篦冷机尾部废气对水泥窑余热发电的影响
水泥窑余热发电技术短期内很难有大的革新，但水泥企业对余热发电的管理还有一定的提升空间。篦冷机对余热发电的影响非常大，同时也是提升空间最大的潜力点。
JX-300XP DCS控制系统在大型水泥纯低温余热电站的应用
2007/04/30 00:00
来源：浙江中控技术有限公司 谢富奎 张竹南 杨鲁江 浙江红狮水泥股份有限公司 曲先强
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1.引言
浙江红狮水泥股份有限公司2×7.5MW纯低温余热电站由2×2500t/d线的4台余热锅炉、1×5000t/d线的2台余热锅炉和2台7.5MW汽轮发电机组等设备组成，其DCS控制系统采用浙江中控技术有限公司JX-300XP系统来实现，并由浙江中控承担DCS系统的设计和调试工作，以实现数据采集、远程通讯、自动控制、集中操作等功能要求。
2．WebField JX-300XP DCS
JX-300XP DCS的基本组成包括工程师站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通讯网络SCnet II。在通讯网络上挂接通信接口单元(CIU)可实现JX-300XP DCS 与PLC等数字设备的连接；通过多功能计算站（MFS）和相应的应用软件AdvanTrol-PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。JX-300XP DCS覆盖了大型集散控制系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能，系统规模变换灵活，可以实现从一个单元的过程控制，到全厂范围的自动化集成。
JX-300XP DCS控制网络SCnet II连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元。通讯网络采用总线形或星形拓扑结构，遵循开放的TCP/IP协议和IEEE802.3标准。SCnet II采用1：1冗余的工业以太网，TCP/IP的传输协议辅以实时的网络故障诊断。其特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。SCnet II真正实现了控制系统的开放性和互联性。通过配置交换器（SWITCH），操作站之间的网络速度达100Mdps，而且可以接多个SCnet II子网，形成一种组合结构。
3．DCS控制系统总体设计
根据天津水泥工业设计院的设计方案，该项目分成以下工段：一线窑头和窑尾余热锅炉，二线窑头和窑尾余热锅炉，三线窑头和窑尾余热锅炉，化学水处理系统，冷却水处理系统，1#汽机发电机油处理系统，2#汽机发电机油处理系统。根据此方案，DCS系统配置两个现场控制站：1#站控制本地连接1#汽机发电机油处理系统I/O信号，控制站下接四个远程I/O机柜，分别连接一线窑头、窑尾、二线窑头、窑尾余热锅炉I/O信号；2#站控制本地连接2#汽机发电机油处理系统、化学水处理系统、冷却水处理系统I/O信号，控制站下接二个远程I/O机柜，分别连接三线窑头和窑尾余热锅炉I/O信号。
1．根据DCS系统的控制站配置原则，采用入图1系统配置：
2．I/O信号统计如下表：
|
信号类型 |
公用控制站 |
1#窑尾远程站(SP) |
1#窑头远程站(AQC) |
2#窑尾远程站(SP) |
2#窑头远程站(AQC) |
3#窑尾远程站(SP) |
3#窑头远程站(AQC) | |
|
AI |
4～20mA |
110 |
13 |
15 |
13 |
15 |
15 |
20 |
|
RTD |
Pt100 |
66 |
2 |
3 |
2 |
3 |
2 |
3 |
|
TT |
K |
0 |
4 |
5 |
4 |
5 |
8 |
5 |
|
AO |
4~20mA |
17 |
0 |
2 |
0 |
2 |
0 |
2 |
|
DI |
无源干触点 |
440 |
19 |
25 |
19 |
25 |
19 |
25 |
|
DO |
无源干触点 |
191 |
7 |
10 |
7 |
10 |
7 |
10 |
|
合计 |
824 |
45 |
60 |
45 |
60 |
51 |
65 | |
在上表中，AI表示模拟量输入，AO表示模拟量输出，DI表示开关量输入，DO表示开关量输出，RTD表示Pt100热电阻，TT表示Pt100热电偶。
3．系统构成与通讯
整个DCS系统由中央控制室设备和现场控制设备及配套软件包共同组成。
中央控制室设备由一台工程师站(ENG130)，四台操作员站(OS131~OS134)，两台打印机(PD1、PD2)组成。现场控制站设备包括控制站(CS1和CS2) 、辅助机柜(AC1)和六台远程机柜，远程I/O之间全部采用光缆连接。
异构系统通讯：采用CDT协议与发电机综合保护装置进行通讯。
4．系统特点
4.1高度的稳定性
JX-300XP系统经受了水泥厂各种工况与工艺条件的严酷考验。
4.2冗余的功能
主控器,电源,通讯设备全部热备冗余，在线分散硬件故障造成的危险。
4.3AI和DI卡件的特殊设计
水泥厂的220VAC信号在长线输送时,线路的感应干扰极大；并且水泥厂大量应用变频器、高压设备等强干扰源,由于DI卡件进行了抗干扰性特殊加工与设计，可有效地克服现场的强烈干扰；AI卡件信号点点隔离设计, 有效克服了“串扰“。
4.4 先进的控制语言
上位机软件设计控制语言，完全遵守国际IEC1131-3标准,同时系统提供全中文集成化图形界面组态工具，实现了水泥生产过程的优化控制与安全操作。软件设计规范化、接口灵活、升级方便，基于工程实施经验生成的水泥生产过程专用控制模块可以很好满足水泥生产过程中的各种特殊要求。
4．DCS系统操作界面
1.DCS操作主画面如下:
图2.窑头和窑尾余热锅炉
图3.汽机和发电机
图4.化学水和冷却水
图5.汽机油系统
2.DCS控制方案
2.1电机的控制方案
主要是通过基本模块来实现控制,常用到的电机控制模块主要有以几种:MOTOR(普通电机模块), ZF_MOTOR(正反转带限位模块),PAT(模拟量反馈开关量驱动调节阀模块), MOTOR-B(变频电机模块)。
MOTOR模块控制设备有：普通的电机,链运机，振打机等。
MOTOR_ZF模块控制的主要设备有：循环水泵出口阀等。
PAT模块控制的主要设备有：窑头和窑尾余热锅炉进出口调节阀等。
MOTOR-B模块控制的主要设备有：循环水泵, 锅炉给水泵等。
2.2 汽机DEH505的控制方案
主要是通过电液505驱动模块来实现汽机开停机联锁解所控制。
2.3回路的控制方案
采用单回路,主要有:汽包水位的自动控制,锅炉给水压力控制等。
4.结束语
通过项目各方的共同努力和紧密配合, 浙江红狮水泥股份有限公司2×7.5MW纯低温余热电站DCS系统自2007年1月正式投入运行,JX-300XP系统稳定,控制效果良好,各项工艺技术指标均正常,发电质量稳定,为业主带来了很好的经济和社会效益。
迄今为止，中控已凭借完善的解决方案和丰富的工程实施经验成功实施了近百个水泥余热发电项目，客户广泛分布于浙江、江苏、江西、安徽、湖南、河南、山西、四川、福建等省。中控期待为更多企业提供优质的产品和完善的服务，帮助企业提升经济效益与社会效益。
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