大数据应用水泥生产成本管控实时考核系统

陈树国

(海拉尔蒙西水泥有限公司，内蒙古 呼伦贝尔 021011)

水泥生产过程中利用DCS系统实时采集生产数据进行储存，可以根据化验室下达的质量配比指标进行比较计算，计算出本班的能耗及生产成本控制情况进行考核，把考核的产量、设备电耗、煤耗、混合材掺加量及每时每班的产质量数据生成报表显示出来，利用DCS系统进行组态用累计功能块进行每班产量累计，由系统自动生成数据并且存档备查。数据是最公平的，也是最没有争议的评价方式，及时、公正地对中控操作员本班8h的工作绩效进行评估，肯定成绩，更好地做到成本管控和节能降耗工作。

1 实时数据考核的重要意义

随着我国的工业自动化控制水平逐步提高，企业之间竞争趋势较为激烈。通过企业能耗指标对标，查找自己的不足，进行改进，促使企业节能降耗，降低生产成本，是今后生产管理的重要环节。利用数据实时采集考核系统能够在最短的时间内分析出生产中的不足，及时进行调整，使设备运行始终在最佳状态。

2 利用数据实时考核系统应用生产运行

2.1 熟料烧成系统电耗管理

DCS系统实时采集高温风机、窑头风机、窑尾排风机、窑头变压器、窑尾变压器、生料变压器的电量，由系统运算出熟料烧成用电设备功率进行相加，得出总功率。入窑给料系统由8个流量阀往均化库小仓入料，由仓重传感器计量，将数值传输至DCS系统，生料进入缓冲仓重量80%时给料系统停止喂料，当缓冲仓重量下降50%时给料系统自动给料，缓冲仓保持在设定的重量范围内起到稳定物料作用。投料时由7号固体流量计下料至入窑提升机，计量数据传送至DCS系统进行比较运算。由系统调用均化库下入窑固体流量计瞬时流量进行公式计算，计算出每时每刻的产量和电耗。计算公式为：电耗=总功率(有功功率)/产量×系数。根据实时数据参数及时地进行分析和调整，保障工艺煅烧时熟料强度、质量和产量。

2.2 煤耗管理系统

海拉尔蒙西水泥有限公司使用两种煤，分别是褐煤和烟煤，褐煤发热量为15 488kJ～15 906kJ，烟煤发热量为21 348kJ～22 185kJ，生产中由煤管磨系统设备生产烟煤，煤磨电力室实现独立计量数据实时传送到DCS后台进行数据储存。磨机生产出合格的煤粉进入煤粉仓后，由煤粉秤按设定值向窑头送煤煅烧，根据窑头测温系统实现自动控制给煤量，由事先编程好的程序进行运算，根据系统温度的反馈自动加减给煤量，给煤量精确到0.01t，进行自动加煤和减煤达到工况最佳用煤量。煤立磨系统设备生产褐煤煤粉，因褐煤生产中易燃易爆危险性较高，要求系统含氧量控制在最低水平，由一氧化碳及氧气分析仪对煤粉仓、主收尘器压缩空气使用氮气减少氧含量，生产过程中一氧化碳含量和氧气含量将数据传送到DCS系统进行比较分析。当指标超过设定范围时系统自动发出声光报警并启动二氧化碳灭火系统。煤立磨电力室实现独立计量数据实时传送到DCS后台进行数据储存。磨机生产出合格的煤粉进入煤粉仓后，由窑尾煤粉秤按设定值向预热器输送煤粉进行煅烧，根据预热器测温系统实现自动控制给煤量，由编程好的程序进行运算根据系统温度的反馈自动加减给煤量，给煤量精确到0.01t进行自动加煤和减煤满足工况最佳用煤量。窑头煤粉秤、窑尾煤粉秤瞬时流量数据采集到DCS系统，分别计算出窑尾的用量(褐煤)和窑头的用量(烟煤)数据保存到系统中，根据7号固体流量计瞬时流量和累计数据进行运算，分别计算出褐煤、烟煤生产每吨熟料的煤耗。将实时数据煤耗进行对标，看是否达到最佳值。

2.3 生料磨系统进行电耗、产量考核

生料配料系统由5台配料秤进行配比，将生料输送至生料磨进行研磨，成品进入生料均化库。计算公式为：电耗=总功率(有功功率)/产量×系数。

2.4 水泥磨系统电耗、产量、混合材掺加量

水泥磨系统拥有2台水泥磨，其主机设备由1号、2号水泥磨机，1号、2号通风机，水泥磨供电变压器及辅助设备组成。运行功率负荷由计量表传送至DCS后台进行累计储存。由配料站总量瞬时流量进行数学计算，计算出每时每刻的产量和电耗。计算公式为：电耗=总功率(有功功率)/产量×系数。水泥磨的配料系统由配料站1号、2号熟料皮带计量秤、1号、2号粉煤灰计量秤、石膏秤、1号、2号混合材秤组成配料系统。根据化验室下达的质量控制单进行配料，由配料站设备熟料秤、混合材秤、石膏秤、粉煤灰秤计量设备输送至水泥磨进行研磨。DCS系统采集每台计量秤累计瞬时流量，通过运算的方式将每个班使用的熟料用量，混合材、石膏用量、粉煤灰用量进行数据储存，依靠系统组态设计好的计算方式分别计算出混合材、熟料的用量总和。根据化验室的配比进行计算混合材的掺加量，通过数据采集指标进行分析，看熟料与混合材的掺加量是否达到预定的考核规定，每小时及本班掺加了多少吨混合材，多加了几吨熟料，从报表中可以直接看到。做到及时调整控制成本费用，达到考核的目的。

3 利用现有的DCS系统进行改造，为企业节约资金

直接效益：购置一套电能管理系统需要90万元左右，利用现有的DCS系统和变电站后台系统就能实现电能管理工作(直接节约购置资金90万元)。

生产管理实时考核系统的间接效益：

熟料系统电耗。总有功功率9 800kW·h，窑系统3 000kW·h、每小时节约100kW；生料磨系统3 500kW·h，每小时节约80kW，煤磨系统2 000kW·h；每小时节约30kW。每小时节约210kW，210×0.48元×24=2 419元，2 419÷2 208=1.09元，每吨熟料成本下降1.09元。

煤耗。每班节约用煤标煤0.5t，褐煤1.3t，(0.5×625+350×1.3)×3=767元，767÷2 208=0.34元，每吨熟料成本下降0.34元。

熟料系统电耗和煤耗合计。每吨熟料成本下降1.43元。每年生产46万t熟料节约65.78万元。

水泥磨系统总有功功率6 000kW·h，每小时节约150kW，150×0.48×24=1 728元，1728÷4 080=0.42元，每吨水泥成本下降0.42元。

混合材掺加量每班多掺加12t，熟料少用12t，(300×12-12×40)×3=9 360元，9 360÷4 080=2.2元。每吨水泥成本下降2.62元。每年生产60万吨水泥，节约157.2万元。

熟料生产+水泥生产每年节约资金222.98万元。

4 生产管理实时考核系统的效果

①利用大数据采集具有信息准确，数据计算准确，指标调整方便快捷等优势。②水泥熟料生产成本考核对流水线工艺生产比较适用，能够直接反映出本班的工作指标和能源消耗情况。

5 大数据实时考核的发展趋势

随着我国工业自动化的持续发展，生产中数据的收集、储存、分析尤为重要，根据现有的生产结果进行技术改进和探索，推动工业生产管理革新，由人为管理模式逐步实现数字化管理理念。大数据实时考核系统在生产管理中真实体现出每个班组每名员工的生产指标完成情况，考核结果判定排除了人为的因素影响，考核结果透明度高、保证了考评的公正性、合理性。

6 结束语

利用大数据实时考核系统节约了生产中能源的浪费，评定各运行班组产质量，实现班组考核机制，考核结果的真实性和准确性得到了保证。建立了完善的考核管理体系，落实了监督责任，加强了企业对生产设备的监督力度，提高了企业生产能力，降低了企业成本，能耗逐年下降，提高了企业在行业竞争中的优势，达到企业利润最大化。