實時數據庫在水泥企業中的應用
1. 引言
水泥是建筑工業三大基本材料之一，使用廣、用量大、素有“建筑工業的糧食”之稱。
目前，水泥已廣泛用于建筑、水利、道路、國防等工程中。近年來，宇航、信息及其它新興工業中對各種具有特種性能的水泥復合材料的需求也越來越大。因此，水泥工業在整個國民經濟中起著十分重要的作用。在目前甚至未來相當長的時期內，水泥仍將是人類社會的主要的建筑材料。
水泥產品按用途主要分為通用水泥、專用水泥、特性水泥，其中通用水泥主要包括以下六種：普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。
2. 水泥生產工藝簡介
水泥生產工藝的主要過程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入到高溫窯爐中用燃料將其煅燒成熟料，最后將熟料與適量石膏混合磨細制成水泥，需要經過礦山開采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅燒、熟料冷卻、水泥粉磨及成品包裝等多道工序。
其生產過程通常可概括為“三磨一窯”，可分為四個步驟：
生料制備：即將石灰質原料、黏土質原料與少量校正原料經破碎后按一定比合、磨細并調配為成分合適、量質均勻的生料。
煤粉制備：水泥燃燒過程中的煤炭，必須制備成煤粉，提供煤粉燃燒所要求的粒度，以便于充分燃燒，得到足夠的燃燒反應能力。
熟料煅燒：即將生料放在水泥窯內煅燒至部分熔融以得到以C3S為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。
水泥粉磨及出廠：即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細為水泥，并包裝出廠。
3. 應用方案
3.1 應用架構
3.2 系統生產監控
把DCS、磨機運行工況監測系統、X熒光分析儀系統以及具備條件的控制系統的數據和現場電信號數據通過統一的OPC接口采集到控制室。可以實時記錄各個檢測設備的動態數據，存儲生料SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO的檢測數據以及生料的配比方案。
流程圖畫面反映出工藝原理和流程以及當前的生產狀況，使生產管理人員能夠方便地了解和分析生產情況。例如：顯示各種工藝參數和生產數據等。
生產數據畫面能夠全面地反映生產情況，將每個工段相關的數據集中到一幅或幾幅畫中。可監視配料秤反饋流量，根據用戶需要設定報警偏差提示報警；可監視磨機運行狀況，根據用戶需要設定報警提示。
趨勢圖能夠顯示出某一段時間數據變化的情況。實時趨勢能夠反映出當前的數據變化情況，歷史趨勢的數據從歷史數據庫中取出，能夠查看任何時間段數據的變化情況。通過查看歷史趨勢，可以了解長時間的生產情況。當發生事故時，可以利用歷史趨勢進行事故原因分析。比如統計生料波動的實時曲線。
當某個工藝參數達到報警條件如超過高高限時，就立即產生報警信息，提醒相關人員立即處理。可根據用戶需要設定配料秤反饋流量報警偏差，提示報警；設定磨機運行狀況報警提示。
數據分析工具，可以查看任意兩個時間之間的位號數據集合。
可以為其他客戶終端提供數據查詢，供生產決策者進行分析。包括數據的屬性查詢，實時值、歷史值查詢，而且查詢的結果可以導出為EXCEL文件保存。
生產調度管理功能：綜合全廠生產信息，及時調整各工段的生產。發送調度信息到各個工段，實現調度和各個工段之間快速信息傳遞。自動根據調度需要的生產參數、信息生成報表。
設備運行管理功能： 系統自動對設備的運行時間、運行情況進行記錄和統計，結合設備資料、設備信息等，形成設備的運行和日常維護等報表，充分發揮設備的效率。
班組考核管理功能：通過對現場實際數據的監測，以班組為單位，對考核點進行記錄和統計，形成各個班組在一定生產條件下生產質量的報表（班、天、月、用戶指定時間段的多種統計模式），對合格率、平均值、標準偏差、最大值、最小值進行統計（所有報表均可以導出或直接打印統計結果），從而成為班組考核的依據。
質量管理功能：將企業的質量管理與質量控制決策有機地融入整個綜合信息管理自動化系統建設中，提高企業的經濟效益和競爭力。在水泥生產過程中，產品質量控制的三個重要環節是：入窯生料質量和喂料穩定性，熟料率值和礦物成分設計值的合理性與熟料煅燒狀況以及水泥的粉磨細度、顆粒級配、顆粒形貌等。
系統還提供能源管理、計量管理、用電管理、化驗室管理等相關管理功能。
3.4 系統擴展
系統在ESP-iSYS實時數據庫平臺上可以擴展生料配料率值自動控制功能。
背景
硅酸鹽水泥熟料中各氧化物不是以單獨狀態存在，而是由兩種或兩種以上的氧化物合成的多礦物集合體。因此，在水泥生產中不僅要控制各氧化物的含量，還要控制多氧化物之間的比例，即率值。這樣更能表示出水泥的性質及對煅燒的影響。
率值就是用來表示水泥熟料中多氧化物之間相對含量的系數。它是生產控制的一種指標。
率值控制內容
生料配料率值的先進控制可分為兩大部分。根據水泥生料配料工藝目標，在一定的約束條件下，并在保證率值控制精度的前提條件下，以生產成本最低為目標，優化得到生料配比及相關的原料流量設定值，然后利用DCS的基本控制回路把流量控制在優化的設定值上，從而滿足率值的控制目標。生料配料率值先進控制原理如下圖所示。
技術路線
采用軟測量技術原理，優化控制技術等技術，在保證率值控制精度和生產約束的前提條件下，以生產成本最低為目標，優化得到生料配比及相關的原料流量設定值，然后利用DCS的基本控制回路把流量控制在優化的設定值上，從而滿足率值的控制目標。
4、結束語
通過基于實時數據庫的水泥生產信息管理系統，通過一體化的智能生產計劃與調度管理、全線在線質量管理以及綜合設備管理等模塊，實現全廠的生產數據采集、資源調度優化與跟蹤、能源供應控制、操作管理、性能分析以及必要的數據信息轉換等功能。
調度管理人員可以在監控調度中心通過相應的權限對全廠水泥工藝生產的主要環節進行實時監控，實現生產調度、決策指揮的信息化、科學化，為水泥企業優化調度、節能降耗、有效預防和及時處理各種突發事故提供有效手段，為水泥企業信息化的應用和發展奠定基礎。
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