水泥生產(chǎn)聯(lián)合粉磨標(biāo)準(zhǔn)工況模板及建模研究.pdf

1、水泥是我國房屋建設(shè)的主要建筑原材料之一，生產(chǎn)量位居世界前列。由于水泥生產(chǎn)粉磨系統(tǒng)高耗能低效率，其節(jié)能降耗成為近年來日益關(guān)注的熱點(diǎn)。由輥壓機(jī)和球磨機(jī)組合成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)因其擠壓力高、粉磨能力強(qiáng)等特點(diǎn)在我國被廣泛采用，其生產(chǎn)過程呈現(xiàn)出的工藝參數(shù)波動范圍大、工況過程多變、操作手段復(fù)雜等特點(diǎn)，并且生產(chǎn)環(huán)境使得其具有大滯后、多變量、非線性等特性，所以聯(lián)合粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)過程的平穩(wěn)高效控制研究意義重大。圍繞這一難題，本文在聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的工況模板劃分、建

2、模研究與控制應(yīng)用方面開展了深入的研究工作，主要內(nèi)容如下：
　　（1）針對不同水泥廠的粉磨系統(tǒng)工藝不同，本文從聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝分為開路磨粉磨系統(tǒng)和閉路磨粉磨系統(tǒng)兩類，并對其工藝特征進(jìn)行了分析?？紤]到不同工藝的粉磨生產(chǎn)系統(tǒng)工況劃分區(qū)間不同，給出了單變量表征和多變量表征的工況模板基本構(gòu)建方法。為提高操作員高效操作水平，本文參考水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50295-2008)，借鑒現(xiàn)場優(yōu)秀操作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合兩種粉磨生產(chǎn)實(shí)例數(shù)據(jù)分析，分別選取了各環(huán)

3、節(jié)關(guān)鍵參數(shù)，建立了各自帶有操作建議的工況模板。對于開路磨粉磨系統(tǒng)工藝設(shè)備少，建立了輥壓機(jī)環(huán)節(jié)穩(wěn)流倉料位和球磨機(jī)環(huán)節(jié)出磨提升機(jī)電流單變量表征的工況模板。對于閉路磨粉磨系統(tǒng)工況參數(shù)變化范圍小，建立了多變量表征球磨機(jī)負(fù)荷的工況模板。通過工況在線顯示實(shí)例的操作建議和工人操作對比，驗(yàn)證了工況模板的合理性與有效性。此部分內(nèi)容為后續(xù)T-S模糊建模及典型工況模型擬合奠定基礎(chǔ)。
　　（2）考慮到開路磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝設(shè)備少和相鄰參數(shù)影響大的工況特點(diǎn)

4、，基于工況模板的T-S模糊建模方法建立了開路粉磨系統(tǒng)分環(huán)節(jié)模型。根據(jù)開路磨粉磨系統(tǒng)的兩個(gè)環(huán)節(jié)三種工況模板，輥壓機(jī)環(huán)節(jié)選取喂料量作為輸入變量，穩(wěn)流倉料位作為輸出變量，球磨機(jī)環(huán)節(jié)選取收塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為輸入變量，出磨提升機(jī)電流作為輸出變量。采集現(xiàn)場參數(shù)數(shù)據(jù)后進(jìn)行均值濾波處理得到建模樣本數(shù)據(jù)，利用最小二乘方法辨識T-S模糊子模型參數(shù)，通過隸屬度函數(shù)將子模型組合得到最終T-S模糊模型。隨機(jī)選取涵蓋全部工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果顯示所建模型精度高

5、，為自動控制設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　?。?）考慮到閉路磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定和工況參數(shù)波動不頻繁的工況特點(diǎn)，在一種典型工況(出磨提升機(jī)電流在125~130A)下，基于最小二乘支持向量機(jī)(Least-square support vector machine, LS-SVM)建立了閉路磨粉系統(tǒng)整體模型。該方法選取循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和收塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為輸入變量，出磨提升機(jī)電流作為輸出變量，采集典型工況的歷史數(shù)據(jù)并均值濾波處理后得到樣本數(shù)

6、據(jù)，通過仿真訓(xùn)練與測試建立了閉路磨粉磨系統(tǒng)三入一出的整體模型。通過與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法仿真比較，說明了所建LS-SVM模型具有更有效、更準(zhǔn)確、更快速的擬合能力。
　?。?）本課題結(jié)合開路磨粉磨系統(tǒng)實(shí)際工程項(xiàng)目，參考工況模板特征和模型特點(diǎn)，提出了出磨提升機(jī)電流Bang-Bang控制和模糊PID控制相結(jié)合的控制方案，完成了一種水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)自動控制應(yīng)用軟件包及DCS接口程序開發(fā)。運(yùn)行效果說明了控制方案能夠加速被控量的跟蹤誤差收斂速度，