水泥联合粉磨球磨机控制系统研究

发布时间：2020-06-09 09:35

【摘要】：当前,随着社会经济不断发展,各类工程建设层出不穷,水泥作为工程建设中不可或缺的一种材料,其作用也是显而易见的。我国是水泥生产大国而非强国,多年来我国水泥产量一直位居世界第一,而水泥质量和能源消耗与世界先进水平相比却存在较大差距,因此,提高水泥生产过程自动化水平及管理水平,在保证质量的前提下降低能耗具有重要意义。随着水泥联合粉磨先进工艺的推广应用,很大程度上提高了水泥生产效率,降低了能源消耗。本文以水泥联合粉磨过程中的关键环节球磨机系统为研究对象,以在线激光粒度仪为检测手段,结合联合粉磨工艺机理,围绕球磨机负荷与水泥粒度两个关键指标,开展水泥联合粉磨球磨机控制系统研究与开发,主要研究内容如下:(1)根据即墨某水泥生产企业实际生产情况,对其联合粉磨工艺进行深入分析,结合历史运行数据以及现场工人操作经验,阐明各变量对球磨机负荷与水泥粒度的影响,为后续研究提供依据。(2)针对球磨机负荷难以用单个参量确定这一难题,依据水泥生产实际工艺机理以及现场工人操作经验和专家知识,结合历史运行数据分析结果,选取磨机电流、磨后温度,回粉量和斗提电流作为辨识磨机负荷状态的特征变量,采用基于模糊聚类的球磨机负荷辨识方法,建立球磨机负荷的数学模型。该方法将球磨机负荷划分为负荷低、负荷将低、负荷正常、负荷将高和负荷高五个状态,将现场采集的每组特征变量通过模糊聚类算法得到一种球磨机负荷状态,从而实现球磨机负荷在线实时监测。仿真结果表明,球磨机负荷辨识结果具有很高的可信度,为后续球磨机负荷控制奠定了基础。(3)为了稳定球磨机负荷并使其工作在最佳状态,将球磨机负荷状态和称重仓仓位状态作为案例的工况描述,喂料量、循环风机转速和循环风机阀门开度的调节量作为控制球磨机负荷的案例解,采用基于案例推理的球磨机负荷控制方法,设计了球磨机负荷控制子系统。该方法利用了专家知识和优秀操作人员经验,在球磨机负荷控制问题上取得了良好效果。(4)在稳定球磨机负荷同时,对水泥粒度进行控制。结合在线激光粒度分析仪,将选粉机转速、后主排风机转速作为控制输入,水泥粒度(45um)含量作为控制输出,提出了一种基于惰性学习策略的水泥粒度控制方法。该方法利用历史数据在线建立动态局部线性模型,基于动态局部线性模型设计广义最小方差控制器,进而构建粒度控制子系统。水泥生产过程中的历史数据不断更新,使得惰性学习策略具有先天的自适应特性,水泥生产过程中累积的大量数据信息被充分利用起来,提高了数据信息利用率,为水泥粒度提供更加精确的控制。仿真结果验证该方法的有效性。(5)基于VB 6.0软件环境,结合本文研究内容,加入Bang-Bang控制方法,开发了球磨机自动控制系统,实现了球磨机负荷与水泥粒度的控制,并进行工程应用。该控制软件很大程度上降低了操作人员的工作强度,取得了良好的运行效果。
【图文】：

运行图,激光粒度分析仪,运行图,粒度分析仪

图 2.4 激光粒度分析仪运行图2.2.2 粒度分析仪检测原理粒度分析仪进行粒度检测的核心部分是其光学部件，如图 2.5 所示，光学件主要由三个模块组成，包括激光发射器模块、激光接受器模块和样品流通池块。

曲线,模型估计,实际输出,曲线

水泥粒度（<45um）作为输出，，在收集到覆盖各种工况的输入输出数据前提下，对数据信息进行除噪声和剔除冗余的处理，然后构建离线数据库，用当前时刻的的数据建立输入向量qX ，这里的表达式为{ 1 }q 1 1 2 2X = y(k 1), y(k 2),u (k ),u (k 2),u (k 1),u (k 2)上式中， y ( k 1)为水泥粒度 k 1时刻的实际检测值，1u ( k 1)为时刻主排风机的转速，2u ( k 1)为 k 1时刻选粉机转速。采用式(4.1)的准则公式在历史数据库中搜寻与向量qX 最相似的 N 个向量，构造qX 的建模邻域，式(4.1)中取 0.9。在式(4.15)的递推算法中，初始值0 0，0R I（5 =10），建模样本个数k [5,50]，以现场实测的 100 组数据进行仿真验证，仿真结果如图 4.4 和图 4.5所示。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ172.632;TP273

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