水泥烧成系统故障诊断技术研究

水泥烧成系统故障诊断技术研究

张哲鹏

冀东水泥黑龙江有限公司150000

【摘要】现代水泥生产工作的开展需要有新型烧成系统的支持，而技术人员则要保证该系统的稳定运行，以此来提升水泥工程项目的建设质量。在生产期间，就需要根据相应的工况来对系统的鲁棒性、实时性与准确性加以识别，避免在水泥生产过程中出现安全风险，可融合智能技术手段，改良故障诊断方法，预测水泥烧成系统的故障问题，本文对诊断技术应用方面的问题加以剖析。

【关键词】水泥烧成系统；故障；诊断技术；应用

水泥材料在当前的土建工业建设活动中始终保持着极高的使用效率，生产单位不断地调整当前的水泥生产系统，减少相应的生产设备的运行故障，提升其运行效率，以满足水泥材料应用需求，在现代水泥烧成系统中，故障问题受到了生产者的广泛关注，只有精准地诊断水泥故障问题，才能尽快恢复系统的正常运行，可通过监控系统来获取烧成系统的及时故障信息，辅助水泥故障诊断工作。

1水泥烧成系统应用情况与常见的故障问题

1.1水泥烧成系统应用情况

以新型干法水泥材料为例，生产人员首先需要对已有的水泥原材料进行预处理工作，粉磨生料，将处理妥当的水泥原料传输到预热器装置中，进行预分解与预热处理，将物料输送到管道内部，而后转入到及回转窑内部，实现煅烧目的，煅烧任务完成后，将水泥材料输送到篦冷机设备中加以冷却处理。

生产水泥的过程中，需要对几种重要的技术参数进行管控，以此在最大程度上消除烧成系统中的故障问题，首先应当保障风的平衡，以此来确定煤粉呈现出了充分燃烧的状态，风量与风速均需达到相应的标准。冷却机设备提供的高温空气也可为系统所用；煤的比例也应当别有效控制。出炉以及窑尾的气体的温度应当比正常值高，在合理的通风条件下，窑炉出口处的气体中的氧气含量应当达到标准，不可出现一氧化碳气体；技术人员可通过科学的方法来将燃料比提高；窑速与喂料也需被有效把控，保持稳定的喂料量，给各个温度点的物料提供充足的反应时间。根据燃烧条件来保障喂煤量的平衡。除此之外，技术人员还需对温度、电流、压力以及气体成分等参数进行考察与把控。

1.2常见故障问题

现结合烧制水泥材料的经验，分析几种常见故障问题以及成因。

塌料是当前的水泥烧成系统中相对常见的故障情况，当系统风速低于标准值，投料量与操作产量数值比较低，生料可能会被直接吹散，进而形成规模极大的塌料问题，旋风筒内部存有漏风的故障问题，生料处于循环流动的状态，生料浓度高于设计值，系统参数变动，塌料问题影响了烧成系统的正常使用。烧成系统内部还会出现跑生料与结大块的问题，烧成带的温度过低时，跑生料的现象会随之形成，另外保持生料量不变，煤的使用量比较少，窑内存有的物料量超出限制标准，也会导致跑生料的问题生成。烧成系统内部存在通风不畅的问题时，窑尾处的温度过高，熔融料大量生成，液相量过多，硅酸率与饱和比数值过低，材料会结成大块，正常的水泥生产活动随之受阻。

2故障识别技术应用情况

2.1故障诊断分类分析

通过对新型干法水泥流程及工艺故障分析，本文前几章通过窑电流趋势判断和间断点分析可以得出窑内基本运行的热工状况，比如窑电流持续上升后居高不下，是窑内窑皮、窑圈垮落等故障发生，而窑电流持续下降后又保持在较低的状态则可能是生料的急剧增加或者喂煤量偏低等原因造成的；而窑尾系统的工艺故障的判断可以通过窑尾气体温度和其他相关的工艺参数例如烧成带温度等来进行预测或诊断工况的发生。

而对于某一种故障的发生例如窑内结大块、分解炉下部堵塞、窑内结圈、窑前结圈等等，又有众多其他的相关因素，只有综合这些因素并通过原始的生产工艺现场的故障样本数据分析才能对整个烧成系统故障的产生加以区分判别。因此，对于烧成系统故障的分类诊断，要考虑现场发生故障的数据采集情况，故障本身的严重程度以及是否在前期相关参数异常进行判别从而对水泥生产的调控。综合这些考虑，除了可以通过窑电流趋势变化和窑尾烧成带温度偏高偏低等对窑内和窑尾进行工况检测，对于其他的常见的工艺故障又不能单纯只凭借简单的几个参数进行检测而判定故障类别的工艺故障进行重新划分比较，大致分为六类：分别是预热器塌料、预热器堵塞、分解炉堵塞、窑前结圈、窑内结圈、窑后结圈。

2.2相关软件

监控模块需要满足报警状态的显示分类，数据的实时采集显示等，具体设计原则应基于以下几点：高度重视工艺流程的设计。对工艺参数、采集数据、报警状态分类处理和显示。这些变量便捷的显示有助于现场工作人员及时监视生产状况。因此相关的状态变量和报警状态应当在组态软件中有一定的显示。应有有效的安全管理方式。在工业现场中，保证安全是第一要务，系统组态软件的工业监控系统可以对现场进行实时操作，非专业人员的操作，可能出现安全问题。建立一定的组态帮助系统及文档。可以方便使用者实时操作，减轻后期的维修任务。在对水泥烧成系统的监控设计中，需要我们与PLC进行实时通信且可以提供友好界面，PLC与上位机的通信可以采用高级的语言进行编写，这需要操作人员必须熟悉并严格按照互联的PLC网络采用的通信协议来为计算机编写程序，对用户的编程能力要求较高。并且相应的编程也较为复杂。采用工业组态软件使用户可以直接与上位机通信而不考虑PLC的通信协议。

2.3故障识别技术

水泥系统窑尾气体温度是系统重要的热工参数，建立窑尾气体温度控制模型对水泥生产有重要作用。窑尾气体温度表示窑头火焰的位置以及煅烧情况，反应出窑、炉用风是否平衡，可间接的反应如系统拉风，三次风管用风等一些状态是否正常，与水泥预热器堵塞、回转窑窑内通风、窑内后结圈、预热器漏风等异常工况有着强烈的相关性。窑尾气体温度的测试和温度显示能给操作员提供如下有用信息。直接提供窑内热工信息。过低不利于物料反应，过高可能引起窑尾烟室结皮、堵塞。窑尾温度反应燃料在窑内燃烧情况的好坏和拉风大小，燃烧速率慢，窑内拉风偏大，均使窑尾温度升高。间接反映分解炉用煤量是否合理、燃烧是否完全。当分解炉用煤过量或燃烧不好时，入窑料中掺有煤，也会使尾温升高。

影响窑尾温度的因素很多，有入窑生料分解率、窑内物料负荷率、窑头用煤量、煤粉质量、窑内通风等，另外窑尾气体温度还可以和其他参数一起表征窑尾异常工况，例如，窑尾气体温度可以和烧成带一起表征窑尾生料入窑时温度变化以及煤的燃烧状况等，综上，建立水泥烧成系统窑尾气体温度预测模型具有重要的作用。

3结束语

烧成水泥材料的过程复杂，技术人员需要运用烧成系统来完成多道工序任务，在水泥生产过程中，温度是影响水泥质量的主要因素，本文以常见的干法水为例，从故障识别的角度展开研究，以保障温度稳定为研究前提，利用算法，确定调节量等重要参数，识别故障问题时，必须把控参数变动，针对故障样本，进行必要的降维处理工作。使用新型软件设备，利用神经网络来调整结构参数，确保故障信息的精准性。

参考文献

[1]杨飞,漆雅庆,冯超,etal.水泥窑烧成系统节能技术改造[J].科技创新导报,2017(17).

[2]古静,张彦军.水泥烧成系统软件平台的设计[J].自动化技术与应用,2018.

[3]刘振海.关于水泥熟料烧成系统操作新技术的探讨[J].中国水泥,2018(3):105-111.