FC分室右膏煅燒過程建模及優(yōu)化控制研究.pdf

1、FC即流態(tài)化煅燒的意思，F(xiàn)C分室石膏煅燒法將煅燒爐分成多個室的方法解決了傳統(tǒng)石膏生產(chǎn)過程中多相混合對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，但同時也增加了十幾個溫度和壓力測點；將烘干和煅燒分成兩個獨立的過程提高了對原料含水率的適應(yīng)性，但由于烘干所用熱源來自煅燒余熱，并且烘干效果直接影響煅燒過程，對兩個過程間的協(xié)調(diào)控制提出了更高的要求。對于采用FC分室石膏煅燒法的生產(chǎn)過程，不僅要加強監(jiān)控，提高整個石膏煅燒過程的自動化程度，還要對其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如FC爐進行優(yōu)化控制

2、，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
　　 石膏產(chǎn)品中半水石膏的含量是煅燒效果的一個重要指標，F(xiàn)C爐優(yōu)化控制的目的是保證產(chǎn)品中半水石膏的含量在95％以上。而來自熱風爐熱風溫度的波動和原料含水率的波動是FC爐煅燒過程兩個主要干擾，通過對熱風爐的控制使其在石膏生產(chǎn)過程中穩(wěn)定供熱，通過對預烘干過程的控制使進入FC爐的原料含水率維持在5％左右。圍繞這些控制要求，對預烘干過程、FC爐煅燒過程進行了機理分析，通過實驗采集需要的數(shù)據(jù)用不同的方法建立了相應(yīng)的數(shù)學

3、模型，并結(jié)合經(jīng)驗對滿足要求的數(shù)學模型進行了預測控制算法、PID算法、變比值控制算法的分析、仿真、比較，確定出適合各回路的控制算法，最后通過Visual Studi02005軟件編寫優(yōu)化控制算法和優(yōu)化界面在工業(yè)現(xiàn)場驗證應(yīng)用。
　　 通過對FC爐煅燒過程的機理分析和FC爐幾個區(qū)溫度與煅燒效果的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)FC爐出料口溫度維持在160℃時，產(chǎn)品中半水石膏的含量最高，而影響FC爐溫度的幾個因素中只有熱風閥閥門是可以隨時調(diào)節(jié)的，所以通

4、過調(diào)節(jié)熱風閥閥門開度控制FC爐出料口溫度。當預烘干機入口氣體溫度恒定時，原料含水率不同時，喂料量也不同，通過分析預烘干機出口溫度與烘干后物料含水率之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當出口溫度維持在75℃時烘干后的物料含水率可以維持在5％左右。
　　 通過前面的分析決定以FC爐出料口溫度為被控量，以熱風閥閥門開度為控制量來建立FC爐的數(shù)學模型。進入FC爐的熱風在四個室均有傳輸延時并且物料在各室的反應(yīng)過程也可以分別用一個慣性環(huán)節(jié)表示，所以初步確定模型

5、為四階慣性加滯后。在FC爐穩(wěn)定工作狀態(tài)下，采集熱風閥閥門開度自60％階躍變化到65％和從68％階躍變化到63％這兩個過程中的800個數(shù)據(jù)，采用周期為2秒，并對數(shù)據(jù)進行均值濾波處理后，利用最小二乘法原理，采用直接法和間接法建立出料口溫度和熱風閥閥門的數(shù)學模型，并利用幾個月的歷史數(shù)據(jù)驗證和修正，最后確定間接法辨識的模型為最終模型，模型輸出與現(xiàn)場實際輸出的誤差最大為2℃。預烘干機的出口溫度可以反映烘干后的原料含水率，選擇預烘干機出口溫度為被控

6、量，預烘干機喂料量為控制量建立數(shù)學模型。喂料皮帶很短，物料經(jīng)過很短一段時間的傳輸延時后進入預烘干機進行熱交換，經(jīng)過20秒左右被出口降粉器收集，所以確定預烘干過程模型為一階慣性加滯后表示。在預烘干機穩(wěn)定工作狀態(tài)下，采集喂料量自25t/h階躍變化到27t/h和自26t/h階躍變化到24t/h這兩個過程的數(shù)據(jù)進行參數(shù)辨識，經(jīng)過四次辨識后對參數(shù)求平均，并利用現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)進行驗證，最終確定了預烘干過程的數(shù)學模型。
　　 FC石膏總體控制方

7、案包括采用動態(tài)矩陣控制算法對FC爐進行控制和變比值PID串級算法對預烘干進行控制，通過仿真確定了FC爐優(yōu)化控制幾個原始參數(shù)，分析了幾個參數(shù)對控制效果的影響，并與與其他控制算法的比較，發(fā)現(xiàn)動態(tài)矩陣控制具有很強的抗干擾能力。雖然預烘干過程時滯比較小，但單純的PID控制難以適應(yīng)于原料含水率的波動和快速跟隨預烘干機入口溫度的變化，經(jīng)仿真發(fā)現(xiàn)增加喂料量與入口溫度變比值控制環(huán)節(jié)，解決了單純PID控制不能解決的問題。
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