自动化仪表技术在水泥生产线的应用及趋势分析

自动化仪表技术在水泥生产线的应用及趋势分析

王艳

中材建设有限公司北京100176

摘要：水泥产业的发展得益于自动化仪表技术的发展和应用水平，在水泥生产过程中引入自动化仪表技术，可以保证设备运作模式符合实际的生产需求，直观地反映水泥生产的数据信息，不仅可以节省人力物力、提高效率，还可以实现精细化生产达到节能减排、保护环境的目的。自动化仪表技术的应用和普及为水泥行业的生产过程提供了真实可靠的数据资源，避免了人为误操作，为水泥行业的可持续发展提供支持。本文主要阐述了我国水泥行业中的自动化仪表技术、常见类型及应用趋势。

关键词：水泥生产；自动化仪表；技术应用

1前言

纵观我国水泥行业当前实际的发展情况，应用自动化仪表能够提升企业的生产效率，因为只有时刻了解工艺流程并进行控制，才能保证水泥生产过程顺利进行。自动化仪表具备的智能化和现场总线技术可以使单个产品的故障及时发现，还能使整个水泥生产线上所有自动化控制设备处于实时监控之中，实现预防性维护，提高运行可靠性。

2自动化仪表类型及其在水泥生产线的应用概述

自动化仪表按被测量参数区分包括：压力测量仪表、温度测量仪表、物位测量仪表、流量测量仪表、机械量测量仪表等。

2.1压力测量仪表：

（1）压力变送器

压力变送器是将测压原件感受到的物理压力参数经传感转换后把变化量按比例转变成标准输出信号的仪表，它在水泥厂中被广泛应用在工艺风机出口、磨机循环风路中工艺管道进出口及预热器等生产线设备上，例如在预热器每级旋风筒设置测点来监测压力，同时预热器上设置的压力测点还可实现在C3，C4，C5级旋风筒的锥体部位检查堵料情况；另外在工艺风机出口、磨机循环风路中工艺管道进出口设置的压力仪表测量值可实现PID调节回路控制阀门的开度，形成闭环控制回路。一些条件下压力仪表还可与节流装置配套使用，实现对流量的精确测量和控制。

（2）差压变送器

差压变送器是用于测量管道中气体压力的仪表。它与压力变送器的区别是差压变送器分正压端和负压端，所测量的结果也是压力差，而在测量时只有正压端的压力大于负压端压力才能有效测量出正确的压力差，并将其转化成4~20mA的标准电流信号输出。差压变送器在水泥厂中的使用数量不多，一般就是用在水泥厂大工艺袋收尘设备上。

（3）压力开关

压力开关是一种简单的压力控制装置，分为常闭、常开式两种，水泥厂为了避免开关误动作经常选用常闭开关节点。压力开关被大量使用在小袋收尘器上，用来监测小袋收尘器的堵塞情况，当被测压力值达到设定值时，压力开关动作输出报警信号。

2.2温度测量仪表：

（1）热电阻

热电阻是通过电阻热效应，即金属导体电阻值随温度的变化而变化来进行温度测量的。它的引线方式有三种，但水泥厂中使用的热电阻为了消除连接导线电阻引起的测量误差一般都采用三线制接法。与热电偶不同的是，热电阻虽然不需要补偿导线且比热电偶便宜，但是它的中低温区测温条件使其应用受到一定限制，因此在水泥厂中主要用于各类设备轴承及电机绕组的测温，当这些热电阻元件测量的温度达到设定的报警值时，PLC系统就会快速发现设备的异常而做出相应措施。

（2）热电偶

热电偶是温度测量仪表中常用的感温元件，水泥厂根据不同工况常采用K型，R型或S型。热电偶是测量中高温区间范围的温度传感器，如果测量对象温度在500℃左右应该选用K型热电偶；如果测量温度达到更高则选用R型或S型热电偶。例如在水泥生产线中预热器塔架上的工艺测温点，C1，C2，C3级旋风筒进料口的管道温度都在0℃—800℃范围以内，因此在选择热电偶类型时会选用K型热电偶，同样的仪表选择也适用于原料磨或水泥磨等进出口风路上的管道测温；但是对于预热器上的C4和C5级旋风筒来说，下部锥体温度很高，已超过了K型热电偶测量范围，因此就需要选择R型或S型的热电偶了。

2.3物位测量仪表：

（1）雷达料位计

水泥厂中有些物料是颗粒状或是块状，储存在库里或仓里时会对接触型雷达料位计的缆绳造成较大下拉力，因此这种物料条件下更适合采用非接触型雷达料位计；而在生料库、水泥库和粉煤灰库中全是粉状物料较为疏松，接触型雷达料位计或大法兰的带有号角天线的非接触型雷达料位计最为合适。

（2）超声波液位计

超声波液位计是通过测量从探头发出超声信号到接收反射信号过程中的运行时间而实现物位测量的仪表。由于液位计中的超声波系统穿透能力强，方向性好且在水中的传播距离远且能实时监测液位，并将信号反馈给PLC，保证液位的自动调控和补给，因此广泛应用在水泥行业的重油罐、原水池、工业水箱和循环水池等场所。

（3）料位开关

料位开关是一个开关量信号，他主要使用在测量容器的高低料位、中间料位或水泥厂自给料系统的生产线上，他通过螺纹或法兰连接安装于料仓的顶部、侧面或底部，值得一提的是料位开关安装时需要注意避开死角位置，避免发生误报，影响生产调试。

（4）液位开关

液位开关中接触式的浮球液位开关应用最为常见。在水泥厂的水处理工艺中，液位控制仪表关系着整个公用系统的安全性和经济性，因为整个公用流程包括着各类大大小小的水箱，往往使用多个开关控制液位，每个液位都会对应着不同的动作，因此，在液位开关的设计使用中应多考虑数量和流程以方便控制各个水泵之间的启停逻辑。此外，一些润滑油站也需要设置油箱液位开关，低液位开关报警时，禁止启动油泵；液位开关在油泵运行中动作时，则系统报警。

2.4流量测量仪表：

（1）流量开关

流量开关能监控管道内流体流速、是否断流、水泵是否空转等情况，因此被应用在水泥行业需要对重要设备如回转窑减速机、大齿圈、托轮及轮带的润滑单元中进行流体流速监控，若油泵启动30s后流量开关没有动作，则停止油泵；若油泵正常运行中，流量开关没有了信号，则延时几秒后停止油泵；液体流量会在出现故障时被实时反馈给PLC，并做出快速处理。

2.5机械量测量仪表：

（1）振动传感器

用于检测冲击力或者加速度的传感器叫做振动传感器。在水泥厂中振动传感器主要应用在大型重要工艺设备的轴承保护上，如厂区中压电机，传感器分别安装在水平方向和垂直方向上检测振动量，而工艺风机检测的是其前后轴承的振动量，振动量信号能实时反应设备故障信息，PLC收到故障报警时，会采取相应措施加以消除以减小这种振动产生的危害。

（2）速度开关

速度开关是监测旋转速度的开关，它被大量地使用在水泥生产线的各类设备中，如皮带输送机尾轮，提升机主、辅传，螺旋输送机尾轮，破碎机和回转下料器等转动设备，对皮带打滑、断裂、设备过载等机械故障信号能及时反馈至PLC处理，起到保护设备的作用从而减少损失。

3自动化仪表在水泥行业的发展趋势

现代科技的不断发展使水泥行业对自动化仪表提出了更高、更新的要求，自动化仪表发展趋势的最核心理念就是不断利用新的工作原理和采用新材料来制作新型仪表元器件，通过微型计算机的使用来提高自动化仪表的性能，提高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。自动化仪表不仅供单项使用，而且要通过标准接口和数据通道与电子计算机结合起来，组成各种测试控制管理综合系统，以满足水泥制造企业更高的技术要求。具体趋势有以下几个方面：

（1）智能化。智能化是自动化仪表发展的核心内容，所谓智能化就要使自动化仪表具有多种新功能。以往工业控制环节只能由调节器或控制系统主机来完成控制的设计，现今在变送器或者执行器植入智能化模块，就可以与水泥生产线相关仪表一起实现自主调节；实现工业控制的分散化，从而减轻控制系统主机负担，使调节更加及时，并提高整个系统的可靠性。

（2）高精度化。由于水泥生产对环境保护的要求日益提高，水泥的生产量巨大，仪表数据的细微差距都会对生产工艺造成影响，所谓失之毫厘差之千里，国家的政策、法令对水泥制造业的节能减排也有具体的要求和规定，因此提高自动化仪表的精度更为迫切。

（3）总线化。当前我国水泥生产线普遍应用现场总线技术，此技术更加方便灵活地控制了生产工艺，更加轻松地组建集中和分散的测试系统。水泥厂总线控制技术已成为世界自动化技术发展的旗帜，总线化为自动化仪表的发展提供了生机勃勃的土壤，增强了自动化仪表技术的稳定性、可靠性，降低功耗、节能减排。

（4）网络数字化。IT通信技术的发展体现于社会生产的各个方面，水泥生产行业的现场总线技术依托于网络数字化通信技术，使自动控制系统与现场设备融入水泥工厂信息网络，成为水泥企业信息网络的通信基础，可使自动化仪表的作用得以充分发挥。

（5）开放性。未来的自动化仪表和计算机、手持终端的联系也将会较为常见，自动化仪表设备上应当具备计算机的通信接口或传输协议，测量的数据也应通过通信接口和无线实时传输，这样使用自动化仪表设备和操作一台普通电脑一样简单，在生产过程控制系统支持下，可通过软件进行一体化管理。

4结束语

水泥生产过程要求较高的快速性和协调性，在水泥生产企业应用自动化仪表能够严格的把控具体生产工作的安全性，为水泥企业的生产提供有力保证，在排除可能出现的安全隐患基础上进行生产效率的提升。选择自动化仪表来支撑实际的生产工作，大大降低了生产过程中对劳动力的消耗情况，并且能够通过智能化的工作方式获得更多的有效数据，实现对信息的整合，满足对成本的控制和节约的需求，使水泥生产企业在良性循环体系当中绿色健康的发展。

参考文献

[1]田福彪.自动化工业仪表与控制系统的应用与发展[J].电子技术与软件工程，2013（10）

[2]尹宪成.浅议自动化工业仪表、仪器在现阶段生产控制系统中的应用[J].机电信息，2013（10）