水泥纯低温余热电站DCS解决方案

其运行原理是：

在水泥窑窑头设置一台余热锅炉（AQC炉），在水泥窑窑尾设置一台余热锅炉（SP炉），余热废气通过锅炉进行热交换，化学水作为热交换的介质，汽轮机冷凝器中的凝结水通过水泵和来自软化水车间的化学补充水一起进入除氧器进行除氧，由锅炉给水泵送入AQC炉、SP炉，水由省煤器加热升温后进入余热锅炉蒸发器集箱，经过换热片与由炉顶进入锅炉的废气进行热交换，产生的饱和蒸汽进入锅炉分离汽包，再进入炉过热器进行过热，产生300℃、1.2Mpa左右的过热高压蒸汽，通过管道进入集汽箱混合，然后推动汽轮机作功，进而带动发电机进行发电。

四、水泥纯低温余热电站的控制要点及方案

水泥纯低温余热电站工艺设备生产连续性强、对快速性和协调性要求高。为了提高企业的生产效率与竞争力，自动控制的实施至关重要。中控作为国内领先的自动化设备供应商，能够很好的满足水泥纯低温余热电站以开关量为主、模拟量为辅、安全保护要求较高且伴有少量调节回路的控制要求。

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．汽机DEH、505的控制方案

现在国内通过调整油压来调节汽轮机调节阀门的开度，使进汽量变化来调整汽机的转速，由于汽机对转速的要求很高，要求调整动作迅速、准确。一般采用505和DEH两种独立系统来进行调控，与主系统进行硬点或总线通讯的模式来进行信号的传输。

3．回路的控制方案

最主要的一个自动回路汽包水位的三通量串级自动控制,即通过锅炉给水流量和蒸汽流量来调整给水阀门的开度，使汽包水位稳定在半锅水位的位置。

单回路调节有给水压力控制，热井水位自动调节控制等。

4．汽机保护系统（ETS）

汽机保护系统就是汽机紧急关断系统，一般要求在出现异常状况时在50ms之内将汽机主汽门关闭，停止汽轮机，防止汽机损坏。通常采用特殊的速动模块来进行信号的采集和控制。

5．备用设备自动投运系统

一般一套冷却水系统有三座机械冷却塔，正常运行情况下通常是一备两用或两备一用，在正常运转的冷却塔风机或循环水泵出现故障时，备用的水泵或冷却塔风机需要自动投入运行，并且相应的阀门需自动打开或关闭，形成新的循环系统进行冷却。

整个流程系统中大部分水泵都是一备一用，处于安全控制的考虑一定要在运行水泵故障停车时，在最短时间内将备用水泵自动开启，不影响整个系统的运行。

6．润滑保护系统

润滑系统是汽机运行最重要的保护系统，必须按照工艺提供的参数条件和工艺控制要求，作出适合现场实际情况的保护程序和联锁运行程序，提高对汽机和相关设备的保护。

五、中控DCS系统在纯低温余热电站的技术优势

中控应用于水泥纯低温余热电站的控制系统是基于Web 技术的网络化控制系统－WebField JX－300XP。它的主要特点是突破了传统控制系统的层次模型，实现了多种总线兼容和异构系统综合集成，十分适合于自控设备多、连续生产场合－水泥厂余热电站的控制。

中控的WebField JX－300XP系统能够得到包含国内一些大型水泥企业在内的众多用户的青睐，是由以下系统优势所决定的：

1、系统的高度稳定性

1）中控的WebField 系列DCS产品系统已经累计取得了近5000套应用业绩，广泛应用于核电站、热电厂、石油化工、高分子和精细化工、水泥和冶金、造纸、啤酒、医药在内的几乎所有流程工业，系统的稳定性已经经受了各种工况与工艺条件的严酷考验。

2）WebField JX－300XP是WebField 家族的主流产品，是一套面向中型过程控制的控制系统。系统对主控卡、数据转发卡、控制网络采用冗余设计，在技术上充分保证了系统的高度可靠性与稳定性，可以有效地保障水泥厂余热电站生产的连续进行。

2、系统的高度的安全性

1) WebField JX－300XP系统实现了I/O通道级别的冗余，并能根据设备重要程度灵活选择冗余与否，使得系统获得了保障生产安全与节省用户投资的和谐统一。

2) WebField JX－300XP系统安全的在线下载功能，既有效降低了投运期间的工作量，又保障了投运期间的安全。

3) WebField JX－300XP系统的DO端子板和卡件分离技术，使系统与现场实现了真正意义上的隔离；同时系统I/O通道采用点点隔离设计，使得故障面不易扩大，可以克服因串扰产生的大面积故障，避免造成停机停产。

4)水泥纯低温余热电站的各个IO控制站分散，此时系统的安全很大程度上取决于控制网络的稳定性。冗余光纤总线网技术的设计与采用使得中控的过程控制网络极为可靠，大大提高了整个系统的安全系数。

3、系统良好的开放性

水泥生产现场设备种类繁多，各设备供应商所提供的通信协议也千差万别，这对控制系统的开放性提出了很高的要求。中控能提供诸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、MODBUS、HOSTLINK、DDE、CDT、自定义协议等多种通讯解决方案，能够很好的满足水泥行业项目工程应用的需要。

4、具有强抗干扰性的DI输入卡件的开发设计

余热电站的220VAC信号在长线输送时，线路的感应干扰极大；并且大量应用变频器等强干扰源。中控WebField JX－300XP系统针对行业特色对DI卡件进行了特殊加工与设计，可万无一失的克服现场的强烈干扰。

5、IO通道级的故障自诊断功能

中控WebField JX－300XP系统有针对性的开发了I/O通道级的故障诊断功能，使得故障分析、查找十分方便，大大减轻了维护人员劳动强度。

6、真正的对等C/S网络

取消了传统的C/S网络中故障发生率高、维护编程复杂的数据服务器，实现了操作站和现场控制站的直接通讯。极大的简化了网络系统，降低了故障的隐患和后期维护工作量。现在合立时系统就是最传统的C/S网络架构，由于他们的低价策略，导致他们的服务器系统极其不稳定，很多用户都反映会经常出现系统死机的现象。

7、100M/S的通讯网络

不论是上层的SCnet网络还是下层I/O通讯层的SBUS网络，都是采用了100M/S的通讯卡件和网线，确保数据从最底层的I/O卡件开始知道操作员站的传输一直都处在100M/S这样的宽广大路上，避免了现在水泥企业一些系统普遍采用10M/S的通讯卡和1.5M/S的DP网络导致的数据拥堵现象。目前在水泥行业主要的系统供应商都是采用10M的上层以太网通讯和1.5M的下层I/ODP通讯模式，容易产生数据的拥堵现象。为了防止数据的拥堵一般采用限制上层操作站或增加中间数据服务器的方法，给用户的使用和操作维护都带来很大的麻烦，也增加了安全隐患。

8、强大的软件功能

系统提供全中文集成化图形界面组态工具，实现了生产过程的优化控制和安全操作。人机界面友好、软件设计规范化、接口灵活、升级方便、生产过程专用控制模块可以很好满足生产过程中的各种特殊要求。

9、优质、周到的工程服务

中控与用户充分融为一体，想用户之所想、急用户之所急，热情周到的跟踪服务，通过不断的经验积累，很好的实现了余热发电生产过程中对生产和设备的各种控制要求，取得了广大用户的信赖。

并且我们深知，工程交付使用仅是服务的开始，定期的技术回访和解决生产过程中遇到的技术问题才是中控服务的核心。

六、典型行业案例介绍

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股份有限公司WebField JX-300XP系统来实现，并由中控承担DCS系统的设计和调试编程工作，以实现数据采集、远程通讯、自动控制、集中操作等功能要求。

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。

七、结束语

中控作为一家集工业自动化产品的科研开发、生产制造、市场营销和工程服务于一体的高科技企业，已成为中国最知名的自动化公司之一，将与更多的水泥客户共同进步，以全面提升整个水泥行业纯低温余热电站用户的自动化水平与经济效益。