新型干法水泥燒成與冷卻過程工況識別系統(tǒng)的研究.pdf

1、新型干法水泥生產(chǎn)過程中，熟料的燒成與冷卻過程是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)工況是否穩(wěn)定，直接關(guān)系水泥產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)過程的能耗。燒成與冷卻過程所具有的非線性、多變量、強(qiáng)耦合、大時(shí)滯及時(shí)變等特性，使得該環(huán)節(jié)的工況復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的控制方式難以從整體上穩(wěn)定工況。目前對于窯系統(tǒng)的過程控制研究，多針對某一單元環(huán)節(jié)，雖然取得了一定的控制效果，然而，一旦工況發(fā)生較大波動，往往造成控制策略失效。因此，絕大多數(shù)的水泥企業(yè)仍然依靠現(xiàn)場操作員的操窯經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)工藝

2、參數(shù)的變化情況，進(jìn)行工況的人工分析，并通過頻繁的參數(shù)調(diào)節(jié)，保證窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。如何改變這種相對落后的人工控制方式，采用有效的方式首先實(shí)現(xiàn)工況的智能識別，然后在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)基于工況指導(dǎo)下的燒成與冷卻過程的綜合自動化過程控制，成為一個(gè)亟待解決的問題。人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，為解決這一問題奠定了基礎(chǔ)。
　　 專家系統(tǒng)作為人工智能技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，經(jīng)過幾十多年的科學(xué)研究，理論和技術(shù)日臻成熟，其應(yīng)用也得到了飛速發(fā)展。近年來，模糊推

3、理技術(shù)在專家系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，使得專家系統(tǒng)在處理不精確問題上有了精確的方法。模糊專家系統(tǒng)這一優(yōu)良特性非常適合解決窯系統(tǒng)復(fù)雜多變工況的識別問題。據(jù)此，本課題依托國家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃(863)子課題：軟測量、單元級優(yōu)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)及工程應(yīng)用。以山水集團(tuán)4＃水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯及篦冷機(jī)為研究對象，深入分析其生產(chǎn)工藝以及熟料燒成與冷卻機(jī)理，總結(jié)現(xiàn)場工藝工程師的專家經(jīng)驗(yàn)，合理選取工藝參數(shù)，總結(jié)典型工況特征，提出了一種基于模糊專家系統(tǒng)的工況智能識別

4、方法，并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。
　　 本文結(jié)合熟料燒成與冷卻過程的工藝機(jī)理以及工況特征，選取了窯尾煙室溫度、窯主電機(jī)電流、二次風(fēng)溫、篦冷機(jī)一室壓力、窯頭電收塵入口溫度等五個(gè)工藝參數(shù)，并對以上參數(shù)的變化趨勢以及當(dāng)前幅值進(jìn)行特征提取。前者采用基于參數(shù)曲線斜率的模糊特征提取方法，首先求取曲線斜率，而后對該斜率進(jìn)行模糊化處理，得到快升、慢升、平穩(wěn)、慢降、快降等五種趨勢特征以及對應(yīng)的隸屬度；當(dāng)前值的特征提取同樣采用模糊化方式，輸出當(dāng)前值很大

5、、較大、正常、較小、很小等當(dāng)前值特征及對應(yīng)的隸屬度。
　　 本文從專家規(guī)則表示方式和模糊推理機(jī)制兩個(gè)方面，詳細(xì)研究了基于模糊專家系統(tǒng)的工況智能識別方法。專家規(guī)則的表示方式采用模糊專家規(guī)則矩陣的形式，該方法實(shí)現(xiàn)簡單，為提高推理效率提供了保障；模糊推理機(jī)以參數(shù)特征為輸入，通過模糊推理運(yùn)算得到當(dāng)前的工況類別及置信度。為解決傳統(tǒng)的模糊推理機(jī)制無法區(qū)分專家規(guī)則中多個(gè)條件項(xiàng)不同重要性和權(quán)重的問題，采用了加權(quán)模糊推理機(jī)制，為各個(gè)條件項(xiàng)設(shè)置不同

6、的權(quán)重，提高了模糊推理的準(zhǔn)確性。
　　 新型干法水泥生產(chǎn)線燒成及冷卻過程工況識別系統(tǒng)的軟件開發(fā)采用C++語言實(shí)現(xiàn)，為提高系統(tǒng)的不同環(huán)境、不同企業(yè)或不同生產(chǎn)線的通用性，軟件提供了人性化的人機(jī)界面，用戶可根據(jù)實(shí)際情況，對專家系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修正?，F(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用表明，本文提出的基于模糊專家系統(tǒng)的工況識別方法可以快速、準(zhǔn)確的識別當(dāng)前窯況，具有較好的實(shí)用性和可靠性。本方案可推廣至整條生產(chǎn)線的工況識別過程中，建立水泥熟料生產(chǎn)線工況智能識別系統(tǒng)，為