山水集团某5000t/d生产线的生料入窑喂料控制一直是由中控员根据入窑生料台时产量和下料顺畅程度，人工改变生料库底计量仓下的电控气动流量控制阀的开度，来稳定喂料量。由于瞬时下料流量的波动，人工调整阀门开度不及时，故生料入窑量波动较大（20～30t/h），提升机电流波动较大（10A左右），影响了窑况的稳定。
2014年12月中旬，我部门承担了限期解决问题的任务。山水集团工程设计部作为课题，安排专人负责，较快地实现了喂料的自动控制，稳定了入窑生料流量。
2、问题的解决
2.1生料入窑工艺流程
生料入窑的工艺流程如图1所示。
经过均化的生料，从生料均化库（容量13000t）卸出，由库底电控气动流量阀进入充气计量仓，并根据入窑喂料量大小，人工通过控制电控气动流量阀的开度卸出，再经过空气斜槽的输送、固体流量计计量显示后，由入窑提升机提升至窑尾框架，再经三通溜子进入窑尾预热器，完成生料从出库至入窑的全过程。其中，固体流量计安装于提升机入口。
图1改造前生料入窑工艺流程示意
2.2措施及调试过程
该生产线的DCS系统选用的是ABB公司的AC800F系列。初期，山水集团工程设计部利用DCS自带的PID程序块，编制了喂料自动控制程序：固体流量计的流量反馈值（PV）、入窑生料流量设定值(SP)、计量仓下电控气动流量阀开度值(Y)，三者形成闭环控制，即利用流量偏差值△（SP- PV），通过PID算法输出调整量(Y)来及时控制阀开度，达到稳定入窑生料流量目的。
利用停机检修时间，山水集团工程设计部在生料“内循环”（即将电动三通打在入均化库侧，生料出均化库后，经流量阀→计量仓→空气斜槽→固体流量计→入窑提升机，再经三通阀回到生料库，如此循环）的情况下，设定不同的入窑流量，调试了多组PID系数，使得阀门开度值、流量反馈值都能及时跟踪，入窑生料流量、提升机电流都比较稳定；但发现，对应不同生料流量设定值， PID系数的取值差别较大。
检修完毕，生产线全部设备运行，在取消生料的“内循环”，实际投料入窑后，发现入窑生料波动却仍然比较大，虽经多次调整仍没有改善，最终放弃了该方案。
鉴于上述情况，山水集团工程设计部决定到生料喂料比较稳定的本集团其他两家公司考察。两家公司各有一条5000t/d熟料线，是由南京水泥工业设计研究院负责设计的。其生料均化库底及入窑喂料的工艺与本生产线相比，有所不同：都采用了两台固体流量计，分别直接布置在充气计量仓的电控气动流量阀下，工艺流程稍显复杂、设备投资略大，但固体流量计和流量阀的距离较短。通过技术交流和查阅设备资料，山水集团工程设计部分析认为：目前固体流量计安装在入提升机溜子处，与流量阀间的距离过大，阀开度调整时间过于滞后，是造成控制不及时、流量波动大的主要因素。经过论证，参照两公司的实际，决定通过改造，将固体流量计移到计量仓下流量阀附近后，再行调试。
2015年春节前，公司利用停窑检修机会，将空气斜槽分成两段，其中前段斜槽下落适当高度，把固体流量计移至距离左流量阀约3m处（设备说明书推荐的安装距离）；后段斜槽不经过固体流量计直接入前段斜槽，与此段对应的右流量阀平常处于关闭备用状态。改造后流程图如图2所示。
随后，山水集团工程设计部进行了如下工作：
1）调整固体流量计接线、编写DCS程序；
2）利用固体流量计自带的PID功能， 将DCS输出的生料入窑流量信号作为设定值（SP），流量计的流量测量值作为反馈值（PV），流量计的输出控制流量阀的开度；
3）在生料库“内循环”的情况下，调试PID系数。比较发现，PID系数不需要随生料台时产量而调整，并且生料流量、提升机电流波动都不大。
2015年春节后，公司点火投料，生料入窑喂料完全采用了自动控制，运行至今，喂料流量、提升机电流都较稳定，控制效果比较理想。
图2改造后生料入窑工艺流程示意
3、效果比较
改造前：入窑生料台时产量波动大，幅度约16t/h（256～272t/h），趋势曲线无规律，流量不能及时控制；入窑提升机电流波动大，幅度约12A，趋势曲线无规律。
改造后：入窑生料台时产量波动小，幅度约7t/h（293～300 t/h），趋势曲线有规律，流量能够及时控制；入窑提升机电流波动小，幅度约1～3A，趋势曲线有规律。
4、总结
入窑生料喂料实现了自动控制，流量稳定性得到较大提高，熟料产量、质量都有了明显的提高，目前生料台时产量约350t/h,熟料台时产量约230t/h，窑况稳定。山水集团工程设计部将继续跟踪，争取更好的提高，同时向集团内存在类似同类问题的企业推广。
通过这一实例，山水集团工程设计部也深刻体会到：工艺流程、布置的合理性，对充分发挥设备的性能至关重要，在以后的设计中应引起足够的重视。
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