石灰窯遠程監控系統的研究與實踐

章滿權

（銅陵市三諾電子有限公司，安徽 樅陽 244000）

1 研究背景

隨著現代工業化、信息化的不斷發展與融合，生產設備向著大型化、高速化、自動化方向發展，企業生產指標如產量、質量、成本、安全與環境保護等都對生產設備提出了更高要求。在石灰行業，對石灰窯進行實時設備監控，利用大數據技術對海量的生產過程數據進行收集、整理、挖掘、分析處理，移動APP實時呈現設備的運行狀況，在設備運行中發現問題、解決問題，不僅能夠提升設備的管理水平，減少不必要的損失，還可以在減低成本的同時提高企業的經濟效益。因此，對石灰窯進行遠程實時監控，對于企業降本增效、延長爐窯使用壽命、提高成品質量和產量都有重要的意義。

在生產制造型企業中要使先進的設備運行順暢，發揮出最大功效，就必須實施最優秀的管理手段，因此，設備管理不僅需要依靠技術的不斷進步，還需要依靠系統的有效支撐。設備管理的任務是為企業提供優良而又經濟的技術裝備，使企業的生產經營活動建立在最佳的物質技術基礎之上，保證生產經營順利進行，提高生產效率，從而使企業獲得最高經濟效益。

現在很多企業生產、設備運營通常都還停留在以人工為主的運維方式上，相關設備狀態及運行過程消息必須在現場獲取、相關技術支持也必須奔赴現場進行，運維過程缺乏足夠的及時性、快捷性，人為因素多，維護成本高，綜合效能低下，并同時制約了生產效能的有效提升。隨著移動終端、網絡平臺及其應用技術的飛速發展，人類已快步邁入移動互聯網時代，移動終端及其應用已經成為人們日常生活和工作中不可或缺的部分，并同時推進企業傳統信息技術和移動應用技術的快速融合而創造出全新的企業移動信息技術，使得企業信息自動化可以擺脫對固定的辦公環境、工作時間、硬件和網絡設備的依賴而直接延伸至每個人的手中，進而創造出許多全新的企業移動應用和增值服務模式，并從根本上改變企業的內外管理、經營和商務運營模式。如今，使用移動終端實時查看企業信息、自動化的運行狀態、過程消息和歷史數據等，已經成為很多行業（如石化、能源、煤礦等）不可或缺的工作方式。

2 系統的工作內容

現代石灰窯應該更多地關注節能、環保、自動化程度、成品質量等方面。為保證成品質量和產量，滿足節能環保的指標要求，在自動化生產過程中，設備監控與設備預測性維護就顯得尤為重要。

結合傳統信息技術和現有的移動信息技術，打通最后一公里的控制網絡通道，改變傳統的控制網絡管制思維，通過實現海量過程數據的采集、存儲、傳輸、監控、查詢、關聯分析，對石灰窯設備實施集中監控、遠程監控、移動監控、遠程展示[1]。協助生產及工藝人員整合相關過程及工藝信息，以改進操作和工藝、提升產品性能；協助設備維護人員實現對設備故障、隱患的及早發現和及時處理，從而降低設備故障率，提升設備運行率；協助設備維護人員整合設備信息，分析趨勢，形成更有效的維護策略、維護計劃和相關知識體系，從而提升設備維護的有效性。

石灰窯主要由窯體、上料裝置、布料裝置、燃燒裝置、卸灰裝置、電氣、儀表控制裝置及除塵裝置等組成。不同形式的石灰窯，它的結構形式和煅燒形式有所區別，工藝流程基本相同，但設備價值有很大區別。當然使用效果肯定也是有差別的。煅燒生石灰在我國已有悠久的歷史，對石灰的品質的要求也越來越高。

普通豎窯生產存在很多缺點，如窯的利用系數低，在50%以下，耗能高，每噸灰用煤量在160 kg以上，由于普通窯爐絕大多數為上部開口或半開口結構，所以很難進行除塵，環境污染嚴重，加料和出灰幾乎全靠人工直接操作，勞動強度大，嚴重損害了操作工的身體健康，質量不穩定，生過燒、結瘤一般在30%以上，而且不能及時控制。

根據中國國情，引進日本河合株式會社的石灰豎窯技術，遵照“邊引進，邊消化吸收，邊開發”的精神，我們設計成了JHZS型節能環保自動化石灰豎窯，并形成多項中國的專利技術，在國內外已廣泛推廣，建成達產近百座。

近年來它以節能顯著、環保達標、自動化程度高、成品質量高、建造成本低、建成周期短等優點深受到國營大中型、民營個體企業和東南亞許多國家的喜愛。指標石灰窯主要技術經濟指標如下：（1）爐子有效容積100～350 m3；（2）產量85～300 t/d；（3）熱耗960×4.186 8（kJ/kg·t·石灰）標煤用量130（kg/ kg·石灰）；（4）利用系數＞0.85（t/d·m3）；（5）活性度 ≥300 mL；（6）生石灰含≥90% CaO；（7）生石灰的生過燒率＜5%～7%；（8）石灰石消耗1.8 t/t·石灰；（9）煙氣中CO2的濃度42%，250 m3，爐每小時產CO2氣體10 t；（10）煙塵排放指標 ＜50（mg/m3）。

3 JHZS型工藝特點

石灰窯在運行過程中，因為軸瓦斷裂造成瓦座球體磨損，問題發生后，傳統方法不能現場有效修復，更換新備件不僅需要高額的費用，而且需要長時間停機等待備件，將給企業造成重大損失。高分子復合材料具有超強的黏著力，優異的抗壓強度等綜合性能，可免機加工現場快速修復瓦座球體磨損。既無補焊熱應力影響，修復厚度也不受限制，同時產品所具有的金屬材料不具備的退讓性，吸收設備的沖擊震動，并且可使配合面100%接觸，避免了再次出現磨損的可能。采用美嘉華高分子復合材料具有超強的黏著力，優異的綜合機械性能，以及良好的耐受水、油及化學介質的能力。

石灰窯APP技術架構上包括了：過程設備單元、過程驅動單元、區域云服務單元、遠程通信單元、公共云服務單元，以及遠程客戶終端（包括手機終端）。石灰窯APP功能包括了石灰窯本身的過程監控（工藝參數監控、生產管控）、數據分析（能源管控、窯體監控、行業聚焦）、信息動態等三大范圍的模塊[2]。

3.1 過程監控

為確保石灰窯設備在生產過程中處于受控狀態，需要對設備的全過程運行狀態、過程消息和歷史數據進行實時監控，以及定制消息的實時推送，從而實現設備運維的移動化、實時化和便利化管理，提升設備運維的及時性、快捷性和綜合效率。過程監控對象包括窯體生產成本、運行時間、環保數據等指標數據。

借助遠程支持組件，對設備關鍵指標進行在線檢測、無線傳輸、遠程監控、實時診斷的服務模式。實現對企業內部技術支持的高效運轉，做到技術支持無時無刻無處不在的全覆蓋模式，確保運行設備能夠實現最及時、快速的遠程在線式診斷和維護支持服務以及日常性的維護服務。

3.2 數據分析

設備生產運行過程中每時每刻都會產生大量的實時數據，大數據中心要將設備生產過程中產生的所有數據進行收集，并對這些海量數據進行歸檔處理，利用大數據分析技術從中提取有用信息，為后續的生產管理提供指導服務，完善的數據分析可以幫助管理者做出正確的判斷，以便采取合適的改進措施，還可以持續擴充更多個性化運營管理和設備維護任務。

3.3 信息動態

現代企業信息化程度逐步加深，管理者不僅要關注企業自身的各項運營狀況，還要密切關注行業發展動態、最新實時新聞等外部信息動態，以便制定正確的決策指導。企業大數據中心將企業內外部信息無縫對接，實現信息互聯互通，進而有效利用這些信息碎片，為企業生產經營提供全方位信息服務。

4 系統特點及優勢

4.1 石灰窯遠程監控系統的特點

（1）集成了完整的狀態管理理念和全新的實施方式。

（2）體現了多種專業手段綜合應用的概念，掌握設備復雜運行工況的特點，采用多種檢測診斷專業技術手段，從不同的角度獲取故障發生、發展的特征量，利用判斷規則指導現場的故障判別。

（3）實現了多種狀態管理業務模式的融合，采用在線監控、診斷等多種技術手段和實施方式，構建覆蓋面廣、運行經濟、布局合理的石灰窯狀態管理體系。

4.2 石灰窯遠程監控系統的競爭優勢

（1）投入相對少、門檻低，可快速推進；借用外智彌補技術不足達到管理方式和理念的自然引進；（2）提升石灰窯狀態的專業化把握能力，發揮檢測診斷技術對石灰窯狀態和檢修的指導作用，有利于提高檢修項目實施的有效性，降低維修負荷，優化石灰窯狀態管理模式；（3）降低故障發生率，減少停機損失和采購費用；（4）專業知識可以確保高質量的檢測和診斷；（5）避免由于用戶工程人員變動帶來的風險。

5 結語

大數據時代雖為企業發展帶來了前所未有的挑戰，但更多的卻是機遇和廣闊的發展空間。企業大數據中心，通過搭建企業與互聯網之間的溝通橋梁，讓企業內外信息互聯互通，進而使得企業能夠從信息量巨大的互聯網中獲取巨大的信息支撐，幫助企業提升管理水平，制定正確的企業發展計劃；利用大數據技術，企業可以從海量的數據信息中挖掘有用價值，打破傳統設備監控管理模式，實現生產設備遠程監控、在線診斷、及早預防的智慧化預測性維護的目的，從根本上保障設備運行安全，提高產品質量和產量，為企業提供更好的信息支持，創造更優質的服務。