qiáng)干擾源。中控WebField JX－300XP系統(tǒng)針對行業(yè)特色對DI卡件進(jìn)行了特殊加工與設(shè)計，可萬無一失的克服現(xiàn)場的強(qiáng)烈干擾。
5、IO通道級的故障自診斷功能
中控WebField JX－300XP系統(tǒng)有針對性的開發(fā)了I/O通道級的故障診斷功能，使得故障分析、查找十分方便，大大減輕了維護(hù)人員勞動強(qiáng)度。
6、真正的對等C/S網(wǎng)絡(luò)
取消了傳統(tǒng)的C/S網(wǎng)絡(luò)中故障發(fā)生率高、維護(hù)編程復(fù)雜的數(shù)據(jù)服務(wù)器，實現(xiàn)了操作站和現(xiàn)場控制站的直接通訊。極大的簡化了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，降低了故障的隱患和后期維護(hù)工作量�，F(xiàn)在合立時系統(tǒng)就是最傳統(tǒng)的C/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由于他們的低價策略，導(dǎo)致他們的服務(wù)器系統(tǒng)極其不穩(wěn)定，很多用戶都反映會經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)的現(xiàn)象。
7、100M/S的通訊網(wǎng)絡(luò)
不論是上層的SCnet網(wǎng)絡(luò)還是下層I/O通訊層的SBUS網(wǎng)絡(luò)，都是采用了100M/S的通訊卡件和網(wǎng)線，確保數(shù)據(jù)從最底層的I/O卡件開始知道操作員站的傳輸一直都處在100M/S這樣的寬廣大路上，避免了現(xiàn)在水泥企業(yè)一些系統(tǒng)普遍采用10M/S的通訊卡和1.5M/S的DP網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)擁堵現(xiàn)象。目前在水泥行業(yè)主要的系統(tǒng)供應(yīng)商都是采用10M的上層以太網(wǎng)通訊和1.5M的下層I/ODP通訊模式，容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)的擁堵現(xiàn)象。為了防止數(shù)據(jù)的擁堵一般采用限制上層操作站或增加中間數(shù)據(jù)服務(wù)器的方法，給用戶的使用和操作維護(hù)都帶來很大的麻煩，也增加了安全隱患。
8、強(qiáng)大的軟件功能
系統(tǒng)提供全中文集成化圖形界面組態(tài)工具，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制和安全操作。人機(jī)界面友好、軟件設(shè)計規(guī)范化、接口靈活、升級方便、生產(chǎn)過程專用控制模塊可以很好滿足生產(chǎn)過程中的各種特殊要求。
9、優(yōu)質(zhì)、周到的工程服務(wù)
中控與用戶充分融為一體，想用戶之所想、急用戶之所急，熱情周到的跟蹤服務(wù)，通過不斷的經(jīng)驗積累，很好的實現(xiàn)了余熱發(fā)電生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)和設(shè)備的各種控制要求，取得了廣大用戶的信賴。
并且我們深知，工程交付使用僅是服務(wù)的開始，定期的技術(shù)回訪和解決生產(chǎn)過程中遇到的技術(shù)問題才是中控服務(wù)的核心。
六、典型行業(yè)案例介紹
浙江紅獅水泥股份有限公司2×7.5MW純低溫余熱電站由2×2500t/d線的4臺余熱鍋爐、1×5000t/d線的2臺余熱鍋爐和2臺7.5MW汽輪發(fā)電機(jī)組等設(shè)備組成，其DCS控制系統(tǒng)采用浙江中控技術(shù)股份有限公司WebField JX-300XP系統(tǒng)來實現(xiàn)，并由中控承擔(dān)DCS系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試編程工作，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程通訊、自動控制、集中操作等功能要求。
通過項目各方的共同努力和緊密配合, 浙江紅獅水泥股份有限公司2×7.5MW純低溫余熱電站DCS系統(tǒng)自2007年1月正式投入運行,JX-300XP系統(tǒng)穩(wěn)定,控制效果良好,各項工藝技術(shù)指標(biāo)均正常,發(fā)電質(zhì)量穩(wěn)定,為業(yè)主帶來了很好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
七、結(jié)束語
中控作為一家集工業(yè)自動化產(chǎn)品的科研開發(fā)、生產(chǎn)制造、市場營銷和工程服務(wù)于一體的高科技企業(yè)，已成為中國最知名的自動化公司之一，將與更多的水泥客戶共同進(jìn)步，以全面提升整個水泥行業(yè)純低溫余熱電站用戶的自動化水平與經(jīng)濟(jì)效益。
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