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文檔簡介

6水泥生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)信息學(xué)院·楊為民二○一一年九月當(dāng)代過程控制基礎(chǔ)第1頁第2頁6.1

水泥生產(chǎn)過程概述

6.1.1工藝流程

水泥生產(chǎn)過程主要分為回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程和機(jī)械立窯(機(jī)立窯)生產(chǎn)過程。這兩種生產(chǎn)過程所使用工藝設(shè)備不完全相同,但其生產(chǎn)工序基本相同,都是以石灰石、粘土、鐵粉等為原料,經(jīng)過生料配料、生料粉磨、煅燒、熟料配料、水泥粉磨、包裝等工序生產(chǎn)出水泥過程。原料進(jìn)廠后經(jīng)過預(yù)處理,由化驗室對原料進(jìn)行化驗分析,經(jīng)過計算給出生料配方,生料配料工序依據(jù)化驗室給出配方百分比對生料進(jìn)行配料得到混合料,混合料經(jīng)過生料磨磨成粉狀入生料庫,生料經(jīng)煅燒成為熟料,熟料與礦渣、礦化劑按一定百分比混合后,經(jīng)過水泥磨磨成粉狀入水泥庫,最終經(jīng)過包裝出廠。

原料預(yù)處理生料配料原料粉磨原料預(yù)均化煅燒熟料配料水泥粉磨包裝第3頁6.1.1.1原料預(yù)處理

水泥生產(chǎn)主要原料是石灰石、粘土、鐵粉。原料入廠后,首先要對它們進(jìn)行處理,以使它們符合生產(chǎn)需要。原料預(yù)處理主要完成以下工作:1原料石破碎將入廠大塊狀石灰石等原料破碎成符合入生料磨要求碎塊,為配料和粉磨做好準(zhǔn)備。2原料烘干入廠粘土、鐵粉、煤粉等原料中水份改變直接影響生料混和料成份,另外粉狀物料在水份較多時輕易結(jié)塊,影響配料及粉磨順利進(jìn)行,所以要把它烘干。普通要求烘干后粘土水份不超出2%。

第4頁6.1.1.2生料配料化驗室對入廠各種原料進(jìn)行化驗,并計算生料配方。生料配方計算是依據(jù)熟料質(zhì)量要求推算生料混合料化學(xué)成份,再依據(jù)原材料化學(xué)成份計算出符合混合料化學(xué)成份生料配方。原料工序依據(jù)配方對生料進(jìn)行配料。配好混合料經(jīng)過生料磨進(jìn)行粉磨?;炇叶〞r對出磨生料取樣化驗,化驗結(jié)果反饋到原料工序,并依據(jù)它對原料配方進(jìn)行調(diào)整。出磨混合料被送入原料庫儲存.并經(jīng)過預(yù)均化后,就能夠進(jìn)行煅燒。

第5頁6.1.1.3煅燒(1)

水泥煅燒過程是對水泥生料連續(xù)加熱,經(jīng)過一系列物理化學(xué)反應(yīng),使其變成熟料,再進(jìn)行冷卻過程。水泥煅燒過程是一個復(fù)雜熱工過程,相關(guān)主要工藝設(shè)備有分解爐、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)等。生料混合料一部分或全部進(jìn)入分解爐,完成碳酸鹽分解過程,然后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯,與直接入回轉(zhuǎn)窯原料一起完成固相反應(yīng)和燒結(jié)反應(yīng)過程后,進(jìn)入冷卻機(jī)驟冷,成為熟料。第6頁6.1.1.3煅燒(2)⑴分解爐工藝過程分解爐是利用窯尾煙氣和燃料對生料加熱,使其碳酸鹽分解工藝設(shè)備,它由上旋流室、下旋流室和分解室組成,分解室下部設(shè)有燃料噴嘴和料粉喂入口,入窯空氣由下旋流室進(jìn)入反應(yīng)室,將燃料及生料粉懸浮,供燃料燃燒、放熱,同時供生料粉分解、吸熱,然后氣流攜帶料粉由上旋流室被引出,進(jìn)入下級旋風(fēng)筒后再入回轉(zhuǎn)窯。分解爐生產(chǎn)過程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是分解率,普通要求分解率盡可能高,影響分解率主要參數(shù)是分解溫度,分解溫度越高,分解率越高,但普通分解溫度不許超出950℃,不然將使設(shè)備輕易損壞。第7頁6.1.1.3煅燒(3)⑵回轉(zhuǎn)窯工藝過程回轉(zhuǎn)窯是一個傾斜放置臥式回轉(zhuǎn)圓筒,生料由圓筒高端(普通稱為窯尾)加入,因為窯體有一定斜度且不停旋轉(zhuǎn),物料由高端向低端(普通稱為窯頭)逐步運動,燃料和空氣由窯頭噴入燃燒,熱空氣向窯尾流動,對物料加熱,物料與高溫氣體相向運動,接收高溫氣體和火焰?zhèn)鹘o熱量,經(jīng)過一系列物理化學(xué)改變,被煅燒成熟料,再經(jīng)冷卻設(shè)備輸送到窯外。燃燒用空氣由兩部分組成,一部分和燃料一起噴入窯內(nèi),叫做“一次空氣”,另一部分經(jīng)過冷卻機(jī)將熟料冷卻,同時本身被加熱到一定溫度,進(jìn)入窯內(nèi),叫做“二次空氣”。燃料與空氣燃燒過程中,會產(chǎn)生SO2、NOx等氣體,廢氣中NOx含量與燃燒溫度相關(guān),在氧供給充分時,燃燒溫度越高,NOx含量越大。第8頁6.1.1.3煅燒(4)物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后,在高溫作用下,進(jìn)行一系列物理化學(xué)反應(yīng),按照不一樣反應(yīng)在窯內(nèi)所占空間,劃分為若干個“帶”。干燥帶:物料溫度逐步升高到150℃,水份全部蒸發(fā)過程稱為干燥過程,在回轉(zhuǎn)窯中所占空間叫做干燥帶。預(yù)熱帶:物料溫度很快升高到450~460℃,完成粘土質(zhì)原料脫水過程在回轉(zhuǎn)窯中所占空間叫做預(yù)熱帶。第9頁6.1.1.3煅燒(5)分解帶:物料溫度繼續(xù)升高到600℃以上,完成碳酸鹽分解過程在回轉(zhuǎn)窯中所占空間叫做分解帶。分解帶長度占回轉(zhuǎn)窯筒體長度百分比較大,消耗熱量最多。放熱反應(yīng)帶:完成固相反應(yīng)過程在回轉(zhuǎn)窯中所占空間叫做放熱反應(yīng)帶。因為放熱反應(yīng),物料溫度上升很快,使該帶物料與分解帶物料有較大溫差,從窯頭看去,與分解帶有明暗界限。該帶長度較短,但對回轉(zhuǎn)窯操作控制起著很主要作用。第10頁6.1.1.3煅燒(6)燒成帶:完成硅酸三鈣形成和燒結(jié)反應(yīng)過程在回轉(zhuǎn)窯中所占空間叫做燒成帶。燒成帶溫度對熟料質(zhì)量影響最大,是回轉(zhuǎn)窯自動控制中最主要參數(shù)。

冷卻帶:熟料燒成后繼續(xù)沿窯體向前移動,溫度開始下降,到窯頭這段空間叫做冷卻帶。冷卻帶冷卻介質(zhì)是來自冷卻機(jī)二次空氣。第11頁6.1.1.3煅燒(7)⑶冷卻機(jī)工藝過程冷卻機(jī)是用低溫空氣使高溫物料驟冷工藝設(shè)備。有各種類型冷卻機(jī),本課程主要介紹是推進(jìn)蓖式冷卻機(jī)(推冷機(jī)),它由蓖床、高壓風(fēng)管、中壓風(fēng)室、拉鏈機(jī)等主要部分組成。物料鋪放在蓖床上,伴隨蓖床往復(fù)運動向前移動,蓖床下沿物料移動方向排列有若干個風(fēng)室,鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)過高壓風(fēng)管、將高壓空氣送至各風(fēng)室,冷空氣由各風(fēng)室穿過蓖床和料層使物料很快冷卻到100℃以下,同時空氣本身溫度上升,并進(jìn)入窯內(nèi)參加燃燒。第12頁6.1.1.4熟料配料煅燒成熟料經(jīng)破碎,并加入一定百分比礦渣和石膏,經(jīng)水泥磨粉磨,就成為水泥,裝入水泥庫中儲存。

第13頁6.1.1.5包裝在水泥庫中散裝水泥經(jīng)包裝工序按每袋一定重量裝入水泥袋中,就成為袋裝水泥,能夠出廠了。

第14頁6.2

配料控制系統(tǒng)(1)

在水泥生產(chǎn)中,生料混合料成份波動會直接給煅燒過程帶來困難進(jìn)而影響水泥產(chǎn)量和質(zhì)量,所以說準(zhǔn)確地進(jìn)行生料配料是確保水泥高質(zhì)高產(chǎn)基礎(chǔ)。所以,在水泥廠進(jìn)行技術(shù)改造時,首先開發(fā)成功并應(yīng)用最廣泛就是生料配料微機(jī)控制系統(tǒng)。水泥廠生料配料主要原料有石灰石、粘土、鐵粉、煤粉、石膏、瑩石等,分別裝在6~8個料倉中,依據(jù)配料系統(tǒng)功效不一樣,可分為以下兩種:重量配料系統(tǒng)成份配料系統(tǒng)第15頁6.2

配料控制系統(tǒng)(2)重量配料系統(tǒng)是按化驗室給出生料配方自動控制各種原料流量,以確保原料之間成一定百分比,考評該系統(tǒng)指標(biāo)是重量配比精度。但因為原料成份波動,重量配料有時并不能確?;旌狭铣煞轁M足要求。成份配料系統(tǒng)是在重量配料系統(tǒng)基礎(chǔ)上引入出磨生料成份自動檢測,并依據(jù)出磨生料成份與給定值偏差自動修正原料重量配方,以提升出磨生料合格率,考評該系統(tǒng)指標(biāo)是出磨生料合格率。

第16頁6.2.1物料量檢測儀表(1)①恒速單懸臂電子皮帶秤:這種電子皮帶秤結(jié)構(gòu)較簡單.成本低,能夠連續(xù)地檢測物料重量流量。但壓力信號與物料壓在秤上位置相關(guān),即一樣重量物料壓在秤上不一樣位置,壓力信號就不一樣,所以它測量精度較低。第17頁6.2.1物料量檢測儀表(2)②恒速雙懸臂電子皮帶秤這種電子皮帶秤結(jié)構(gòu)較單懸臂秤復(fù)雜,成本稍高,也能夠連續(xù)地檢測物料重量流量,壓力信號與物料壓在秤上位置無關(guān),即一樣重量物料壓在秤上不一樣位置,壓力信號不變,所以它測量精度較高。

第18頁6.2.1物料量檢測儀表(3)③核子秤:這種秤測量部分不與被測物料接觸,因而不受物料沖擊、物料粒度改變等原因影響,測量精度較高,維護(hù)量小,而且可用于高溫物料(如水泥熟料)測量。但其有核輻射源,需要做好安全防護(hù)工作,它成本也較高。第19頁6.2.1物料量檢測儀表(4)核子秤第20頁6.2.1物料量檢測儀表(5)④調(diào)速電子皮帶秤:這種電子皮帶秤速度調(diào)整,它在測量物料流量同時,也能夠經(jīng)過調(diào)速來改變物料量。所以在使用調(diào)速電子皮帶秤配料控制系統(tǒng)中普通不需要其它給料裝置。調(diào)速電子皮帶秤配料時是經(jīng)過皮帶運動把物料從料倉底部拉出來,不存在物料對皮帶秤沖擊,所以信號較平穩(wěn),但要求物料粒度要均勻、粘度要小。這種秤自動校零也很困難。第21頁6.2.1物料量檢測儀表(6)⑤斗式秤:這種秤適合用于間歇式配料系統(tǒng)中,配料時先由給料裝置給料斗裝料,停頓裝料后再進(jìn)行秤量,然后放料,屬于靜態(tài)秤量,重量信號不受物料沖擊、物料粒度影響,所以秤量精度較高。另外,秤本身不需要動態(tài)標(biāo)定,所以系統(tǒng)調(diào)試較簡單,維護(hù)量較??;控制系統(tǒng)操作也較簡單;同時實際給料量偏差也很輕易地在下一斗下料時進(jìn)行賠償,在一段時間內(nèi)平均配料精度較高。這種配料系統(tǒng)缺點是對給料裝置和物料傳送系統(tǒng)能力要求較高,另外極難進(jìn)行手動操作。第22頁6.2.1物料量檢測儀表(7)斗式秤第23頁6.2.2物料給料裝置(1)當(dāng)采取恒速皮帶秤、斗式秤等沒有調(diào)整物料量大小功效檢測裝置計量物料時,為實現(xiàn)對物料流量自動控制,需要有適當(dāng)給料裝置。生料配料微機(jī)控制系統(tǒng)中所用物料給料裝置主要有以下兩種:①圓盤給料機(jī):以滑差調(diào)速電機(jī)帶動給料圓盤轉(zhuǎn)動,圓盤轉(zhuǎn)速越大,給出物料流量越大。②電振給料機(jī):經(jīng)過電磁震動使物料下落,振幅越大,給出物料流量越大。

第24頁6.2.2物料給料裝置(2)電振給料機(jī)圓盤給料機(jī)第25頁6.2.3配料系統(tǒng)主要問題現(xiàn)場環(huán)境惡劣,粉塵大,檢測儀表經(jīng)常零點漂移,影響配料精度,需要定時自動標(biāo)定。給料裝置非線性,并因為物料粒度不均勻或含水量大造成堵料現(xiàn)象,影響配料系統(tǒng)正常運行,需人工及時干預(yù)。水泥廠原料起源復(fù)雜,成份改變大,使配料合格率降低,需及時調(diào)整生料配方。第26頁6.2.4配料控制算法6.2.4.1經(jīng)典配料控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(1)配比計算調(diào)整器1給料裝置1測量裝置1流量對象1-Q1R1調(diào)整器n給料裝置n測量裝置n流量對象n-QnRn……R總第27頁6.2.4.1經(jīng)典配料控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(2)一個回路等效方塊圖PIDG0(s)-QR在動態(tài)過程中,不能確保配比一定第28頁6.2.4.2按累計偏差控制算法(1)

如圖所表示,它對瞬時流量測量值進(jìn)行積分,并與流量設(shè)定值積分相比較,然后經(jīng)過控制器,按兩個積分值偏差調(diào)整控制器,以改變下料量大小,控制器目標(biāo)是保持兩個積分值偏差為零,從而確保在一段時間內(nèi)物料配比精度。PIDG0(s)-QR不過因為物料流量給定值r>0,其積分值將隨時間增加趨向無窮大,所以這個控制系統(tǒng)實際上是不能使用。第29頁6.2.4.2按累計偏差控制算法(2)

經(jīng)過等效變換,可得下列圖,它在PID控制器前面加了一個積分器,也就是說,該系統(tǒng)是對瞬時流量偏差e積分值es進(jìn)行控制。我們把es叫做累計偏差。當(dāng)該系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)態(tài),因為積分器作用及PID控制器積分作用,必有e=0及es=0,也就是說瞬時流量偏差為零,同時累計偏差也為零,所以它能夠確保配料控制精度。因為PID調(diào)整器中有積分步驟,再加上一個積分器,開環(huán)系統(tǒng)是二型,閉環(huán)系統(tǒng)極難穩(wěn)定,需要改進(jìn)PID中積分算法。PIDG0(s)-QRees第30頁6.2.4.3線性積分控制算法分析(1)影響上述控制系統(tǒng)穩(wěn)定性主要原因是系統(tǒng)前向通道中兩個積分步驟。PID控制器前面積分步驟作用是對瞬時流量偏差e進(jìn)行積分以得到累計偏差es,它即不能被取消,也不能被改變。PID控制器中積分步驟作用是調(diào)整控制量,使得在穩(wěn)態(tài)時,累計偏差es=0。它也不能被取消,不過能夠改變其算法。第31頁6.2.4.3線性積分控制算法分析(2)首先分析積分步驟影響系統(tǒng)穩(wěn)定性原因。PID控制器中積分步驟數(shù)學(xué)模型為:其中:uL(t)-控制器積分項輸出KI-積分增益es(t)-控制器輸入假設(shè)其輸入為:且初始條件為零,則它輸出為:第32頁6.2.4.3線性積分控制算法分析(3)當(dāng)0<t<T1,es>0,而且>0,控制作用增加是正確。但當(dāng)T1<t<T2,es>0,<0,uL(t)已經(jīng)足以克服es(t),它繼續(xù)增加將造成系統(tǒng)超調(diào)和振蕩。同理,當(dāng)T2<t<T3,es<0,而且<0,控制作用減小是正確。但當(dāng)T3<t<T4,es>0,>0,uL(t)已經(jīng)足以克服es(t),它繼續(xù)減小將造成系統(tǒng)超調(diào)和振蕩。線性積分器輸出曲線第33頁6.2.4.4非線性積分控制算法依據(jù)以上分析,能夠構(gòu)想采取以下非線性積分算法來代替線性積分控制算法改進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定性:其中:uN-非線性積分器輸出第34頁6.2.4.5描述函數(shù)法分析(1)假設(shè):則有:非線性積分器輸出曲線第35頁6.2.4.5描述函數(shù)法分析(2)寫成以ωt為自變量函數(shù):第36頁6.2.4.5描述函數(shù)法分析(3)UN(ωt)是以2π為周期周期函數(shù),它能夠展開為付氏級數(shù):其中:描述函數(shù)中所關(guān)心是付氏級數(shù)一次分量第37頁6.2.4.5描述函數(shù)法分析(4)付氏級數(shù)一次分量可寫為:或:非線性積分器一次分量相位滯后為57.52o,比線性積分器90o相位滯后超前了32.48o,這說明這種算法能夠增加系統(tǒng)相位穩(wěn)定裕量,使系統(tǒng)穩(wěn)定性得到改進(jìn)。第38頁6.2.5配料控制系統(tǒng)其它功效(1)自動校零在配料控制系統(tǒng)運行前要對電子皮帶秤進(jìn)行標(biāo)定,以使其對物料流量測量精度滿足配料控制要求。不過在配料控制系統(tǒng)運行過程中因為現(xiàn)場環(huán)境惡劣、粉塵較大、振動較強(qiáng)烈,以及因為物料黏結(jié)在皮帶上等原因,經(jīng)常造成電子皮帶秤零點漂移,給物料流量測量帶來誤差,影響配料控制精度。所以要求控制系統(tǒng)能定時自動校正電子皮帶秤零點。其實現(xiàn)方法是:在系統(tǒng)運行過程中定時地停頓電振機(jī)下料,電子皮帶秤空轉(zhuǎn)一段時間,使秤上沒有物料,然后秤量空秤重量;在正常工作時,將所測得重量值減去空秤重量,得到實際物料重量,并轉(zhuǎn)換成物料瞬時流量值作為控制回路測量值反饋。第39頁6.2.5配料控制系統(tǒng)其它功效(2)堵料報警因為料倉內(nèi)原料含有水分及粒度不均勻等原因,經(jīng)常會在下料口處堵住,下不來料,造成堵料現(xiàn)象。這種現(xiàn)象假如不及時處理,其它原料繼續(xù)下料,勢必造成混合料成份不合格。所以出現(xiàn)堵料現(xiàn)象時控制系統(tǒng)應(yīng)能及時作出判斷并報警,以提醒操作人員及時處理。堵料現(xiàn)象是經(jīng)過物料重量測量信號進(jìn)行判斷,當(dāng)某一控制回路控制量大于某一給定值而測量值過小,就認(rèn)為發(fā)生了堵料現(xiàn)象,給出報警信號。第40頁6.2.6采取調(diào)速電子皮帶秤配料控制系統(tǒng)(1)采取恒速電子皮帶秤水泥生料配料計算機(jī)控制系統(tǒng)因為物料從給料裝置落下,對到電子皮帶秤沖擊帶來測量誤差,影響控制精度。為克服這一缺點,在很多水泥廠采取調(diào)速電子皮帶秤組成配料控制系統(tǒng)。存放于各料倉中各種原料由電子皮帶秤拉出,壓力傳感器把皮帶秤秤量段物料重量信號轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)電信號,由傳感放大器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號送給控制器。因為調(diào)速電子皮帶秤皮帶速度不是恒定,物料流量與重量和皮帶速度乘積成正比,所以還需要測出電機(jī)轉(zhuǎn)速信號并送入控制器,控制器計算物料重量信號與調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速信號乘積并將它轉(zhuǎn)換成物料瞬時流量信號,再把它們與對應(yīng)設(shè)定值相比較,得到它們偏差值,按PID控制規(guī)律調(diào)整電磁調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速,調(diào)整下料量,使之與其給定值相等。第41頁6.2.6采取調(diào)速電子皮帶秤配料控制系統(tǒng)(2)采取調(diào)速電子皮帶秤配料控制系統(tǒng)因為物料是被皮帶秤從料倉中拉出,不會對電子皮帶秤造成沖擊,所以工作過程較平穩(wěn),配料控制精度也較高。但因為工作時秤上總有物料,不易實現(xiàn)自動校零功效。第42頁6.2.7采取斗式秤配料控制系統(tǒng)(1)4.2.7.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作過程

其原料下料量控制回路中有裝料電振機(jī)、卸料電振機(jī)、斗式秤等裝置。與采取電子皮帶秤配料控制系統(tǒng)不一樣,其配料過程是間歇式。壓力傳感器把料斗內(nèi)物料與料斗重量信號轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)電信號,再由傳感放大器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號送給計算機(jī),進(jìn)行秤量。存放于各料倉中各種原料經(jīng)過裝料電振機(jī)裝入斗式秤秤量斗內(nèi),秤量后再經(jīng)過卸料電振機(jī)卸出,然后再進(jìn)行秤量。計算機(jī)經(jīng)過計算兩次秤量重量值差值得到實際下料量,完成一次下料過程。第43頁6.2.7采取斗式秤配料控制系統(tǒng)(2)第44頁6.2.7.2控制算法(1)

設(shè)物料給定流量為q,單位時間內(nèi)下料n次,則平均每次下料重量期望值為:ws=q/n。每次裝料時總是希望裝到某一足夠大重量wh,然后卸料至重量wl,并滿足:

wh-wl=ws因為裝料、卸料過程誤差,上式并不能被滿足,這就造成了配料控制過程誤差,各下料過程誤差累計值稱為累計偏差es。為消除累計偏差,每次下料時將此次下料量給定值Ws(k)設(shè)為:Ws(k)=ws+Es(k)k=1,2,…..其中:k-下料次數(shù)

Es(k)-累計偏差第45頁6.2.7.2控制算法(2)

第k次裝料時,當(dāng)秤量重量w小于wh時使裝料電振機(jī)工作,繼續(xù)裝料,直到w>wh,停頓裝料電振機(jī)并等物料穩(wěn)定后,進(jìn)行秤量,得到此次滿料重量Wh(k),希望卸料后料倉重量給定值Wls(k)為:Wls(k)=Wh(k)-Ws(k)此時開啟卸料電振機(jī)卸料,直到秤量重量w≤Wl

s(k)時,關(guān)閉卸料電振機(jī),等重量穩(wěn)定后秤量得卸料后實際重量Wl(k),則此次實際下料量為:

W(k)=Wh(k)-Wl(k)

下次累計偏差為:

Es(k+1)=Ws(k)-W(k)第46頁6.2.7.3特點采取斗式秤配料控制系統(tǒng)因為采取靜態(tài)秤量,秤量結(jié)果不受物料沖擊、振動等影響,其控制算法中較輕易地實現(xiàn)了對累計偏差控制。但因為是連同幾乎裝滿物料料倉一起秤量,每次下料量只占總秤量重量一小部分,要求傳感器量程要大。另外因為是間歇下料,下料時間利用率較低,要求物料傳輸設(shè)備容量要大。第47頁6.2.8

采取恒速電子皮帶秤間歇式配料控制系統(tǒng)(1)為克服物料落下時對電子皮帶秤沖擊造成測量誤差,采取恒速電子皮帶秤配料控制系統(tǒng)中也能夠借鑒斗式秤思想,采取間歇式下料、間歇式秤量控制方法。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與采取恒速電子皮帶秤連續(xù)式配料控制系統(tǒng)相同,所不一樣是控制算法。采取恒速電子皮帶秤間歇式配料控制過程是一個周期過程,周期時間T為電子皮帶秤皮帶速度v與皮帶長度L乘積,即:

T=L/v周期時間T被分為2部分:給料時間T1、稱量時間T2,其中:T1=2T/3,T2=T/3。第48頁6.2.8

采取恒速電子皮帶秤間歇式配料控制系統(tǒng)(2)在第k個周期開始,設(shè)時間t=0。先使電振機(jī)工作,開始向皮帶秤上下料。直到稱量重量w≧Ws(k)或t≧T1,停頓下料,等到t>T1后開始稱量,得到此次實際下料量W(k),最終再計算Es(k+1)=Ws(k)-W(k)。等到t=T時,開始第K+1個周期下料過程,當(dāng)t=T+T1時,秤上第K次下全部物料都已從秤上落下,秤上只有第K+1次下料物料,開始下一個周期秤量。設(shè)物料流量給定值為q,則平均每個周期下料重量期望值為:

ws=qT在第k個周期(k--0,1?!?,考慮到累計偏差ES(k),實際下料重量給定值為:

Ws(k)=ws+Es(k)第49頁6.2.8

采取恒速電子皮帶秤間歇式配料控制系統(tǒng)(3)在這種控制過程中因為兩次下料中間最少有T2時間間隔,秤量時上一次下到皮帶秤上物料都已落下,而下一次下料還沒開始,所以秤量重量是此次下料量;另外,秤量時電振機(jī)不工作,不會因為物料沖擊皮帶秤給秤量帶來誤差。第50頁6.2.9成份配料控制系統(tǒng)(1)上述幾個配料控制系統(tǒng)都是按物料重量配比進(jìn)行控制系統(tǒng),它們控制目標(biāo)是確保各種物料在混合料中占一定百分比,但水泥生產(chǎn)過程要求配料系統(tǒng)能夠做到使混合料中主要成份含量穩(wěn)定在其給定值。因為原料成份波動等原因,即使重量配比準(zhǔn)確,仍不能確保混合料成份滿足要求,所以需要按成份進(jìn)行控制配料控制系統(tǒng),即成份配料控制系統(tǒng)。第51頁6.2.9成份配料控制系統(tǒng)(2)考評混合料是否合格標(biāo)準(zhǔn)是混合料中CaO和Fe含量是否滿足要求,成份配料控制系統(tǒng)是在上述重量配料控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加混合料在線成份分析儀實現(xiàn)。混合料在線成份分析儀在線檢測混合料中鈣和鐵等主要成份含量,并反饋給配料控制計算機(jī),計算機(jī)依據(jù)其測量值自動修正配料重量配方,以確?;旌狭虾细衤?。第52頁6.2.9成份配料控制系統(tǒng)(3)

在有石灰石、粘土、鐵粉、瑩石四種原料配料系統(tǒng)中,設(shè):其中:a11、a12、a13、a14分別是石灰石、粘土、鐵粉、瑩石氧化鈣含量;

a2l、a22、a23、a24分別是石灰石、粘土、鐵粉、瑩石氧化鐵含量;

x1、x2、x3、x4分別是石灰石、粘土、鐵粉、瑩石重量配比;y1、y2分別是混合料中氧化鈣、氧化鐵含量。第53頁6.2.9成份配料控制系統(tǒng)(4)經(jīng)過試驗室分析得A,并依據(jù)期望Y值計算出配比X,則應(yīng)有:

Y=AXx1+x2+x3+x4=1按配比X進(jìn)行控制,一段時間后,檢測混合料成份,得混合料實際成份Y*:因為原料成份波動等原因,普通Y*≠Y,需要對配方進(jìn)行調(diào)整。第54頁6.2.9成份配料控制系統(tǒng)(5)為簡化運算,認(rèn)為y1*偏誤差是因為石灰石中含鈣量a11改變造成,認(rèn)為y2*偏誤差是因為鐵粉中含鐵量a23改變造成,既:

A*X=Y*其中:則有:第55頁6.2.9成份配料控制系統(tǒng)(6)水泥配料中,瑩石加入是為了滿足水泥物理性能要求,其配比普通不改變,即x4不變,而修正x1、x2、x3,修正后配方為:應(yīng)滿足:

A*X*=Y

及:

x1*+x2*+x3*+x4=1

第56頁6.2.9成份配料控制系統(tǒng)(7)令:第57頁6.2.9成份配料控制系統(tǒng)(8)則應(yīng)有:

Y’=A’X’即:

X’=A’-1Y’可求得x1*、x2*、x3*,得到X*,做為修正后配方進(jìn)行控制。第58頁6.3煅燒控制系統(tǒng)

6.3.1回轉(zhuǎn)窯自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

統(tǒng)PID水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程燃油流量給定燃油流量尾氣NOx含量尾氣O2含量尾氣CO含量燒成帶溫度橢圓齒輪番量計在線氣體成份分析儀光電比色高溫計窯轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速變送器窯轉(zhuǎn)速給定過程自動化基礎(chǔ)自動化回轉(zhuǎn)窯自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)+-PID生料流量沖板流量計+-比值器回轉(zhuǎn)窯自動控制系統(tǒng)分為基礎(chǔ)自動化和過程自動化兩個層次?;A(chǔ)自動化部分完成過程參數(shù)采集、數(shù)據(jù)處理及一些參數(shù)閉環(huán)控制功效;過程自動化部分采取實時含糊教授控制系統(tǒng)得出基礎(chǔ)自動化各控制回路給定值實現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯自動控制目標(biāo)。第59頁6.3.2參數(shù)檢測(1)123456789101112回轉(zhuǎn)窯參數(shù)檢測點示意圖1入窯生料流量7燒成帶溫度2窯尾氣溫度8冷卻機(jī)速度3窯尾壓力9冷卻機(jī)蓖下壓力4窯尾氣成份10燃料流量5窯轉(zhuǎn)矩11二次風(fēng)溫度6窯轉(zhuǎn)速12各風(fēng)室風(fēng)量第60頁6.3.2參數(shù)檢測(2)1、燒成帶溫度檢測燒成帶溫度是直接反應(yīng)燒成工況主要參數(shù)。對燒成帶溫度檢測,主要有兩種方法:第一個方法是在窯壁上插入熱電偶進(jìn)行測量。這種方法主要有兩個難點,其一是因為窯體旋轉(zhuǎn),按裝在窯體上熱電偶信號不能直接引出來,人們通常采取滑環(huán)方法處理這個問題,但因為熱電偶信號較弱、滑環(huán)接觸不良等原因,效果不好。其二是因為窯內(nèi)高溫物料對熱電偶沖刷,使熱電偶無法長久穩(wěn)定工作,所以熱電偶普通不插入窯內(nèi),只是埋在窯壁中,對窯內(nèi)溫度進(jìn)行間接測量。但因為窯內(nèi)高溫物料沖刷窯壁或結(jié)塊,使得窯壁厚度發(fā)生改變,測量精度很差。第61頁6.3.2參數(shù)檢測(3)第二種方法是采取輻射高溫計從窯頭對窯內(nèi)燒成帶溫度進(jìn)行測量。這種方法難點是窯內(nèi)火焰及光路中灰塵等對測量干擾以及窯頭環(huán)境溫度較高影響儀表正常工作。能夠采取一定波長光電比色高溫計以避開火焰干擾,采取高壓儀表風(fēng)反吹以清潔光路,并對測量儀表進(jìn)行水冷等方法處理以上問題。

第62頁6.3.2參數(shù)檢測(4)2、廢氣成份在線檢測窯尾廢氣中CO、O2含量直接反應(yīng)燃料充分燃燒程度及過??諝饬浚危希睾吭谘鯕饬抗┙o充分條件下,隨燒成帶溫度改變?nèi)欢焖俑淖儯士捎米骺刂聘G煅燒主要參數(shù)。廢氣成份在線檢測主要是分析窯尾氣中O2、CO、NOX

含量,它主要難點有兩點,其一是尾氣溫度較高,使取樣探桿難以長久工作。處理這一問題方法是水冷。其二是窯尾氣中灰塵較多,易造成取樣過濾器堵塞。普通經(jīng)過用高壓氣體反吹來處理,但效果不理想,也有些人用向尾氣中噴水霧方法,效果很好,但因為尾氣中一些氣體成份溶于水,對測量結(jié)果干擾較大。第63頁6.3.2參數(shù)檢測(5)我們認(rèn)為處理廢氣成份在線檢測問題首先要正確選擇取樣點,取樣點要有代表性,取出氣樣能正確反應(yīng)尾氣情況,同時取樣點環(huán)境條件要好一些,灰塵盡可能少、溫度也不太高,使得對取樣探桿要求不太苛刻。另外,在取樣裝置設(shè)計上,改進(jìn)取樣口形狀,使吸入灰塵盡可能少,改進(jìn)水冷、反吹裝置,以提升取樣裝置在惡劣環(huán)境下長久工作可靠性。

第64頁6.3.2參數(shù)檢測(6)3、窯轉(zhuǎn)矩檢測窯轉(zhuǎn)矩是間接反應(yīng)燒成工況主要參數(shù)。直接檢測較困難,當(dāng)前多采取間接測量,用窯傳動馬達(dá)功率或電流來近似地代替。當(dāng)燒成帶溫度下降時,窯轉(zhuǎn)矩增大,反之,窯轉(zhuǎn)矩減小,但滯后較大。第65頁6.3.2參數(shù)檢測(7)4、胴體溫度檢測在水泥回轉(zhuǎn)窯運行過程中,保護(hù)窯胴體不至過熱損壞,并延長耐火磚壽命是很主要,所以,需要對胴體溫度連續(xù)監(jiān)視。胴體溫度檢測主要有三種方法:(1)、采取高速紅外溫度掃描器連續(xù)地測量整個窯胴體溫度,用計算機(jī)采集溫帶信號,并在顯示器上以圖形、曲線形式顯示整個溫場,對高溫情況進(jìn)行報警。國外相關(guān)產(chǎn)品可做到以每秒16次速度對整個窯沿長度方向掃描,效果很好,但成本很高。第66頁6.3.2參數(shù)檢測(8)(2)、采取窯沿長度方向運動小車帶動紅外紅外輻射溫度計對窯頭附近窯胴體溫度檢測,用統(tǒng)計儀統(tǒng)計溫度信號,對高溫情況進(jìn)行報警。這種方法掃描速度較低,普通只能對窯高溫帶檢測,但成本較低。

(3)、采取紅外熱像儀連續(xù)地掃描整個窯胴體溫度,用計算機(jī)對溫場信號進(jìn)行處理、顯示溫場并報警。

第67頁6.3.3控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型(1)

建立回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型首先要采集大量過程數(shù)據(jù),并積累操作經(jīng)驗,經(jīng)過理論分析和對實際數(shù)據(jù)分析,建立入窯生料量與窯轉(zhuǎn)速、燃料量關(guān)系,熟料游離氧化鈣含量、熟料立升重與燒成帶溫度、窯轉(zhuǎn)矩、窯尾廢氣NOX含量關(guān)系,窯尾廢氣O2、CO含量與空燃比關(guān)系,并以此為依據(jù),應(yīng)用含糊邏輯控制原理,建立回轉(zhuǎn)窯自動操作數(shù)學(xué)模型,它應(yīng)包含以下幾個方面內(nèi)容:第68頁6.3.3控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型(2)1、入窯生料量與窯轉(zhuǎn)速、燃料量協(xié)調(diào)動作。2、依據(jù)窯尾廢氣O2、CO含量調(diào)整送風(fēng)量與燃料量比值。3、依據(jù)窯尾廢氣NOX含量、比色高溫計測量值、窯轉(zhuǎn)矩等判斷燒成帶溫度,并以此預(yù)估熟料立升重值,決定對入窯生料量與窯轉(zhuǎn)速比值及燃料量調(diào)整。4、依據(jù)由人工設(shè)入實際熟料立升重值修正熟料立升重與燒成帶溫度、窯轉(zhuǎn)矩、窯尾廢氣NOX含量關(guān)系。第69頁6.3.4實時教授控制系統(tǒng)組成

實時教授控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、知識庫和推理機(jī)組成。數(shù)據(jù)庫存放生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù),知識庫存放控制規(guī)則,推理機(jī)依據(jù)實時數(shù)據(jù)和控制規(guī)則進(jìn)行推理,得出控制結(jié)論。

數(shù)據(jù)庫推理機(jī)知識庫實時教授控制系統(tǒng)組成基礎(chǔ)自動化水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程實時教授控制系統(tǒng)第70頁6.3.5知識表示(1)實時教授控制系統(tǒng)中,采取了基于規(guī)則表知識表示形式。規(guī)則表由若干條控制規(guī)則組成,每條規(guī)則分為條件和結(jié)論兩部分,在規(guī)則表中占一行。條件由系統(tǒng)輸入變量組成,并表示它們與、或關(guān)系;結(jié)論由系統(tǒng)控制變量組成,表示條件成立時系統(tǒng)應(yīng)采取控制動作。第71頁6.3.5知識表示(2)每個輸入變量或輸出變量占一列,規(guī)則中輸入變量取值為其論域上一個含糊子集,或幾個含糊子集“或”。每個控制變量占一列,其在規(guī)則中取值為其論域上一個含糊子集。圖中所表示規(guī)則表中表示規(guī)則可敘述為:規(guī)則1IFNOx偏低ANDO2正常ANDCO正常AND溫度偏低THEN降低轉(zhuǎn)速規(guī)則2IFNOx偏高ANDO2正常ANDCO正常AND溫度偏高THEN提升轉(zhuǎn)速規(guī)則3IFNOx偏低ANDO2偏低ANDCO偏高AND溫度正常THEN減小燃料量規(guī)則4IFNOx偏低ANDO2偏高ANDCO很低AND溫度正常THEN增加燃料量第72頁6.3.5知識表示(3)在這種知識表示方式中,在任一條規(guī)則中都要包含全部變量,而實際控制系統(tǒng)中,不一樣規(guī)則可能由不一樣變量組成,這給知識表示帶來了困難。為處理這個問題,RECS系統(tǒng)中預(yù)定義了“”和“”兩個含糊變量。其在任意變量X論域上隸屬度函數(shù)為:當(dāng)規(guī)則中某個輸入變量取值為“”時,表示其總是匹配,條件是否成立取決于該規(guī)則中其它輸入變量匹配情況。當(dāng)規(guī)則中某個輸入變量取值為“”時,表示其總是不匹配,條件不可能成立。當(dāng)規(guī)則中某個輸出變量取值為“”時,表示不論條件是否成立,其輸出不改變。輸出變量不能夠取值為“”。

第73頁6.3.5知識表示(4)規(guī)則表中列出了全部輸入變量和控制變量,一條規(guī)則中輸入變量集合是全體輸入變量集合一個子集。一條規(guī)則中輸出變量集合是全體輸出變量集合一個子集。不屬于該規(guī)則輸入變量在表中對應(yīng)位置取值為“”不屬于該規(guī)則輸出變量在表中對應(yīng)位置取值為“”。

第74頁6.3.6推理機(jī)推理機(jī)實現(xiàn)在線實時控制,首先將數(shù)據(jù)庫中輸入變量值含糊化,然后采取極大極小原理計算它們對各條規(guī)則條件隸屬度。認(rèn)為隸屬度大于或等于組態(tài)時給出λ規(guī)則匹配成功,條件成立,該規(guī)則輸出有效,并將它隸屬度作為該規(guī)則可信程度。當(dāng)有多條控制規(guī)則成立時,按加權(quán)平均法進(jìn)行含糊決議,得到實際控制量。假如全部規(guī)則隸屬度都小于λ,認(rèn)全部規(guī)則都不成立,保持原有控制量不變。

第75頁6.4冷卻機(jī)控制系統(tǒng)

6.4.1工藝原理(1)推冷機(jī)是回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)過程中主要工藝設(shè)備,它作用主要是經(jīng)過空氣使出窯高溫水泥熟料快速冷卻至100℃以下,以預(yù)防熟料“粉化”現(xiàn)象發(fā)生,確保熟料質(zhì)量。同時,冷空氣被高溫熟料加熱,作為二次風(fēng)進(jìn)入窯內(nèi),即降低了熱損失,又保持了窯內(nèi)熱工制度平衡。第76頁6.4.1工藝原理(2)從回轉(zhuǎn)窯中出來水泥熟料落在蓖板上,蓖板由滑差調(diào)速電機(jī)拖動做循環(huán)往復(fù)運動,使熟料向前運動,在蓖板下放有六個風(fēng)箱,鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)過這六個風(fēng)箱向料層鼓風(fēng),使熟料冷卻。冷空氣經(jīng)過料層時被加熱,進(jìn)入窯內(nèi)參加燃燒。第77頁6.4.1工藝原理(3)

推冷機(jī)蓖板上物料料層厚度和二次風(fēng)溫度是回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)過程中主要參數(shù),為了提升水泥熟料產(chǎn)量,希望蓖板上物料料層厚度盡可能厚些,但料層太厚又會使熟料冷卻速度降低,還會造成推冷電機(jī)超負(fù)合。從使熟料盡可能快地降溫角度出發(fā),希望各風(fēng)箱風(fēng)量盡可能大一些,二次風(fēng)溫度盡可能低一些;但二次風(fēng)溫度直接影響窯內(nèi)燒成帶溫度,它改變會造成窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)定,二次風(fēng)溫度太低會使得燒成帶溫度極難提升。使它保持在一個合理溫度值對水泥熟料產(chǎn)量和質(zhì)量有主要意義。第78頁6.4.2二次風(fēng)溫度含糊控制系統(tǒng)

6.4.2.1設(shè)計思想(1)

二次風(fēng)溫度改變直接影響窯內(nèi)燒成帶溫度,熟料質(zhì)量和產(chǎn)量,把它控制在一定范圍內(nèi)對于穩(wěn)定窯內(nèi)煅燒制度,提升熟料質(zhì)量和產(chǎn)量有主要意義。影響二次風(fēng)溫度因數(shù)主要有以下幾個:熟料溫度料層厚度各室風(fēng)箱風(fēng)量第79頁6.4.2.1設(shè)計思想(2)

二次風(fēng)溫度控制伎倆主要是調(diào)整蓖板下六個風(fēng)箱閥門開度,從控制角度來說,這是一個多輸入單輸出對象,因為對象非線性較嚴(yán)重,干擾原因多,難以建立準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型,傳統(tǒng)PID控制方法不適合于這種控制場所,所以要應(yīng)用含糊控制系統(tǒng)。第80頁6.4.2.2含糊控制算法(1)

在推冷機(jī)二次風(fēng)溫度控制系統(tǒng)中二次風(fēng)溫檢測由熱電偶完成,并經(jīng)過調(diào)整六個風(fēng)閥開度對其進(jìn)行控制,從被控對象出發(fā),它是一個多輸入單輸出對象,普通應(yīng)采取多輸入多輸出系統(tǒng)進(jìn)行控制,其控制系統(tǒng)將很復(fù)雜。不過工藝上要求六個風(fēng)閥開度要有一定關(guān)系,依據(jù)實際操作經(jīng)驗,在正常工況下,1室風(fēng)閥應(yīng)保持最大開度,5、6室風(fēng)閥開度很小,主要調(diào)整2、3、4號風(fēng)閥開度,需要增大風(fēng)量時,先主要開2號風(fēng)閥,3、4號風(fēng)閥隨之開大,但幅度較小,2號風(fēng)閥開到最大開度后,假如需繼續(xù)增大風(fēng)量,就開3、4號風(fēng)閥。需要減小風(fēng)量時,按上述相反次序關(guān)風(fēng)閥,即先關(guān)4號風(fēng)閥,再關(guān)3、2號風(fēng)閥。所以,能夠設(shè)計一個控制量u,依據(jù)u大小改變各風(fēng)閥開度,把被控對象簡化為單輸入單輸出對象。

第81頁6.4.2.2含糊控制算法(2)

二次風(fēng)溫T測量范圍為0--1000℃,要求控制在650℃±50℃范圍,以650℃為溫度給定值,并定義溫度偏差為∶e=T-650(1)則e改變范圍為-650~350℃,把溫度偏差e轉(zhuǎn)化成取值為〔-7,5〕區(qū)間變量E,E與e之間關(guān)系如圖所表示,為分段線性關(guān)系。第82頁6.4.2.2含糊控制算法(3)比如,假如e實際測量值為70℃,則∶

變量值E溫度偏差℃-7-650-6-250-2-5025041505350變量E賦值表第83頁6.4.2.2含糊控制算法(4)把變量E含糊化,其對應(yīng)含糊變量分為正大(PL)、正中(PM)、正小(PS),零(ZE)、負(fù)小(NS)、負(fù)中(NM)、負(fù)大(NL)七個含糊子集,其隸屬度函數(shù)為∶

當(dāng)上式計算結(jié)果小于0.1時,我們就取隸屬度為0。第84頁6.4.2.2含糊控制算法(5)變量E隸屬度表

-7-6-5-4-3-2-1012345NL1.01.00.850.530.2400000000NM0.110.370.781.00.780.370.11000000NS00000.170.641.00.640.170000ZE000000.10.551.00.550.1000PS0000000.170.641.00.640.1700PM000000000.170.641.00.640.17PL00000000000.170.641.0第85頁6.4.2.2含糊控制算法(6)在二次風(fēng)溫控制中,還必須考慮溫度偏差e改變量,把連續(xù)兩次采樣得到溫度偏差改變量de(dei=ei-ei-1)用分段線性方法轉(zhuǎn)換成在〔-3,3〕區(qū)間取值變量DE。DE對應(yīng)含糊集合分為負(fù)大(NL)、負(fù)小(NS)、零(ZE)、正小(PS)、正大(PL)五檔,其隸屬度為:第86頁6.4.2.2含糊控制算法(7)變量DE隸屬度賦值表

-3-2-10123NL1.00.500000NS00.51.00.5000ZE000.371.00.3700PS0000.51.00.50PL000000.51.0變量DE賦值表變量值DE偏差改變值℃-3-50-1-10110350第87頁6.4.2.2含糊控制算法(8)依據(jù)實際操作經(jīng)驗,把控制量u分成在〔0,11〕區(qū)間取整數(shù)變量U,對應(yīng)含糊量分為負(fù)大(NL)、負(fù)中(NM)、負(fù)小(NS)、零(O)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PL)七檔:

012345678910111#405060801001001001001001001001002#0102040557080901001001001003#05103040556070801001001004#0000510204060801001005#000001020304050701006#00000102030405070100控制量u與閥門開度對應(yīng)關(guān)系

第88頁6.4.2.2含糊控制算法(9)控制量U隸屬度賦值表

01234567891011NL1.01.00.90.70.40.20.100000NM0.30.50.81.00.80.30.100000NS000.10.40.71.00.70.20000O000000.81.00.90.50.200PS0000000.81.00.80.30.10PM00000000.20.71.00.80.2PL000000000.10.30.71.0第89頁6.4.2.2含糊控制算法(10)

依據(jù)現(xiàn)場實際操作經(jīng)驗總結(jié),得到以下形式控制規(guī)則(共18)條∶第90頁6.4.2.2含糊控制算法(11)

控制系統(tǒng)實時運行中,計算機(jī)以10秒周期對二次風(fēng)溫進(jìn)行采樣,將溫度偏差值及其改變量量化并經(jīng)過式(3)、(4)、(6)對其含糊化,計算出各隸屬度值,然后經(jīng)過以上各控制規(guī)則進(jìn)行推理,對于每一條控制規(guī)則i,依據(jù)E和DE隸屬度,對應(yīng)or關(guān)系采取并邏輯運算(取大),對應(yīng)and關(guān)系采取交邏輯運算(取小)推出對應(yīng)控制量Ui∶

(i=1,2,...18)

第91頁6.4.2.2含糊控制算法(12)然后采取并邏輯運算求出總控制量U∶

得到以下形式控制量:

其中∶

(i=1,2,3,4,5,6,7)

第92頁6.4.2.2含糊控制算法(13)由含糊推理得到控制量U是一個含糊量,按重心法決議得到控制量U,設(shè)∶

則∶

最終經(jīng)過查控制量u與閥門開度對應(yīng)關(guān)系表,按插值方法確定各閥門開度值,從而實現(xiàn)了二次風(fēng)溫度含糊控制。第93頁6.4.3料層厚度控制系統(tǒng)(1)料層厚度控制系統(tǒng)由推冷速度—窯轉(zhuǎn)速比值控制系統(tǒng)和二室壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)兩部分組成,推冷速度—窯轉(zhuǎn)速比值控制系統(tǒng)在因窯轉(zhuǎn)速改變造成進(jìn)入推冷機(jī)熟料流量改變時自動保持推冷速度與窯轉(zhuǎn)速成百分比,從而使料層厚度保持穩(wěn)定,該系統(tǒng)簡單實用,在料層厚度控制中起主要作用。二室壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)作為比值控制系統(tǒng)對料層厚度控制補(bǔ)充,其控制器靈敏度不宜太高,因而選取帶死區(qū)PI控制規(guī)律,而且其百分比度和積分時間都較大。

第94頁6.4.3料層厚度控制系統(tǒng)(2)推冷機(jī)料層厚度控制系統(tǒng)方框圖料層厚度控制器推冷機(jī)滑差調(diào)速電機(jī)壓力變送器二室壓力給定值二室壓力測速電機(jī)比值器窯轉(zhuǎn)速++—+第95頁6.5分解爐控制系統(tǒng)(1)上個世紀(jì)七十年代初,出現(xiàn)了帶窯外分解爐新型干法回轉(zhuǎn)窯。它主要特點是把大量吸熱碳酸鹽分解反應(yīng)由窯內(nèi)傳熱效率較低區(qū)帶轉(zhuǎn)移到懸浮預(yù)熱器與窯之間預(yù)分解爐中進(jìn)行。懸浮預(yù)熱器利用窯廢氣熱將生料粉加熱至分解臨界點,物料進(jìn)入分解爐后呈懸浮或沸騰狀態(tài)。發(fā)生分解反應(yīng)需要熱量,靠分解爐中進(jìn)行燃燒反應(yīng)供給,分解爐中需要加入一定燃料,使燃料燃燒放熱反應(yīng)與生料分解吸熱過程同時快速進(jìn)行。這么,回轉(zhuǎn)窯只負(fù)擔(dān)放熱反應(yīng)和燒結(jié)任務(wù),能夠大大減輕回轉(zhuǎn)窯熱負(fù)荷,從而使窯生產(chǎn)能力成倍提升。第96頁6.5分解爐控制系統(tǒng)(2)窯外分解窯主要優(yōu)點是:入窯生料溫度可達(dá)800℃—850℃,碳酸鈣表現(xiàn)分解率提升到90—95%,熟料熱耗可降低到3200千焦/千克,比普通懸浮預(yù)熱器窯低3—6%,單位面積產(chǎn)量比預(yù)熱器窯高出一倍,為濕法長窯7倍。另外,還含有熟料質(zhì)量高、占地面積小、環(huán)境污染輕、對燃料適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點。第97頁6.5分解爐控制系統(tǒng)(3)

入窯氣流由底部喉部高速進(jìn)入,將爐內(nèi)流體、燃料和物料不停裹挾進(jìn)來,造成許多渦流而形成噴騰層。燃料及經(jīng)預(yù)熱物料則在爐錐部及爐下部適當(dāng)?shù)胤郊尤?,因為爐噴

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