石灰窑远程监控系统的研究与实践

章满权

（铜陵市三诺电子有限公司，安徽 枞阳 244000）

1 研究背景

随着现代工业化、信息化的不断发展与融合，生产设备向着大型化、高速化、自动化方向发展，企业生产指标如产量、质量、成本、安全与环境保护等都对生产设备提出了更高要求。在石灰行业，对石灰窑进行实时设备监控，利用大数据技术对海量的生产过程数据进行收集、整理、挖掘、分析处理，移动APP实时呈现设备的运行状况，在设备运行中发现问题、解决问题，不仅能够提升设备的管理水平，减少不必要的损失，还可以在减低成本的同时提高企业的经济效益。因此，对石灰窑进行远程实时监控，对于企业降本增效、延长炉窑使用寿命、提高成品质量和产量都有重要的意义。

在生产制造型企业中要使先进的设备运行顺畅，发挥出最大功效，就必须实施最优秀的管理手段，因此，设备管理不仅需要依靠技术的不断进步，还需要依靠系统的有效支撑。设备管理的任务是为企业提供优良而又经济的技术装备，使企业的生产经营活动建立在最佳的物质技术基础之上，保证生产经营顺利进行，提高生产效率，从而使企业获得最高经济效益。

现在很多企业生产、设备运营通常都还停留在以人工为主的运维方式上，相关设备状态及运行过程消息必须在现场获取、相关技术支持也必须奔赴现场进行，运维过程缺乏足够的及时性、快捷性，人为因素多，维护成本高，综合效能低下，并同时制约了生产效能的有效提升。随着移动终端、网络平台及其应用技术的飞速发展，人类已快步迈入移动互联网时代，移动终端及其应用已经成为人们日常生活和工作中不可或缺的部分，并同时推进企业传统信息技术和移动应用技术的快速融合而创造出全新的企业移动信息技术，使得企业信息自动化可以摆脱对固定的办公环境、工作时间、硬件和网络设备的依赖而直接延伸至每个人的手中，进而创造出许多全新的企业移动应用和增值服务模式，并从根本上改变企业的内外管理、经营和商务运营模式。如今，使用移动终端实时查看企业信息、自动化的运行状态、过程消息和历史数据等，已经成为很多行业（如石化、能源、煤矿等）不可或缺的工作方式。

2 系统的工作内容

现代石灰窑应该更多地关注节能、环保、自动化程度、成品质量等方面。为保证成品质量和产量，满足节能环保的指标要求，在自动化生产过程中，设备监控与设备预测性维护就显得尤为重要。

结合传统信息技术和现有的移动信息技术，打通最后一公里的控制网络通道，改变传统的控制网络管制思维，通过实现海量过程数据的采集、存储、传输、监控、查询、关联分析，对石灰窑设备实施集中监控、远程监控、移动监控、远程展示[1]。协助生产及工艺人员整合相关过程及工艺信息，以改进操作和工艺、提升产品性能；协助设备维护人员实现对设备故障、隐患的及早发现和及时处理，从而降低设备故障率，提升设备运行率；协助设备维护人员整合设备信息，分析趋势，形成更有效的维护策略、维护计划和相关知识体系，从而提升设备维护的有效性。

石灰窑主要由窑体、上料装置、布料装置、燃烧装置、卸灰装置、电气、仪表控制装置及除尘装置等组成。不同形式的石灰窑，它的结构形式和煅烧形式有所区别，工艺流程基本相同，但设备价值有很大区别。当然使用效果肯定也是有差别的。煅烧生石灰在我国已有悠久的历史，对石灰的品质的要求也越来越高。

普通竖窑生产存在很多缺点，如窑的利用系数低，在50%以下，耗能高，每吨灰用煤量在160 kg以上，由于普通窑炉绝大多数为上部开口或半开口结构，所以很难进行除尘，环境污染严重，加料和出灰几乎全靠人工直接操作，劳动强度大，严重损害了操作工的身体健康，质量不稳定，生过烧、结瘤一般在30%以上，而且不能及时控制。

根据中国国情，引进日本河合株式会社的石灰竖窑技术，遵照“边引进，边消化吸收，边开发”的精神，我们设计成了JHZS型节能环保自动化石灰竖窑，并形成多项中国的专利技术，在国内外已广泛推广，建成达产近百座。

近年来它以节能显著、环保达标、自动化程度高、成品质量高、建造成本低、建成周期短等优点深受到国营大中型、民营个体企业和东南亚许多国家的喜爱。指标石灰窑主要技术经济指标如下：（1）炉子有效容积100～350 m3；（2）产量85～300 t/d；（3）热耗960×4.186 8（kJ/kg·t·石灰）标煤用量130（kg/ kg·石灰）；（4）利用系数＞0.85（t/d·m3）；（5）活性度 ≥300 mL；（6）生石灰含≥90% CaO；（7）生石灰的生过烧率＜5%～7%；（8）石灰石消耗1.8 t/t·石灰；（9）烟气中CO2的浓度42%，250 m3，炉每小时产CO2气体10 t；（10）烟尘排放指标 ＜50（mg/m3）。

3 JHZS型工艺特点

石灰窑在运行过程中，因为轴瓦断裂造成瓦座球体磨损，问题发生后，传统方法不能现场有效修复，更换新备件不仅需要高额的费用，而且需要长时间停机等待备件，将给企业造成重大损失。高分子复合材料具有超强的黏着力，优异的抗压强度等综合性能，可免机加工现场快速修复瓦座球体磨损。既无补焊热应力影响，修复厚度也不受限制，同时产品所具有的金属材料不具备的退让性，吸收设备的冲击震动，并且可使配合面100%接触，避免了再次出现磨损的可能。采用美嘉华高分子复合材料具有超强的黏着力，优异的综合机械性能，以及良好的耐受水、油及化学介质的能力。

石灰窑APP技术架构上包括了：过程设备单元、过程驱动单元、区域云服务单元、远程通信单元、公共云服务单元，以及远程客户终端（包括手机终端）。石灰窑APP功能包括了石灰窑本身的过程监控（工艺参数监控、生产管控）、数据分析（能源管控、窑体监控、行业聚焦）、信息动态等三大范围的模块[2]。

3.1 过程监控

为确保石灰窑设备在生产过程中处于受控状态，需要对设备的全过程运行状态、过程消息和历史数据进行实时监控，以及定制消息的实时推送，从而实现设备运维的移动化、实时化和便利化管理，提升设备运维的及时性、快捷性和综合效率。过程监控对象包括窑体生产成本、运行时间、环保数据等指标数据。

借助远程支持组件，对设备关键指标进行在线检测、无线传输、远程监控、实时诊断的服务模式。实现对企业内部技术支持的高效运转，做到技术支持无时无刻无处不在的全覆盖模式，确保运行设备能够实现最及时、快速的远程在线式诊断和维护支持服务以及日常性的维护服务。

3.2 数据分析

设备生产运行过程中每时每刻都会产生大量的实时数据，大数据中心要将设备生产过程中产生的所有数据进行收集，并对这些海量数据进行归档处理，利用大数据分析技术从中提取有用信息，为后续的生产管理提供指导服务，完善的数据分析可以帮助管理者做出正确的判断，以便采取合适的改进措施，还可以持续扩充更多个性化运营管理和设备维护任务。

3.3 信息动态

现代企业信息化程度逐步加深，管理者不仅要关注企业自身的各项运营状况，还要密切关注行业发展动态、最新实时新闻等外部信息动态，以便制定正确的决策指导。企业大数据中心将企业内外部信息无缝对接，实现信息互联互通，进而有效利用这些信息碎片，为企业生产经营提供全方位信息服务。

4 系统特点及优势

4.1 石灰窑远程监控系统的特点

（1）集成了完整的状态管理理念和全新的实施方式。

（2）体现了多种专业手段综合应用的概念，掌握设备复杂运行工况的特点，采用多种检测诊断专业技术手段，从不同的角度获取故障发生、发展的特征量，利用判断规则指导现场的故障判别。

（3）实现了多种状态管理业务模式的融合，采用在线监控、诊断等多种技术手段和实施方式，构建覆盖面广、运行经济、布局合理的石灰窑状态管理体系。

4.2 石灰窑远程监控系统的竞争优势

（1）投入相对少、门槛低，可快速推进；借用外智弥补技术不足达到管理方式和理念的自然引进；（2）提升石灰窑状态的专业化把握能力，发挥检测诊断技术对石灰窑状态和检修的指导作用，有利于提高检修项目实施的有效性，降低维修负荷，优化石灰窑状态管理模式；（3）降低故障发生率，减少停机损失和采购费用；（4）专业知识可以确保高质量的检测和诊断；（5）避免由于用户工程人员变动带来的风险。

5 结语

大数据时代虽为企业发展带来了前所未有的挑战，但更多的却是机遇和广阔的发展空间。企业大数据中心，通过搭建企业与互联网之间的沟通桥梁，让企业内外信息互联互通，进而使得企业能够从信息量巨大的互联网中获取巨大的信息支撑，帮助企业提升管理水平，制定正确的企业发展计划；利用大数据技术，企业可以从海量的数据信息中挖掘有用价值，打破传统设备监控管理模式，实现生产设备远程监控、在线诊断、及早预防的智慧化预测性维护的目的，从根本上保障设备运行安全，提高产品质量和产量，为企业提供更好的信息支持，创造更优质的服务。