引言

AWHRS技術是應用于分散控制系統(DCS)實現水泥余熱發電機組自啟停技術的控制策略，AWHRS的全稱為“Automatic Waste Heat Recovery System Start-up and Shutdown System”，該技術已于2019年8月獲得國家知識產權局頒發的“實用新型專利證書”。

AWHRS技術追根溯源于2013年江西亞東水泥有限公司2×6000t/d熟料水泥生產線余熱發電工程，業主方為臺資企業，要求對標亞泥集團臺灣當地水泥工廠日本JFEE公司參與設計和編程調試的水泥余熱發電項目的高度自動化，并明確要求在江西亞東水泥余熱發電項目上實現四爐一機一人值守運行的模式，在這個背景下，從項目前期設計入手到項目后期DCS分散控制系統的編程組態和調試，最終實現了業主提出的高自動化程度，其中“一鍵啟停”技術就是在這個項目編程組態調試過程中誕生的新成果。

AWHRS技術成果的誕生恰逢2013年4月“工業4.0”戰略的提出，我們更堅定要將這項技術在更多項目上推廣和應用。隨后在泰安中聯水泥有限公司5000t/d干法水泥生產線暨世界低能耗示范線工程配套余熱發電項目、湖南桃江南方水泥有限公司二期4000t/d熟料水泥生產線工程配套余熱發電項目、貴州遵義賽德水泥有限公司4500t/d熟料水泥生產線異地技改搬遷項目配套余熱發電工程、貴州銅仁西南水泥有限公司4000td熟料水泥生產線(減量置換)項目、華新水泥股份有限公司黃石年產285萬噸熟料水泥生產線及環保協同處置項目配套余熱發電工程、甘肅祁連山水泥集團股份有限公司武山4500t/d水泥生產線配套7.5MW純低溫余熱發電項目、冀東水泥銅川有限公司惠塬工業園10000t/d熟料水泥生產線配套15MW余熱發電項目等近十個水泥余熱發電項目上落地。經過8年的實踐，“一鍵啟停”技術得以不斷的優化、完善和提升，我們并將這項技術定義為“AWHRS”技術。

2.1 AWHRS技術讓控制系統更智慧

AWHRS技術是推動水泥余熱發電由傳統控制技術向人工智能發展邁出的一大步，計算機程序模擬操作人員思維執行水泥余熱發電系統啟停機階段的操作指令。AWHRS是水泥余熱發電生產運行過程控制中高度自動化的標志性功能，其具有協同控制的廣域性以及全程自動化能力，控制策略和邏輯模塊的智能化，是建設水泥余熱發電智慧工廠的基石。

AWHRS系統構架采用縱向分層級，步序設置，每一步序分層分級導引熱工系統完成控制，AWHRS投入后，能實現無人干預的操作模式，AWHRS控制邏輯完全具備判斷進程、方向、路徑，決定步序進退、轉轍的“自主思考”能力。

2.2 AWHRS技術讓生產運行更安全

對于工業企業，生產安全始終是第一位，同樣水泥余熱發電機組安全、經濟運行是每一個水泥企業創造價值的堅實基礎。

AWHRS技術實現水泥余熱發電機組在允許的最短時間內安全地啟停機組，規避了機組啟動階段人工操作不規范性導致的生產安全事故。

水泥余熱發電系統機組的啟機階段，長期以來都是以“運行規程”為指導，“兩票制”為手段，即“工作票+操作票”來規范運行人員在啟機階段的操作，但這并不能規避人工誤操作的發生。AWHRS技術用計算機程序指令替代了人工操作，提高了機組運行的可靠性。

2.3 AWHRS技術讓控制系統更優越

AWHRS技術是軟件控制策略，沒有硬件I/O通道，通過程序導引熱工控制系統驅動設備，針對操作反復、啟停先后連貫、設備數量較多的工藝環節利用AWHRS代替人工操控，體現出計算機輔助操控的優越性。

水泥余熱發電常規控制系統是由人工操控DCS界面實現設備按次序一臺一臺開啟的串行操作。AWHRS系統實現了由計算機發出一條指令即刻同時啟動設備幾臺或是十幾臺設備的并行操作或多線程控制。AWHRS控制策略的應用在超馳控制和智能化邏輯層面更能體現分散控制系統DCS的優越性。

AWHRS技術，在模擬量調節控制中可實現手動、自動伺服、自動調節的切換操作模式以及伺服糾偏和自動糾偏的“超馳糾偏”邏輯，模擬量調節回路從手動到自動的過程經過一次硬手操、兩次軟邏輯，對控制對象實時監測在滿足運行工況的條件下實現投入自動調節的控制模式，在控制對象尚未啟動前，MCS就可以投入“自動”。在自動伺服工作模式下，MCS定值隨動給定、偏差超馳糾偏，從開環控制自動地無擾投入閉環自動調節。也能夠在兩個自動調節回路之間進行并列、解列或切換，超馳糾偏自動平衡回路輸出、校正輸入偏差。整個控制過程完全由智能邏輯代替人工判斷、操控和調節。

AWHRS技術設計有“缺省自動聯鎖控制邏輯”，能夠讓設備聯鎖投、切完全由邏輯算法自動完成，通過對關聯設備包括操作開關和MCC(電動機控制單元)運行狀態、工作方式、啟停進程的綜合邏輯運算，自主決定聯鎖的控制方式和設備的啟停順序，一旦檢測到運行中的設備故障跳閘即時啟動電氣聯鎖或工藝參數超限聯動熱工聯鎖。備用設備投入聯鎖無需在選定的運行設備啟動之后，備用設備切除聯鎖也不必在已運行設備停運之前，因此聯鎖的投切不再受設備工作狀態的制約。缺省自動聯鎖的標準工作方式為“無需人工投/切”，設備尚在靜止狀態，聯鎖可先行投入。

2.4 AWHRS技術助力企業降本增效

AWHRS系統的應用帶來的社會效益和經濟效益主要體現在：

(1)大大提高了水泥余熱發電系統的運行效率。

(2)有效的降低了運行人員的勞動生產負荷，提高勞動生產率。

(3)為企業在余熱發電崗位實現減員增效，相比原先的勞動定員可大大減少，提高企業綜合收益。

在工業智能化發展的背景下，AWHRS技術得到國內很多水泥企業的關注。AWHRS技術已經成為國內新建水泥余熱發電項目智能化的標配。AWHRS技術在水泥余熱發電的應用，讓我們初識人工智能滲透工業領域給工業生產帶來的改變，這種改變來自于復雜生產工藝操作變得更簡單，來自于特種設備運行變得更安全可靠，來自于偏遠水泥企業用工難問題得以緩解。AWHRS技術的成功應用為我們指明了方向，讓我們更堅定工業生產的發展是隨著控制技術的創新逐步過渡到人工智能的深度滲透。我們將持續致力于水泥余熱發電智能化發展的探索，實現無人值守是我們建設水泥余熱發電智慧工廠的終極目標。

作者：仇樂樂，紀文志，陳霄，范元柏

企業：《南京凱盛開能環保能源有限公司》

來源：《中國水泥》

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