[发明专利]一种水泥生料配料系统中的生料率值自动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及水泥生产领域，尤其是一种基于元素在线分析仪的实时控制水泥各原料配比的方法。

背景技术

水泥生产工艺的主要过程其生产过程通常可分为四个步骤：生料制备、煤粉制备、熟料煅烧、水泥粉磨及出厂。其中入窑煅前的水泥生料的质量至关重要。在水泥生料中Ca、Si、Fe、Al，四种元素在熟料中所占比例对水泥质量影响很大，调整水泥各原料的比例决定了生料中各氧化物的含量，而生料是整个水泥生产的基础，如何准确的调整水泥各原料的配比，使得入窑的生料成分稳定、质量最好成了各个水泥厂的难题。而且在水泥生产过程中，还存在水泥生料成分含量波动大、水泥原料配比调整受人为主观因素影响大、时间滞后性长等缺点。

发明内容

本发明目的在于提供一种能实时自动调节水泥原料的配比、使入窑生料率值稳定在设定的目标值附近、使水泥生料成分更稳定、质量更好的水泥生料配料系统中的生料率值自动控制方法。

为实现上述目的，本发明所述方法包括以下步骤：

步骤1，输入水泥生料配料系统初始参数；

步骤2，根据输入参数系统基于非线性规划求最优解求得目标函数F_(x)的最小值，从而计算出各水泥原料的最优配比将当前配比设定到DCS分布式控制系统中，控制PCL下位机喂料，并用配比此数据替换初始参数m组历史配比中时间最早的配比，当前周期结束；

步骤3，下一周起开始，根据在线分析仪反馈的水泥生料混合物各氧化物含量分别计算出三个率值，若有一个率值不等于设定的目标率值则采用最小二乘法求得上一周期水泥原料各氧化物实际的成分y_ij，执行步骤2求得下一周期的最优配比，否则当前配比仍为所求的最优配比，最后将得到的最优配比设定到DCS分布式控制系统中，控制PCL下位机喂料，当前周期结束。

进一步的，步骤1中，初始参数由水泥厂化验室提供，初始参数包括样本水泥各原料氧化物成分、水泥生料率值(饱和比KH、硅率SM、铝率IM)目标设定值、水泥各原料配比调整的上限和下限、m组水泥各原料历史配比数据。

进一步的，步骤2中，非线性规划求最优解具体采用共轭梯度法，通过将目标函数投影到约束子空间来处理等式和不等式约束，采用F_(x)对各个自变量导数作为算法的输入梯度，当F_(x)收敛于0附近或者到达指定迭代次数后得出最优解，所述优化计算的目标函数F_(x)和约束条件如式(1)所示，式(1)中KH、SM、IM由式(2)和式(3)计算所得；

Min(F_(x)＝α|KH-KH₀|+β|SM-SM₀|+γ|IM-IM₀|)

其中，KH₀、SM₀、IM₀分别为饱和比、硅率、铝率的设定目标值，KH、SM、IM分别为饱和比、硅率、铝率实时计算值，CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂为按比例混合后的水泥生料中所含氧化物的百分比含量，c_i、s_i、f_i、a_i分别表示水泥原料中各氧化物(CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)的含量，x水泥各原料的配比，n表示水泥原料的个数，L和H分别为每种水泥原料调整范围的上、下限，α、β、γ分别为饱和比、硅率、铝率的权重系数，范围均为0～1。

进一步的，步骤3中，取目标函数为J，如式(4)所示，令求解方程组可以得到水泥各原料氧化物含量y_ij的值，λ_(k)范围均为0～1；