CN106705657A - 一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水泥制造领域内的一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统，包括数据采集单元、数据输入模块、无线数据发送模块、远程数据接入模块以及数据存储服务器，数据采集单元的信号输出端与数据输入模块的信号输入端相连，数据输入模块的信号输出端经无线数据发送模块与远程数据接入模块的信号输入端相连，远程数据接入模块的信号输出端连接在数据存储服务器上，通过本发明对回转窑运行的各类数据进行采集，并将采集到的数据与设定值进行比较，当出现差异后进行一定的模糊控制，从而保证了回转窑工作时的稳定性，保证回转窑制造的产品的性能，本发明可用于水泥生产制造中。

Description

一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种回转窑，特别涉及一种回转窑数据采集系统。

背景技术

燃烧器是回转窑不可或缺的热源提供关键设备。随着科学技术进步，水泥生产工艺和装备也在不断地进行更新，并以追求高产量、优质量、低能耗、重环保为发展目标。现代水泥工业生产中，水泥窑用燃烧器对于提高产量、质量，降低能耗，减少污染等方面起到越来越重要的作用。

水泥生产企业的大部分技术人员（俗称“看火工”）是依据使用过程中的经验对燃烧器设备进行调整，不能做到有预见性和有计划性，同时调整也存在严重的滞后性，不能真正意义上来对水泥产品的产量、质量进行控制，也导致了在生产中存在浪费原料、浪费能源、污染环境的现象。而另一方面，由于水泥生产车间往往地理位置偏远，且时常伴有高温、噪声、粉尘等，有经验的看火工越来越少，导致企业的用人成本也在成倍增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统，实现回转窑燃烧器的智能控制，提高燃烧器工作效率，保证燃烧器工作的稳定性。

本发明的目的是这样实现的：一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统，包括数据采集单元、数据输入模块、无线数据发送模块、远程数据接入模块以及数据存储服务器，所述数据采集单元的信号输出端与数据输入模块的信号输入端相连，所述数据输入模块的信号输出端经无线数据发送模块与远程数据接入模块的信号输入端相连，所述远程数据接入模块的信号输出端连接在数据存储服务器上。

作为本发明的进一步限定，所述数据采集单元包括：

温度传感器，用以采集二次风温、窑尾风温、分解炉出口温度以及预热器温度；

气体浓度传感器，用以采集窑尾氧气浓度和窑尾一氧化碳浓度；

喂料量传感器，用以采集生料喂料量、窑头煤喂料量以及窑尾煤喂料量；

压力传感器，用以采集窑头、窑尾负压；

速度传感器，用以采集回转窑转动速度和窑尾主风机转速；

位置传感器，用以采集窑尾主风机开度以及篦式冷却机风机开度。通过检测上述各类数据，并将各类数据与设定值进行比较，并最终进行综合控制，从而提高了回转窑工作的稳定性以及工作效率。

作为本发明的进一步限定，所述数据输入模块为多通道数据输入模式，在数据输入模块设定频率、采样时段，将数据采集单元采集到的模拟信号经过信号放大后进行模拟数字转换。通过多通道数据输入模式保证了数据传输的稳定性。

作为本发明的进一步限定，所述无线数据发送模块采用SIM卡将经过模拟数字转换的数据封装打包，通过CDMA网络远程传输；数据传送采用8位数据存储发送格式：第一位首先发送采集数据类型，T代表温度，P代表压力，W代表喂料量，V代表速度，Z代表位置，C代表浓度，第二位和第三位发送各传感器节点的序号编号，第四到第八位代表具体采集的结果值。

作为本发明的进一步限定，所述远程数据接入模块将无线数据发送模块传送的数据进行接收，并以与数据存储服务器相匹配的格式，通过RS232传送至数据存储服务器。

作为本发明的进一步限定，所述数据存储服务器建立数据库，存储实时传输的回转窑运行状态数据，为燃烧器控制提供反馈，燃烧器根据回转窑运行状态控制阀口开度与风压参数。

一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统的控制方法，包括以下步骤：

1）通过数据采集单元采集对应位置的数据信息；

2）将采集到的数据信息通过数据输入模块、无线数据发送模块、远程数据接入模块送入数据存储服务器；

3）接受终端对数据存储服务器内的数据信息进行分级；

4）对步骤3）中分级的数据按照优先级进行检测，并于设定值进行对比，当数据发生偏差，通过发出控制信号给执行机构做出调整，使得数据回归正常范围内。

作为本发明的进一步限定，步骤3）中的数据信息分级方法具体为：

第一级数据为：温度传感器、压力传感器采集到的数据；

第二级数据为：气体浓度传感器采集到的数据；

第三级数据为：喂料量传感器、速度传感器以及位置传感器采集到的数据。

作为本发明的进一步限定，步骤4）中的所述优先级按照第一级到第三级的顺序进行优先处理；步骤4）中各设定值的参考范围为：

二次风温传感器参数范围为850-930℃，窑尾温度传感器参数范围为930℃（±5%偏差），分解炉出口温度传感器参数范围890-910℃，预热器传感器320℃（±5%偏差），氧气含量传感器参数范围≤3%，一氧化碳含量传感器参数范围≤0.5%，生料喂料量传感器参考值为330 t/h，窑头煤喂料量传感器为11t/h，窑尾喂煤量传感器16 t/h，窑头压力传感器参数范围-20～-50 Pa，窑尾压力传感器参数范围-40～-100 Pa。

作为本发明的进一步限定，步骤4）具体调整方法为：

当检测到二次风的温度降低时，先检测窑尾氧气浓度，若窑尾氧气浓度偏高，则可通过降低窑尾风机抽风量或者降低篦式冷却机的出风量来升高二次风的温度；若窑尾氧气浓度正常，则可通过加快回转窑速度或提高燃烧器的喂煤量来提高二次风的温度，当二次风的温度升高时，做出相反操作即可；

当检测到窑尾风的温度降低时，先检测窑尾一氧化碳浓度，若窑尾一氧化碳浓度偏低，则可通过提高燃烧器的喂煤量来提高窑尾的温度，若窑尾一氧化碳浓度正常，则可通过降低窑尾风机抽风量或者降低回转窑速度来提高窑尾风的温度；当窑尾风的温度升后，做出相反操作即可；

当检测到分解炉出口温度降低时，可通过降低生料喂料量来提高分解炉出口温度的，当检测到分解炉出口温度升高时，可通过提高生料喂料量来降低分解炉出口的温度；

当检测到预热器的温度降低时，可通过降低回转窑的速度来提升预热器的温度，当检测到预热器的温度升高时，可通过提高回转窑的速度来降低预热器的温度；

当检测到窑尾负压升高时，可通过降低窑尾风机抽风量降低窑尾负压，当检测到窑尾负压降低时，可通过提高窑尾风机抽风量提高窑尾负压；当采集到窑头负压升高时，可通过增加篦式冷却机的出风量，当采集到窑头负压降低时，可减少篦式冷却机的出风量。

本发明工作时，数据采集单元将回转窑工作过程中的各类参数采集后，通过数据输入模块、无线数据发送模块、远程数据接入模块，最终发送给数据存储服务器；可通过接受终端根据采集到的这些数据进行对比分析，最终输出对应的控制信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明对回转窑运行的各类数据进行采集，并将采集到的数据与设定值进行比较，当出现差异后进行一定的模糊控制，从而保证了回转窑工作时的稳定性，保证回转窑制造的产品的性能。

附图说明

图1为本发明的控制原理框图。

图2为本发明结构示意图。

具体实施方式

如图1-2所示的一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统，包括数据采集单元、数据输入模块、无线数据发送模块、远程数据接入模块以及数据存储服务器；所述数据采集单元包括：

温度传感器，用以采集二次风温（即经过篦式冷却机吹出的冷却风与输送带上的产品热交换后得到的风，该风再送入回转窑进行二次燃烧）、窑尾风温、分解炉出口温度以及预热器温度；

气体浓度传感器，用以采集窑尾氧气浓度和窑尾一氧化碳浓度；

喂料量传感器，用以采集生料喂料量、窑头煤喂料量以及窑尾煤喂料量；

压力传感器，用以采集窑头、窑尾负压；

速度传感器，用以采集回转窑转动速度和窑尾主风机转速；

位置传感器，用以采集窑尾主风机开度以及篦式冷却机风机开度；

所述数据输入模块为多通道数据输入模式，在数据输入模块设定频率、采样时段，将数据采集单元采集到的模拟信号经过信号放大后进行模拟数字转换；

所述无线数据发送模块采用SIM卡将经过模拟数字转换的数据封装打包，通过CDMA网络远程传输；数据传送采用8位数据存储发送格式：第一位首先发送采集数据类型，T代表温度，P代表压力，W代表喂料量，V代表速度，Z代表位置，C代表浓度，第二位和第三位发送各传感器节点的序号编号，第四到第八位代表具体采集的结果值；

所述远程数据接入模块将无线数据发送模块传送的数据进行接收，并以与数据存储服务器相匹配的格式，通过RS232传送至数据存储服务器；

所述数据存储服务器建立数据库，存储实时传输的回转窑运行状态数据，为燃烧器控制提供反馈，燃烧器根据回转窑运行状态控制阀口开度与风压参数；

所述数据采集单元的信号输出端与数据输入模块的信号输入端相连，所述数据输入模块的信号输出端经无线数据发送模块与远程数据接入模块的信号输入端相连，所述远程数据接入模块的信号输出端连接在数据存储服务器上。

一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统的控制方法，包括以下步骤：

1）通过数据采集单元采集对应位置的数据信息；

2）将采集到的数据信息通过数据输入模块、无线数据发送模块、远程数据接入模块送入数据存储服务器；

3）接受终端对数据存储服务器内的数据信息进行分级，分级方法具体为：

第一级数据为：温度传感器、压力传感器采集到的数据；

第二级数据为：气体浓度传感器采集到的数据；

第三级数据为：喂料量传感器、速度传感器以及位置传感器采集到的数据；

4）对步骤3）中分级的数据按照第一级到第三级的顺序进行检测，并于设定值进行对比，各数据设定值的参考范围为：二次风温传感器参数范围为850-930℃，窑尾温度传感器参数范围为930℃（±5%偏差），分解炉出口温度传感器参数范围890-910℃，预热器传感器320℃（±5%偏差），氧气含量传感器参数范围≤3%，一氧化碳含量传感器参数范围≤0.5%，生料喂料量传感器参考值为330 t/h，窑头煤喂料量传感器为11t/h，窑尾喂煤量传感器16t/h，窑头压力传感器参数范围-20～-50 Pa，窑尾压力传感器参数范围-40～-100 Pa；当数据发生偏差，通过发出控制信号给执行机构做出调整，使得数据回归正常范围内；具体调整方法为：

当检测到二次风的温度降低时，先检测窑尾氧气浓度，若窑尾氧气浓度偏高，则可通过降低窑尾风机抽风量或者降低篦式冷却机的出风量来升高二次风的温度；若窑尾氧气浓度正常，则可通过加快回转窑速度或提高燃烧器的喂煤量来提高二次风的温度，当二次风的温度升高时，做出相反操作即可；

当检测到窑尾风的温度降低时，先检测窑尾一氧化碳浓度，若窑尾一氧化碳浓度偏低，则可通过提高燃烧器的喂煤量来提高窑尾的温度，若窑尾一氧化碳浓度正常，则可通过降低窑尾风机抽风量或者降低回转窑速度来提高窑尾风的温度；当窑尾风的温度升后，做出相反操作即可；

当检测到分解炉出口温度降低时，可通过降低生料喂料量来提高分解炉出口温度的，当检测到分解炉出口温度升高时，可通过提高生料喂料量来降低分解炉出口的温度；

当检测到预热器的温度降低时，可通过降低回转窑的速度来提升预热器的温度，当检测到预热器的温度升高时，可通过提高回转窑的速度来降低预热器的温度；

当检测到窑尾负压升高时，可通过降低窑尾风机抽风量降低窑尾负压，当检测到窑尾负压降低时，可通过提高窑尾风机抽风量提高窑尾负压；当采集到窑头负压升高时，可通过增加篦式冷却机的出风量，当采集到窑头负压降低时，可减少篦式冷却机的出风量。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统，其特征在于，包括数据采集单元、数据输入模块、无线数据发送模块、远程数据接入模块以及数据存储服务器，所述数据采集单元的信号输出端与数据输入模块的信号输入端相连，所述数据输入模块的信号输出端经无线数据发送模块与远程数据接入模块的信号输入端相连，所述远程数据接入模块的信号输出端连接在数据存储服务器上。

2.根据权利要求1所述的一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统，其特征在于，所述数据采集单元包括：

温度传感器，用以采集二次风温、窑尾风温、分解炉出口温度以及预热器温度；

气体浓度传感器，用以采集窑尾氧气浓度和窑尾一氧化碳浓度；

喂料量传感器，用以采集生料喂料量、窑头煤喂料量以及窑尾煤喂料量；

压力传感器，用以采集窑头、窑尾负压；

速度传感器，用以采集回转窑转动速度和窑尾主风机转速；

位置传感器，用以采集窑尾主风机开度以及篦式冷却机风机开度。

3.根据权利要求1或2所述的一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统，其特征在于，所述数据输入模块为多通道数据输入模式，在数据输入模块设定频率、采样时段，将数据采集单元采集到的模拟信号经过信号放大后进行模拟数字转换。

4.根据权利要求1或2所述的一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统，其特征在于，所述无线数据发送模块采用SIM卡将经过模拟数字转换的数据封装打包，通过CDMA网络远程传输；数据传送采用8位数据存储发送格式：第一位首先发送采集数据类型，T代表温度，P代表压力，W代表喂料量，V代表速度，Z代表位置，C代表浓度，第二位和第三位发送各传感器节点的序号编号，第四到第八位代表具体采集的结果值。

5.根据权利要求1或2所述的一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统，所述远程数据接入模块将无线数据发送模块传送的数据进行接收，并以与数据存储服务器相匹配的格式，通过RS232传送至数据存储服务器。

6.根据权利要求1或2所述的一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统，所述数据存储服务器建立数据库，存储实时传输的回转窑运行状态数据，为燃烧器控制提供反馈，燃烧器根据回转窑运行状态控制阀口开度与风压参数。

7.一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）通过数据采集单元采集对应位置的数据信息；

2）将采集到的数据信息通过数据输入模块、无线数据发送模块、远程数据接入模块送入数据存储服务器；

3）接受终端对数据存储服务器内的数据信息进行分级；

4）对步骤3）中分级的数据按照优先级进行检测，并于设定值进行对比，当数据发生偏差，通过发出控制信号给执行机构做出调整，使得数据回归正常范围内。

8.根据权利要求7所述的一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统的控制方法，其特征在于，步骤3）中的数据信息分级方法具体为：

第一级数据为：温度传感器、压力传感器采集到的数据；

第二级数据为：气体浓度传感器采集到的数据；

第三级数据为：喂料量传感器、速度传感器以及位置传感器采集到的数据。

9.根据权利要求8所述的一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统的控制方法，其特征在于，步骤4）中的所述优先级按照第一级到第三级的顺序进行优先处理；步骤4）中各设定值的参考范围为：

二次风温传感器参数范围为850-930℃，窑尾温度传感器参数范围为930℃（±5%偏差），分解炉出口温度传感器参数范围890-910℃，预热器传感器320℃（±5%偏差），氧气含量传感器参数范围≤3%，一氧化碳含量传感器参数范围≤0.5%，生料喂料量传感器参考值为330 t/h，窑头煤喂料量传感器为11t/h，窑尾喂煤量传感器16 t/h，窑头压力传感器参数范围-20～-50 Pa，窑尾压力传感器参数范围-40～-100 Pa。

10.根据权利要求9所述的一种回转窑运行状态数据远程实时采集系统的控制方法，其特征在于，步骤4）具体调整方法为：

当检测到二次风的温度降低时，先检测窑尾氧气浓度，若窑尾氧气浓度偏高，则可通过降低窑尾风机抽风量或者降低篦式冷却机的出风量来升高二次风的温度；若窑尾氧气浓度正常，则可通过加快回转窑速度或提高燃烧器的喂煤量来提高二次风的温度，当二次风的温度升高时，做出相反操作即可；

当检测到窑尾风的温度降低时，先检测窑尾一氧化碳浓度，若窑尾一氧化碳浓度偏低，则可通过提高燃烧器的喂煤量来提高窑尾的温度，若窑尾一氧化碳浓度正常，则可通过降低窑尾风机抽风量或者降低回转窑速度来提高窑尾风的温度；当窑尾风的温度升后，做出相反操作即可；

当检测到分解炉出口温度降低时，可通过降低生料喂料量来提高分解炉出口温度的，当检测到分解炉出口温度升高时，可通过提高生料喂料量来降低分解炉出口的温度；

当检测到预热器的温度降低时，可通过降低回转窑的速度来提升预热器的温度，当检测到预热器的温度升高时，可通过提高回转窑的速度来降低预热器的温度；

当检测到窑尾负压升高时，可通过降低窑尾风机抽风量降低窑尾负压，当检测到窑尾负压降低时，可通过提高窑尾风机抽风量提高窑尾负压；当采集到窑头负压升高时，可通过增加篦式冷却机的出风量，当采集到窑头负压降低时，可减少篦式冷却机的出风量。