一种水泥回转窑智能优化控制系统技术方案

一种水泥回转窑智能优化控制系统，其系统结构是：（1）过程控制子系统由回转窑窑头负压控制回路、篦冷机篦室压力控制回路、窑头废气收尘器的入口温度控制回路、煤粉制备系统的入口负压控制回路、煤粉制备系统的球磨机出口温度控制回路组成；（2）运行优化子系统由工序质量指标设定模块、关键工艺参数控制回路优化设定模块和回路智能控制模块组成；（3）过程监控子系统由系统监测、故障诊断、设备管理、安全保障组成。本发明专利技术能够适应水泥回转窑煅烧过程的强非线性、强耦合性、大惯性、大滞后，以提高熟料容重合格率、降低能耗。

【技术实现步骤摘要】

： 本专利技术属于水泥生产过程自动化控制
，特别是涉及一种水泥回转窑智能 优化控制系统。
技术介绍
： 水泥生产过程的大型设备主要有回转窑、篦式冷却机以及制粉系统的球磨机。对 于回转窑生产过程，存在窑内流场、温度场、浓度场、燃烧释热场多场的耦合，参数之间相互 影响、互相耦合、存在大滞后环节、扰动因素多的特点，长期以来都只能由有经验的操作人 员进行手动控制。由于该回转窑生产过程复杂，包括流体力学、热力学、热传导等物理化学 反应过程，并且其中只有少数参数可以直接测量，大部分依靠间接方式和经验推断。因此， 本专利通过综合运用自适应控制、协调控制、前馈控制及模糊控制等先进的控制技术，设计 控制精度高、适应性强、鲁棒性好的控制系统，最大限度地将人的智能行为引入到过程控制 中，建立人机交互的智能优化控制系统，进而解决水泥回转窑过程控制难题。
技术实现思路
： 本专利技术的目的是针对水泥生产过程中烧成带温度及分解炉温度检测受噪声干扰 严重，运行条件与工况变化频繁，过程具有强非线性，强耦合性，大惯性，大滞后的难题，提 供了一种水泥回转窑智能优化控制系统及方法。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： -种水泥回转窑智能优化控制系统由回转窑过程控制子系统、回转窑运行优化子 系统和回转窑过程监控子系统组成。实现该控制系统包括以下步骤： 步骤一：由回转窑窑头负压控制回路、篦冷机篦室压力控制回路、窑头废气收尘器 的入口温度控制回路、煤粉制备系统的入口负压控制回路、煤粉制备系统的球磨机出口温 度控制回路组成回转窑过程控制子系统，完成回转窑基础回路控制。 步骤二：由工序质量指标设定模块、关键工艺参数控制回路优化设定模块和回路 智能控制模块组成回转窑运行优化子系统，以提高产品质量指标熟料容重合格率、降低能 耗。 步骤三：由系统监测、故障诊断、设备管理、安全保障组成回转窑过程监控子系统， 可以综合查看重要变量数据、设备运行状态、系统报警信息、历史数据趋势、生产报表等。【附图说明】 图1水泥回转窑智能优化控制系统结构图 图2回转窑过程控制系统结构图 图3回转窑过程监控子系统结构图 图4回转窑运行优化子系统结构图 图5窑头负压控制回路结构框图 图6篦冷机压力控制回路结构框图 图7收尘器入口温度控制回路结构框图 图8球磨机入口负压控制回路结构框图 图9球磨机出口温度控制回路结构框图 图10分解炉温度过程智能控制策略图 图11篦冷机过程智能协调控制策略图 图12分解炉温度预设定模型结构图【具体实施方式】： 下面结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。 1、水泥回转窑智能优化控制系统总体结构 如图1所示的水泥回转窑智能优化控制系统结构图： 水泥回转窑智能优化控制系统由回转窑过程控制子系统、回转窑运行优化子系统 和回转窑过程监控子系统组成。 如图2所示的回转窑过程控制子系统结构图： 回转窑过程控制子系统由回转窑窑头负压控制回路、篦冷机篦室压力控制回路、 窑头废气收尘器的入口温度控制回路、煤粉制备系统的入口负压控制回路、煤粉制备系统 的球磨机出口温度控制回路组成，完成回转窑基础回路控制。 如图3所示的回转窑过程监控子系统结构图： 回转窑过程监控子系统由系统监测、故障诊断、设备管理、安全保障等模块组成， 可以综合查看重要变量数据、设备运行状态、系统报警信息、历史数据趋势、生产报表等。 如图4所示回转窑运行优化子系统结构图：回转窑运行优化子系统由工序质量指 标设定模块、关键工艺参数控制回路优化设定模块和回路智能控制模块组成，以提高产品 质量指标熟料容重合格率、降低能耗。 2、水泥回转窑回路控制策略 本专利的回路控制策略主要包括：窑头负压控制回路、篦冷机篦室压力控制回路、 窑头废气收尘器的入口温度控制回路、煤粉制备系统的磨机入口负压控制回路、以及球磨 机出口温度控制回路。下面逐一进行介绍。 2. 1窑头负压控制回路 如图5所示窑头负压控制回路结构框图： 窑头负压表征着窑内通风及冷却机入窑二次风之间的平衡。正常生产中，窑头负 压一般保持在_5〇Pa~-lOOPa，决不允许窑头形成正压，否则窑内细料熟料飞出，会使窑头 密封圈磨损，也影响人身安全及环境卫生，对装设在窑头的比色高温计及电视摄像头等仪 器仪表的正常工作及安全也很不利。窑头负压控制回路输入为窑头负压的设定值，控制器 输出为排风机阀门的输出开度，执行机构为电动调节阀，测量仪表为压力传感器。 2. 2篦冷机篦室压力控制回路 如图6所示篦冷机压力控制回路结构框图： 篦冷机篦室压力不仅指示熟料厚度的状况，亦可指示窑内烧成带温度变化。熟料 厚度的状况主要反映在二室风机上方篦床的压力，厚度越大压力越大。操作工一般通过压 力的大小来判断篦床上的熟料厚度。利用二室下压力与篦床速度构成自动调节回路，当二 室压力增大，篦床速度自动加快，以改善熟料冷却状况。其篦下五室压力和二段篦床速度也 构成一个调节回路，两个回路的调节方法相同。篦冷机篦室压力控制回路输入为二室(五 室）压力的设定值，控制器输出为篦冷机篦板运行速度，执行机构为液压系统，测量仪表为 压力传感器。 2. 3窑头废气收尘器的入口温度控制回路 如图7所示收尘器入口温度控制回路结构框图：温度控制在规定范围，对保证电收尘器设备安全及防止气体冷凝结露十分重要。 一般，在电收尘器装有自控装置，当入口气温达到最高允许值时，电收尘器的高压电源自动 跳闸。窑头废气收尘器的入口温度控制回路的输入为收尘器入口温度的设定值，控制器输 出为冷水阀的阀门输出开度，执行机构为电动调节阀，测量仪表为热电阻。 2. 4煤粉制备系统的入口负压控制回路 如图8所示球磨机入口负压控制回路结构框图： 磨煤机入口负压（通风量）调节，就是维持磨煤机入口负压稳定，防止入口负压出 现太小或者出现正压，以防原煤通过球磨机入口处喷出，不但污染环境，而且会造成生产停 机，影响正常生产。磨机入口负压控制回路的输入为入口负压的设定值，控制器输出为冷风 门阀门开度，执行机构为电动调节阀，测量仪表为热电阻。 2. 5煤粉制备系统的球磨机出口温度控制回路 如图9所示球磨机入口负压控制回路结构框图：在煤粉制备系统回路控制策略中磨机的出口温度大小是通过调整给煤量来调节 的。通过改变给煤量的多少来改变进入钢球磨煤机内部的热风量，来改变钢球磨煤机的出 口温度。球磨机出口温度控制回路的输入为出口温度的设定值，控制器输出为给煤量多少， 执行机构为变频器，测量仪表为热电阻。 3、水泥回转窑过程监控策略 如图3所示水泥回转窑监控系统功能树：水泥回转窑监控系统包括系统监测、故障诊断、生产管理、运行支援系统、数据归 档及查询、系统通讯和回路设定。 系统监测功能：主要完成数据的采集、处理、生产过程的监视等任务。系统监测功 能是水泥回转窑煅烧过程的工艺参数，如温度、流量、压力、料位等信号的监测，同时也包括 对设备的运行、停止、报警、故障等状态的显示。对于系统中每一变量的显示都包含如下的 内容：变量名、实时数据、变量的单位、数据的检测点、变量超限时的报警闪烁及颜色的变化 和传感器故障及通讯故障时的显示。监控层实现了全部的模拟量和开关量信息的采集，进 行处理和归档等功能。这些信息以直观形象可视的方式呈现在监控画面中，便于操作员对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥回转窑智能优化控制系统，其特征在于该系统由回转窑过程控制子系统、回转窑运行优化子系统和回转窑过程监控子系统组成。系统建设包括以下步骤：步骤一：由回转窑窑头负压控制回路、篦冷机篦室压力控制回路、窑头废气收尘器的入口温度控制回路、煤粉制备系统的入口负压控制回路、煤粉制备系统的球磨机出口温度控制回路组成回转窑过程控制子系统，完成回转窑基础回路控制。步骤二：由工序质量指标设定模块、关键工艺参数控制回路优化设定模块和回路智能控制模块组成回转窑运行优化子系统，以提高产品质量指标熟料容重合格率、降低能耗。步骤三：由系统监测、故障诊断、设备管理、安全保障组成回转窑过程监控子系统，可以综合查看重要变量数据、设备运行状态、系统报警信息、历史数据趋势、生产报表等。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑秀萍，乔景慧，周晓杰，吴永建，岳恒，胡毅，
申请(专利权)人：东北大学，沈阳东大自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21