[发明专利]一种适用于中卸式水泥生料磨系统的智能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于中卸式水泥生料磨系统的智能控制方法，利用基于黑板模型的专家系统结构，处理生料粉磨过程中遇到的各种工况，同时协调粗粉仓和细粉仓料位的合理分配的一种智能控制方法。

背景技术

水泥生料粉磨是一个包含物质传输、(热量交换、)机械碾磨和两相流动的复杂工业过程。粉磨系统的控制难点主要在于过程延迟、内部耦合以及破碎粉磨过程固有的非线性。过程延迟主要在于成品粒度分析延迟以及物料传输延迟。耦合在于：1)选粉机转速不仅影响成品粒度，还会通过回粉流量影响磨机填充率(磨机负荷)；2)喂料流量的变化当然会影响磨机负荷，进而影响磨机出料流量，而磨机出料流量对于成品粒度也有一定影响。

同时磨机内部的填充率无法精确测量，现在采用的电耳和磨机主轴震动信号，都会比较容易受到外界干扰，同时信噪比比较小，应用并不理想，现在只是作为操作员的一个参考信号，但是它是反映磨机是否发生堵磨等异常工况的重要参数。工业生产现状是磨机通常工作在远离最优工作点的区域，以保证不堵磨，所以磨机的出力总是达不到最大。同时水泥生料的粒度不能在线检测，只能通过实验室每1～2小时左右进行一次筛余测试，因此水泥生料质量波动很大。

中卸式水泥生料磨系统的控制难点主要集中在以下几个方面：1)现场采集数据的信噪比较小，无法对操作变量、被控变量的数据进行正常的使用，需要进行滤波等技术处理。2)由于喂料对磨机料位的控制存在大延迟，很难及时对磨机料位进行调整，需要采取预测和补偿的方式对喂料进行提前控制。另外，需要选择合适的控制步长，既要保证控制的及时性，又不能对喂料操作过于频繁，对设备造成损害，减少设备使用寿命，同时频繁的调节喂料也会影响整个生料粉磨系统的稳定运行。3)中卸式水泥生料磨的粗粉仓和细粉仓相互存在耦合，需要对两个料仓进行协调控制。4)要在保证粗粉仓和细粉仓都不堵磨的前提下，要求粉磨系统的产量尽量提高，实现磨机负荷的最优化，以降低单产能耗。5)在实际运行过程，会出现各种复杂的工况，其中比较严重的就是堵磨工况，要对各工况进行辨别，针对各种工况进行相应操作控制，同时要在堵磨之前采取及时的调整和保护措施，保证不发生堵磨。

在工业现场工作的控制设备时常会产生电磁脉冲，这种电磁脉冲的宽度极窄，幅值极大，因此，这种干扰只影响个别采样数据，并且受干扰的采样数据与相邻的采样数据相差极大。如果采用算术平均值法或滑动平均值法，受干扰的采样数据将会对计算结果产生较大的影响，并不能起到很好的抗干扰效果。

在工厂的实际操作运行当中，操作员主要是采取被动式修复的策略，即磨机运行一段时间后，如果发现磨机运行异常，或异常趋势明显时，采取动作，一般前后两次操作的时间间隔较长，这种操作方式很难实现对磨机运行的及时调整，尤其是夜班生产，操作员的集中力下降，很容易出现磨机运行状态的大幅波动，由于调整不及时，甚至会导致磨机停机重启，严重时会发生堵磨。出现这种情况的主要原因之一是DCS中提供的数据趋势曲线，没有经过滤波处理，信噪比比较小，导致趋势在短时间内无法正确分辨，另外也存在人工操作的速度比较慢的问题，操作员不可能短时间内不断地对磨况进行判断，然后做出调整。但是，两次操作时间间隔长一点有一种好处，就是能够保持磨机的平稳运行，因为物料从配料料斗出来，经过皮带称、传送带、提升机、以及物料在磨内的停留时间，存在很大的一段时间延时，如果频繁修改操作量，会导致磨机运行不稳。

水泥生料磨的负荷优化除了考虑料位要运行在磨机的最大出力点，实际生产中还有一个比较重要的因素要考虑进去，那就是粉磨系统的稳定运行状况，因为粉磨系统是一个大滞后、强耦合、非线性的系统，系统稳定下来需要很长的时间，少则10几分钟，多则一个小时，甚至更长时间，如果磨机不能够很稳定的运行，最终将影响生料的合格率，同时磨机主轴震动会比较厉害，增加耗电量和磨损。当磨机喂料不断向最优点优化调整的过程，常常会打破原来系统的稳定运行状态，有时这种调整会得不偿失。