技术丨AWHRS给水泥余热发电控制技术带来的改变

引言

AWHRS技术是应用于分散控制系统(DCS)实现水泥余热发电机组自启停技术的控制策略，AWHRS的全称为“Automatic Waste Heat Recovery System Start-up and Shutdown System”，该技术已于2019年8月获得国家知识产权局颁发的“实用新型专利证书”。

AWHRS技术追根溯源于2013年江西亚东水泥有限公司2×6000t/d熟料水泥生产线余热发电工程，业主方为台资企业，要求对标亚泥集团台湾当地水泥工厂日本JFEE公司参与设计和编程调试的水泥余热发电项目的高度自动化，并明确要求在江西亚东水泥余热发电项目上实现四炉一机一人值守运行的模式，在这个背景下，从项目前期设计入手到项目后期DCS分散控制系统的编程组态和调试，最终实现了业主提出的高自动化程度，其中“一键启停”技术就是在这个项目编程组态调试过程中诞生的新成果。

AWHRS技术成果的诞生恰逢2013年4月“工业4.0”战略的提出，我们更坚定要将这项技术在更多项目上推广和应用。随后在泰安中联水泥有限公司5000t/d干法水泥生产线暨世界低能耗示范线工程配套余热发电项目、湖南桃江南方水泥有限公司二期4000t/d熟料水泥生产线工程配套余热发电项目、贵州遵义赛德水泥有限公司4500t/d熟料水泥生产线异地技改搬迁项目配套余热发电工程、贵州铜仁西南水泥有限公司4000td熟料水泥生产线(减量置换)项目、华新水泥股份有限公司黄石年产285万吨熟料水泥生产线及环保协同处置项目配套余热发电工程、甘肃祁连山水泥集团股份有限公司武山4500t/d水泥生产线配套7.5MW纯低温余热发电项目、冀东水泥铜川有限公司惠塬工业园10000t/d熟料水泥生产线配套15MW余热发电项目等近十个水泥余热发电项目上落地。经过8年的实践，“一键启停”技术得以不断的优化、完善和提升，我们并将这项技术定义为“AWHRS”技术。

2.1 AWHRS技术让控制系统更智慧

AWHRS技术是推动水泥余热发电由传统控制技术向人工智能发展迈出的一大步，计算机程序模拟操作人员思维执行水泥余热发电系统启停机阶段的操作指令。AWHRS是水泥余热发电生产运行过程控制中高度自动化的标志性功能，其具有协同控制的广域性以及全程自动化能力，控制策略和逻辑模块的智能化，是建设水泥余热发电智慧工厂的基石。

AWHRS系统构架采用纵向分层级，步序设置，每一步序分层分级导引热工系统完成控制，AWHRS投入后，能实现无人干预的操作模式，AWHRS控制逻辑完全具备判断进程、方向、路径，决定步序进退、转辙的“自主思考”能力。

2.2 AWHRS技术让生产运行更安全

对于工业企业，生产安全始终是第一位，同样水泥余热发电机组安全、经济运行是每一个水泥企业创造价值的坚实基础。

AWHRS技术实现水泥余热发电机组在允许的最短时间内安全地启停机组，规避了机组启动阶段人工操作不规范性导致的生产安全事故。

水泥余热发电系统机组的启机阶段，长期以来都是以“运行规程”为指导，“两票制”为手段，即“工作票+操作票”来规范运行人员在启机阶段的操作，但这并不能规避人工误操作的发生。AWHRS技术用计算机程序指令替代了人工操作，提高了机组运行的可靠性。

2.3 AWHRS技术让控制系统更优越

AWHRS技术是软件控制策略，没有硬件I/O通道，通过程序导引热工控制系统驱动设备，针对操作反复、启停先后连贯、设备数量较多的工艺环节利用AWHRS代替人工操控，体现出计算机辅助操控的优越性。

水泥余热发电常规控制系统是由人工操控DCS界面实现设备按次序一台一台开启的串行操作。AWHRS系统实现了由计算机发出一条指令即刻同时启动设备几台或是十几台设备的并行操作或多线程控制。AWHRS控制策略的应用在超驰控制和智能化逻辑层面更能体现分散控制系统DCS的优越性。

AWHRS技术，在模拟量调节控制中可实现手动、自动伺服、自动调节的切换操作模式以及伺服纠偏和自动纠偏的“超驰纠偏”逻辑，模拟量调节回路从手动到自动的过程经过一次硬手操、两次软逻辑，对控制对象实时监测在满足运行工况的条件下实现投入自动调节的控制模式，在控制对象尚未启动前，MCS就可以投入“自动”。在自动伺服工作模式下，MCS定值随动给定、偏差超驰纠偏，从开环控制自动地无扰投入闭环自动调节。也能够在两个自动调节回路之间进行并列、解列或切换，超驰纠偏自动平衡回路输出、校正输入偏差。整个控制过程完全由智能逻辑代替人工判断、操控和调节。

AWHRS技术设计有“缺省自动联锁控制逻辑”，能够让设备联锁投、切完全由逻辑算法自动完成，通过对关联设备包括操作开关和MCC(电动机控制单元)运行状态、工作方式、启停进程的综合逻辑运算，自主决定联锁的控制方式和设备的启停顺序，一旦检测到运行中的设备故障跳闸即时启动电气联锁或工艺参数超限联动热工联锁。备用设备投入联锁无需在选定的运行设备启动之后，备用设备切除联锁也不必在已运行设备停运之前，因此联锁的投切不再受设备工作状态的制约。缺省自动联锁的标准工作方式为“无需人工投/切”，设备尚在静止状态，联锁可先行投入。

2.4 AWHRS技术助力企业降本增效

AWHRS系统的应用带来的社会效益和经济效益主要体现在：

(1)大大提高了水泥余热发电系统的运行效率。

(2)有效的降低了运行人员的劳动生产负荷，提高劳动生产率。

(3)为企业在余热发电岗位实现减员增效，相比原先的劳动定员可大大减少，提高企业综合收益。

在工业智能化发展的背景下，AWHRS技术得到国内很多水泥企业的关注。AWHRS技术已经成为国内新建水泥余热发电项目智能化的标配。AWHRS技术在水泥余热发电的应用，让我们初识人工智能渗透工业领域给工业生产带来的改变，这种改变来自于复杂生产工艺操作变得更简单，来自于特种设备运行变得更安全可靠，来自于偏远水泥企业用工难问题得以缓解。AWHRS技术的成功应用为我们指明了方向，让我们更坚定工业生产的发展是随着控制技术的创新逐步过渡到人工智能的深度渗透。我们将持续致力于水泥余热发电智能化发展的探索，实现无人值守是我们建设水泥余热发电智慧工厂的终极目标。

作者：仇乐乐，纪文志，陈霄，范元柏

企业：《南京凯盛开能环保能源有限公司》

来源：《中国水泥》

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