現(xiàn)代過程控制基礎(chǔ)_6_水泥生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)匯總

1、6 水泥生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)信息學(xué)院楊為民二一一年九月現(xiàn)代過程控制基礎(chǔ)6.1 水泥生產(chǎn)過程概述 6.1.1 工藝流程 水泥生產(chǎn)過程主要分為回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程和機械立窯（機立窯）生產(chǎn)過程。這兩種生產(chǎn)過程所使用的工藝設(shè)備不完全相同，但其生產(chǎn)工序基本相同，都是以石灰石、粘土、鐵粉等為原料，通過生料配料、生料粉磨、煅燒、熟料配料、水泥粉磨、包裝等工序生產(chǎn)出水泥的過程。原料進廠后經(jīng)過預(yù)處理，由化驗室對原料進行化驗分析，通過計算給出生料配方，生料配料工序根據(jù)化驗室給出的配方比例對生料進行配料得到混合料，混合料通過生料磨磨成粉狀入生料庫，生料經(jīng)煅燒成為熟料，熟料與礦渣、礦化劑按一定比例混合后，通過水泥磨磨成粉狀入水

2、泥庫，最后經(jīng)過包裝出廠。 原料預(yù)處理生料配料原料粉磨原料預(yù)均化煅燒熟料配料水泥粉磨包裝6.1.1.1 原料預(yù)處理 水泥生產(chǎn)的主要原料是石灰石、粘土、鐵粉。原料入廠后，首先要對它們進行處理，以使它們符合生產(chǎn)的需要。原料預(yù)處理主要完成以下工作： 原料石破碎 將入廠的大塊狀石灰石等原料破碎成符合入生料磨要求的碎塊，為配料和粉磨做好準備。 原料烘干 入廠的粘土、鐵粉、煤粉等原料中水份的變化直接影響生料混和料的成分，另外粉狀物料在水份較多時容易結(jié)塊，影響配料及粉磨的順利進行，所以要把它烘干。一般要求烘干后的粘土水份不超過。 6.1.1.2 生料配料 化驗室對入廠的各種原料進行化驗，并計算生料配方。生料配

3、方的計算是根據(jù)熟料的質(zhì)量要求推算生料混合料的化學(xué)成分，再根據(jù)原材料的化學(xué)成分計算出符合混合料化學(xué)成分的生料配方。原料工序根據(jù)配方對生料進行配料。配好的混合料通過生料磨進行粉磨?；炇叶〞r對出磨生料取樣化驗，化驗結(jié)果反饋到原料工序，并根據(jù)它對原料配方進行調(diào)整。出磨的混合料被送入原料庫儲存并經(jīng)過預(yù)均化后，就可以進行煅燒。 6.1.1.3 煅燒(1) 水泥煅燒過程是對水泥生料連續(xù)加熱，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，使其變成熟料，再進行冷卻的過程。 水泥煅燒過程是一個復(fù)雜的熱工過程，有關(guān)的主要工藝設(shè)備有分解爐、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機等。生料混合料的一部分或全部進入分解爐，完成碳酸鹽的分解過程，然后進入回轉(zhuǎn)窯，與直

4、接入回轉(zhuǎn)窯的原料一起完成固相反應(yīng)和燒結(jié)反應(yīng)過程后，進入冷卻機驟冷，成為熟料。6.1.1.3 煅燒(2) 分解爐工藝過程 分解爐是利用窯尾煙氣和燃料對生料加熱，使其碳酸鹽分解的工藝設(shè)備，它由上旋流室、下旋流室和分解室構(gòu)成，分解室的下部設(shè)有燃料噴嘴和料粉喂入口，入窯空氣由下旋流室進入反應(yīng)室，將燃料及生料粉懸浮，供燃料燃燒、放熱，同時供生料粉分解、吸熱，然后氣流攜帶料粉由上旋流室被引出，進入下級旋風(fēng)筒后再入回轉(zhuǎn)窯。 分解爐生產(chǎn)過程的質(zhì)量標準是分解率，一般要求分解率盡量高，影響分解率的主要參數(shù)是分解溫度，分解溫度越高，分解率越高，但一般分解溫度不許超過，否則將使設(shè)備容易損壞。6.1.1.3 煅燒(3)

5、 回轉(zhuǎn)窯工藝過程 回轉(zhuǎn)窯是一個傾斜放置的臥式回轉(zhuǎn)圓筒，生料由圓筒的高端（一般稱為窯尾）加入，由于窯體有一定斜度且不斷旋轉(zhuǎn)，物料由高端向低端（一般稱為窯頭）逐漸運動，燃料和空氣由窯頭噴入燃燒，熱空氣向窯尾流動，對物料加熱，物料與高溫氣體相向運動，接受高溫氣體和火焰?zhèn)鹘o的熱量，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)變化，被煅燒成熟料，再經(jīng)冷卻設(shè)備輸送到窯外。燃燒用的空氣由兩部分組成，一部分和燃料一起噴入窯內(nèi)，叫做“一次空氣”，另一部分通過冷卻機將熟料冷卻，同時本身被加熱到一定溫度，進入窯內(nèi)，叫做“二次空氣”。燃料與空氣燃燒過程中，會產(chǎn)生2、x等氣體，廢氣中x的含量與燃燒溫度有關(guān)，在氧供給充足時，燃燒溫度越高，x的含

6、量越大。6.1.1.3 煅燒(4)物料進入回轉(zhuǎn)窯后，在高溫作用下，進行一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，按照不同的反應(yīng)在窯內(nèi)所占的空間，劃分為若干個“帶”。 干燥帶：物料溫度逐漸升高到，水份全部蒸發(fā)的過程稱為干燥過程，在回轉(zhuǎn)窯中所占的空間叫做干燥帶。 預(yù)熱帶：物料溫度很快升高到，完成粘土質(zhì)原料脫水過程在回轉(zhuǎn)窯中所占的空間叫做預(yù)熱帶。6.1.1.3 煅燒(5) 分解帶：物料溫度繼續(xù)升高到以上，完成碳酸鹽分解過程在回轉(zhuǎn)窯中所占的空間叫做分解帶。分解帶長度占回轉(zhuǎn)窯筒體長度比例較大，消耗熱量最多。 放熱反應(yīng)帶：完成固相反應(yīng)過程在回轉(zhuǎn)窯中所占的空間叫做放熱反應(yīng)帶。由于放熱反應(yīng)，物料溫度上升很快，使該帶的物料與分解帶

7、物料有較大溫差，從窯頭看去，與分解帶有明暗界限。該帶長度較短，但對回轉(zhuǎn)窯的操作控制起著很重要的作用。6.1.1.3 煅燒(6) 燒成帶：完成硅酸三鈣的形成和燒結(jié)反應(yīng)過程在回轉(zhuǎn)窯中所占的空間叫做燒成帶。燒成帶溫度對熟料質(zhì)量影響最大，是回轉(zhuǎn)窯的自動控制中最重要的參數(shù)。 冷卻帶：熟料燒成后繼續(xù)沿窯體向前移動，溫度開始下降，到窯頭的這段空間叫做冷卻帶。冷卻帶的冷卻介質(zhì)是來自冷卻機的二次空氣。6.1.1.3 煅燒(7) 冷卻機工藝過程 冷卻機是用低溫空氣使高溫物料驟冷的工藝設(shè)備。有多種類型的冷卻機，本課程主要介紹的是推動蓖式冷卻機（推冷機），它由蓖床、高壓風(fēng)管、中壓風(fēng)室、拉鏈機等主要部分組成。物料鋪放在

8、蓖床上，隨著蓖床的往復(fù)運動向前移動，蓖床下沿物料移動方向排列有若干個風(fēng)室，鼓風(fēng)機通過高壓風(fēng)管、將高壓空氣送至各風(fēng)室，冷空氣由各風(fēng)室穿過蓖床和料層使物料很快冷卻到以下，同時空氣本身溫度上升，并進入窯內(nèi)參與燃燒。6.1.1.4 熟料配料 煅燒成的熟料經(jīng)破碎，并加入一定比例的礦渣和石膏，經(jīng)水泥磨粉磨，就成為水泥，裝入水泥庫中儲存。 6.1.1.5 包裝 在水泥庫中的散裝水泥經(jīng)包裝工序按每袋一定的重量裝入水泥袋中，就成為袋裝水泥，可以出廠了。 6.2 配料控制系統(tǒng)(1) 在水泥生產(chǎn)中，生料混合料的成分波動會直接給煅燒過程帶來困難進而影響水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量，所以說準確地進行生料配料是保證水泥高質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)

9、。因此，在水泥廠進行技術(shù)改造時，首先開發(fā)成功并應(yīng)用最廣泛的就是生料配料微機控制系統(tǒng)。水泥廠生料配料的主要原料有石灰石、粘土、鐵粉、煤粉、石膏、瑩石等，分別裝在個料倉中，根據(jù)配料系統(tǒng)功能的不同，可分為以下兩種： 重量配料系統(tǒng) 成分配料系統(tǒng)6.2 配料控制系統(tǒng)(2) 重量配料系統(tǒng)是按化驗室給出的生料配方自動控制各種原料的流量，以保證原料之間成一定的比例，考核該系統(tǒng)的指標是重量配比的精度。但由于原料成分的波動，重量配料有時并不能保證混合料成分滿足要求。成分配料系統(tǒng)是在重量配料系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入出磨生料成分的自動檢測，并根據(jù)出磨生料成分與給定值的偏差自動修正原料重量配方，以提高出磨生料的合格率，考核該系

10、統(tǒng)的指標是出磨生料的合格率。 6.2.1 物料量檢測儀表(1)恒速單懸臂電子皮帶秤：這種電子皮帶秤結(jié)構(gòu)較簡單成本低，可以連續(xù)地檢測物料的重量流量。但壓力信號與物料壓在秤上的位置有關(guān)，即同樣重量的物料壓在秤上的不同位置，壓力信號就不同，所以它的測量精度較低。6.2.1 物料量檢測儀表(2)恒速雙懸臂電子皮帶秤 這種電子皮帶秤結(jié)構(gòu)較單懸臂秤復(fù)雜，成本稍高，也可以連續(xù)地檢測物料的重量流量，壓力信號與物料壓在秤上的位置無關(guān)，即同樣重量的物料壓在秤上的不同位置，壓力信號不變，所以它的測量精度較高。 6.2.1 物料量檢測儀表(3)核子秤：這種秤測量部分不與被測物料接觸，因而不受物料沖擊、物料粒度變化等因

11、素的影響，測量精度較高，維護量小，而且可用于高溫物料（如水泥熟料）的測量。但其有核輻射源，需要做好安全防護工作，它的成本也較高。6.2.1 物料量檢測儀表(4)核子秤6.2.1 物料量檢測儀表(5)調(diào)速電子皮帶秤：這種電子皮帶秤的速度調(diào)節(jié)，它在測量物料流量的同時，也可以通過調(diào)速來改變物料量。所以在使用調(diào)速電子皮帶秤的配料控制系統(tǒng)中一般不需要其它的給料裝置。調(diào)速電子皮帶秤配料時是通過皮帶的運動把物料從料倉底部拉出來，不存在物料對皮帶秤的沖擊，所以信號較平穩(wěn)，但要求物料粒度要均勻、粘度要小。這種秤的自動校零也很困難。6.2.1 物料量檢測儀表(6)斗式秤：這種秤適用于間歇式配料系統(tǒng)中，配料時先由給

12、料裝置給料斗裝料，停止裝料后再進行秤量，然后放料，屬于靜態(tài)秤量，重量信號不受物料沖擊、物料粒度的影響，所以秤量精度較高。另外，秤本身不需要動態(tài)標定，所以系統(tǒng)調(diào)試較簡單，維護量較??；控制系統(tǒng)的操作也較簡單；同時實際給料量的偏差也很容易地在下一斗下料時進行補償，在一段時間內(nèi)的平均配料精度較高。這種配料系統(tǒng)的缺點是對給料裝置和物料傳送系統(tǒng)的能力要求較高，另外很難進行手動操作。6.2.1 物料量檢測儀表(7)斗式秤6.2.2 物料給料裝置(1) 當(dāng)采用恒速皮帶秤、斗式秤等沒有調(diào)節(jié)物料量大小功能的檢測裝置計量物料時，為實現(xiàn)對物料流量的自動控制，需要有合適的給料裝置。生料配料微機控制系統(tǒng)中所用的物料給料裝

13、置主要有以下兩種：圓盤給料機：以滑差調(diào)速電機帶動給料圓盤轉(zhuǎn)動，圓盤轉(zhuǎn)速越大，給出的物料流量越大。電振給料機：通過電磁震動使物料下落，振幅越大，給出的物料流量越大。 6.2.2 物料給料裝置(2)電振給料機圓盤給料機6.2.3 配料系統(tǒng)主要問題 現(xiàn)場環(huán)境惡劣，粉塵大，檢測儀表經(jīng)常零點漂移，影響配料精度，需要定時自動標定。 給料裝置非線性，并由于物料粒度不均勻或含水量大造成堵料現(xiàn)象，影響配料系統(tǒng)的正常運行，需人工及時干預(yù)。 水泥廠原料來源復(fù)雜，成分變化大，使配料合格率降低，需及時調(diào)整生料配方。 6.2.4 配料控制算法6.2.4.1 典型配料控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(1)配比計算調(diào)節(jié)器1給料裝置1測量裝置1流

14、量對象1-Q1R1調(diào)節(jié)器n給料裝置n測量裝置n流量對象n-QnRnR總6.2.4.1 典型配料控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(2)一個回路的等效方塊圖PIDG0(s)-QR在動態(tài)過程中，不能保證配比一定6.2.4.2 按累計偏差控制算法(1) 如圖所示，它對瞬時流量的測量值進行積分，并與流量設(shè)定值的積分相比較，然后通過控制器，按兩個積分值的偏差調(diào)整控制器，以改變下料量的大小，控制器的目的是保持兩個積分值的偏差為零，從而保證在一段時間內(nèi)物料配比的精度。PIDG0(s)-QRs1s1但是由于物料流量的給定值r0，其積分值將隨時間的增加趨向無窮大，所以這個控制系統(tǒng)實際上是不能使用的。6.2.4.2 按累計偏差控制算法

15、(2) 經(jīng)過等效變換，可得下圖，它在PID控制器的前面加了一個積分器，也就是說，該系統(tǒng)是對瞬時流量偏差e的積分值es進行控制。我們把es叫做累計偏差。當(dāng)該系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)，由于積分器的作用及P I D控制器的積分作用，必有 e=0 及 es=0，也就是說瞬時流量的偏差為零，同時累計偏差也為零，所以它可以保證配料控制精度。因為PID調(diào)節(jié)器中有積分環(huán)節(jié)，再加上一個積分器，開環(huán)系統(tǒng)是二型的，閉環(huán)系統(tǒng)很難穩(wěn)定，需要改進PID中的積分算法。PIDG0(s)-QRs1ees6.2.4.3 線性積分控制算法分析(1) 影響上述控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素是系統(tǒng)前向通道中的兩個積分環(huán)節(jié)。PID控制器前面的積分環(huán)節(jié)的作

16、用是對瞬時流量偏差e進行積分以得到累計偏差es，它即不能被取消，也不能被改變。PID控制器中的積分環(huán)節(jié)的作用是調(diào)節(jié)控制量，使得在穩(wěn)態(tài)時，累計偏差es=0。它也不能被取消，但是可以改變其算法。6.2.4.3 線性積分控制算法分析(2)首先分析積分環(huán)節(jié)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因。 PID控制器中積分環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型為：tsILdeKtu0)()(其中：uL(t)控制器積分項輸出 KI 積分增益 es(t)控制器輸入假設(shè)其輸入為：)sin()(ttes且初始條件為零，則它的輸出為：)cos(1 )(tKtuIL6.2.4.3 線性積分控制算法分析(3) 當(dāng)0t0，并且 0，控制作用的增加是對的。但當(dāng)T1t0

17、， 0，uL(t)已經(jīng)足以克服es(t)，它的繼續(xù)增加將造成系統(tǒng)的超調(diào)和振蕩。 同理，當(dāng)T2tT3，es0，并且 0，控制作用的減小是對的。但當(dāng)T3t0， 0，uL(t)已經(jīng)足以克服es(t)，它的繼續(xù)減小將造成系統(tǒng)的超調(diào)和振蕩。線性積分器輸出曲線dttdes)(dttdes)(dttdes)(dttdes)(6.2.4.4 非線性積分控制算法根據(jù)以上分析，可以設(shè)想采用如下的非線性積分算法來代替線性積分控制算法改善系統(tǒng)穩(wěn)定性：tsINdekKtu0)()(其中： uN非線性積分器輸出0)( 00)( 1dttde(t)edttde(t)ekssss6.2.4.5 描述函數(shù)法分析(1)假設(shè)：)s

18、in()(ttes則有：非線性積分器輸出曲線 2t23 0 23t )cos( t2 20 )cos(1 )(tKKttKtuIIIN6.2.4.5 描述函數(shù)法分析(2)寫成以t為自變量的函數(shù)： 2t23 0 23t )cos( t2 K 20 )cos(1 )(ItKttKtUIIN6.2.4.5 描述函數(shù)法分析(3)UN(t)是以2 為周期的周期函數(shù)，它可以展開為付氏級數(shù)：其中：描述函數(shù)中所關(guān)心的是付氏級數(shù)的一次分量10)sin()cos(2)(nnnNtnBtnAAtU)()sin()()()cos()(201201tdtntUBtdtntUANnNnININKtdttUBKtdttUA

19、)()sin()(5 . 0)()cos()(201120116.2.4.5 描述函數(shù)法分析(4)付氏級數(shù)的一次分量可寫為：)sin()cos(5 . 0)sin()cos()(1111ttKtBtAtUI或：)52.57sin(59. 0)sin()(11121211tKBAtgtBAtUI非線性積分器的一次分量的相位滯后為57.52，比線性積分器的90相位滯后超前了32.48，這說明這種算法可以增加系統(tǒng)的相位穩(wěn)定裕量，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到改善。6.2.5 配料控制系統(tǒng)的其它功能(1)自動校零自動校零 在配料控制系統(tǒng)運行前要對電子皮帶秤進行標定，以使其對物料流量的測量精度滿足配料控制的要求。但

20、是在配料控制系統(tǒng)運行過程中由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣、粉塵較大、振動較強烈，以及由于物料黏結(jié)在皮帶上等原因，經(jīng)常造成電子皮帶秤的零點漂移，給物料流量的測量帶來誤差，影響配料控制精度。所以要求控制系統(tǒng)能定時自動校正電子皮帶秤的零點。其實現(xiàn)方法是：在系統(tǒng)運行過程中定時地停止電振機下料，電子皮帶秤空轉(zhuǎn)一段時間，使秤上沒有物料，然后秤量空秤的重量；在正常工作時，將所測得的重量值減去空秤的重量，得到實際物料重量，并轉(zhuǎn)換成物料的瞬時流量值作為控制回路的測量值反饋。6.2.5 配料控制系統(tǒng)的其它功能(2)堵料報警堵料報警 由于料倉內(nèi)的原料含有水分及粒度不均勻等原因，經(jīng)常會在下料口處堵住，下不來料，造成堵料現(xiàn)象。這種現(xiàn)

21、象如果不及時處理，其他原料繼續(xù)下料，勢必造成混合料成分不合格。所以出現(xiàn)堵料現(xiàn)象時控制系統(tǒng)應(yīng)能及時作出判斷并報警，以提醒操作人員及時處理。堵料現(xiàn)象是通過物料重量測量信號進行判斷的，當(dāng)某一控制回路的控制量不小于某一給定的值而測量值過小，就認為發(fā)生了堵料現(xiàn)象，給出報警信號。6.2.6 采用調(diào)速電子皮帶秤的配料控制系統(tǒng)(1) 采用恒速電子皮帶秤的水泥生料配料計算機控制系統(tǒng)由于物料從給料裝置落下，對到電子皮帶秤沖擊帶來測量誤差，影響控制精度。為克服這一缺點，在很多水泥廠采用調(diào)速電子皮帶秤組成配料控制系統(tǒng)。 存儲于各料倉中的各種原料由電子皮帶秤拉出，壓力傳感器把皮帶秤秤量段物料的重量信號轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的

22、電信號，由傳感放大器轉(zhuǎn)換成標準信號送給控制器。由于調(diào)速電子皮帶秤的皮帶速度不是恒定的，物料流量與重量和皮帶速度的乘積成正比，所以還需要測出電機轉(zhuǎn)速信號并送入控制器，控制器計算物料重量信號與調(diào)速電機轉(zhuǎn)速信號的乘積并將它轉(zhuǎn)換成物料瞬時流量信號，再把它們與相應(yīng)的設(shè)定值相比較，得到它們的偏差值，按PID控制規(guī)律調(diào)整電磁調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)下料量，使之與其給定值相等。6.2.6 采用調(diào)速電子皮帶秤的配料控制系統(tǒng)(2) 采用調(diào)速電子皮帶秤的配料控制系統(tǒng)由于物料是被皮帶秤從料倉中拉出，不會對電子皮帶秤造成沖擊，所以工作過程較平穩(wěn)，配料控制精度也較高。但由于工作時秤上總有物料，不易實現(xiàn)自動校零功能。6.2.7

23、 采用斗式秤的配料控制系統(tǒng)(1)4.2.7.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作過程 其原料下料量的控制回路中有裝料電振機、卸料電振機、斗式秤等裝置。與采用電子皮帶秤的配料控制系統(tǒng)不同，其配料過程是間歇式的。壓力傳感器把料斗內(nèi)物料與料斗的重量信號轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的電信號，再由傳感放大器轉(zhuǎn)換成標準信號送給計算機，進行秤量。存儲于各料倉中的各種原料通過裝料電振機裝入斗式秤的秤量斗內(nèi)，秤量后再通過卸料電振機卸出，然后再進行秤量。計算機通過計算兩次秤量重量值的差值得到實際下料量，完成一次下料過程。6.2.7 采用斗式秤的配料控制系統(tǒng)(2)6.2.7.2 控制算法(1) 設(shè)物料給定流量為q，單位時間內(nèi)下料n次，則平均

24、每次下料重量期望值為：ws=q/n。 每次裝料時總是希望裝到某一足夠大的重量wh，然后卸料至重量wl，并滿足： wh-wl=ws 由于裝料、卸料過程的誤差，上式并不能被滿足，這就造成了配料控制過程的誤差，各下料過程誤差的累計值稱為累計偏差es。為消除累計偏差，每次下料時將本次下料量給定值Ws(k)設(shè)為： Ws(k)=ws+Es(k) k=1,2,. 其中：k下料次數(shù) Es(k)累計偏差6.2.7.2 控制算法(2) 第k次裝料時，當(dāng)秤量重量w小于wh時使裝料電振機工作，繼續(xù)裝料，直到wwh，停止裝料電振機并等物料穩(wěn)定后，進行秤量，得到本次滿料重量Wh(k)，希望的卸料后料倉重量給定值Wls(k

25、)為： Wls(k)=Wh(k)-Ws(k) 此時啟動卸料電振機卸料，直到秤量重量wWl s(k)時，關(guān)閉卸料電振機，等重量穩(wěn)定后秤量得卸料后實際重量Wl(k)，則本次實際下料量為： W(k)=Wh(k)-Wl(k) 下次累計偏差為： Es(k+1)=Ws(k)-W(k) 6.2.7.3 特點 采用斗式秤的配料控制系統(tǒng)由于采用靜態(tài)秤量，秤量結(jié)果不受物料沖擊、振動等影響，其控制算法中較容易地實現(xiàn)了對累計偏差的控制。但由于是連同幾乎裝滿物料的料倉一起秤量，每次下料量只占總秤量重量的一小部分，要求傳感器量程要大。另外由于是間歇下料，下料的時間利用率較低，要求物料傳輸設(shè)備容量要大。6.2.8 采用恒速

26、電子皮帶秤的間歇式配料控制系統(tǒng)(1) 為克服物料落下時對電子皮帶秤的沖擊造成測量誤差，采用恒速電子皮帶秤的配料控制系統(tǒng)中也可以借鑒斗式秤的思想，采用間歇式下料、間歇式秤量控制的方法。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與采用恒速電子皮帶秤的連續(xù)式配料控制系統(tǒng)相同，所不同的是控制算法。 采用恒速電子皮帶秤的間歇式配料控制過程是一個周期過程，周期時間T為電子皮帶秤皮帶速度v與皮帶長度L的乘積，即： T=L/v 周期時間T被分為2部分：給料時間T1、稱量時間T2，其中：T1=2T/3，T2=T/3。6.2.8 采用恒速電子皮帶秤的間歇式配料控制系統(tǒng)(2) 在第k個周期的開始，設(shè)時間t=0。先使電振機工作，開始向皮帶秤上下

27、料。直到稱量重量wWs(k)或t T1，停止下料，等到tT1后開始稱量，得到本次實際下料量W(k)，最后再計算Es(k+1)= Ws(k) -W(k) 。等到t=T時，開始第K+1個周期的下料過程，當(dāng)t=T+T1時，秤上第K次下的所有物料都已從秤上落下，秤上只有第K+1次下料的物料，開始下一個周期的秤量。 設(shè)物料流量給定值為q，則平均每個周期下料重量的期望值為： ws=qT 在第k個周期(k-0,1。)，考慮到累計偏差ES(k)，實際下料重量的給定值為： Ws(k)ws+Es(k)6.2.8 采用恒速電子皮帶秤的間歇式配料控制系統(tǒng)(3) 在這種控制過程中由于兩次下料中間至少有T2時間間隔，秤量

28、時上一次下到皮帶秤上的物料都已落下，而下一次下料還沒開始，所以秤量的重量是本次下料量；另外，秤量時電振機不工作，不會因為物料沖擊皮帶秤給秤量帶來誤差。6.2.9 成分配料控制系統(tǒng)(1) 上述幾種配料控制系統(tǒng)都是按物料重量配比進行控制的系統(tǒng)，它們的控制目的是保證各種物料在混合料中占一定比例，但水泥生產(chǎn)過程要求配料系統(tǒng)能夠做到使混合料中主要成分的含量穩(wěn)定在其給定值。由于原料成分波動等原因，即使重量配比準確，仍不能保證混合料成分滿足要求，所以需要按成分進行控制的配料控制系統(tǒng)，即成分配料控制系統(tǒng)。6.2.9 成分配料控制系統(tǒng)(2) 考核混合料是否合格的標準是混合料中CaO和Fe的含量是否滿足要求，成分

29、配料控制系統(tǒng)是在上述重量配料控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加混合料在線成分分析儀實現(xiàn)的?；旌狭显诰€成分分析儀在線檢測混合料中鈣和鐵等主要成分的含量，并反饋給配料控制計算機，計算機根據(jù)其測量值自動修正配料的重量配方，以保證混合料的合格率。6.2.9 成分配料控制系統(tǒng)(3) 在有石灰石、粘土、鐵粉、瑩石四種原料的配料系統(tǒng)中，設(shè)：2423222114131211aaaaaaaaATxxxxX4321TyyY21其中：a11、a12、 a13、a14分別是石灰石、粘土、鐵粉、瑩石的氧化鈣含量； a2l、a22、a23、 a24分別是石灰石、粘土、鐵粉、瑩石的氧化鐵含量； x1、x2、x3、x4分別是石灰石、粘土、

30、鐵粉、瑩石的重量配比； y1、y2分別是混合料中的氧化鈣、氧化鐵含量。6.2.9 成分配料控制系統(tǒng)(4) 通過實驗室分析得A，并根據(jù)期望的Y值計算出配比X，則應(yīng)有： Y=AX x1+x2+x3+x4=1 按配比X進行控制，一段時間后，檢測混合料成分，得混合料實際成分Y*：TyyY*2*1*由于原料成分波動等原因，一般Y*Y，需要對配方進行調(diào)整。6.2.9 成分配料控制系統(tǒng)(5) 為簡化運算，認為y1*的偏誤差是由于石灰石中含鈣量a11的變化造成的，認為y2*的偏誤差是由于鐵粉中含鐵量a23的變化造成的，既： A*X=Y* 其中：24*232221141312*11*aaaaaaaaA則有：34

31、24222121*2*231414313212*1*11)()(xxaxaxayaxxaxaxaya6.2.9 成分配料控制系統(tǒng)(6) 水泥配料中，瑩石的加入是為了滿足水泥的物理性能的要求，其配比一般不改變，即x4不變，而修正x1、x2、x3，修正后的配方為：TxxxxX4*3*2*1*應(yīng)滿足： A*X*=Y 及： x1*+x2*+x3*+x4=1 6.2.9 成分配料控制系統(tǒng)(7)令：TxxxX*3*2*1111*2322211312*11aaaaaaATxxayxayY44242414116.2.9 成分配料控制系統(tǒng)(8)則應(yīng)有： Y=AX即： X=A-1Y 可求得x1*、x2*、x3*，

32、得到X*，做為修正后的配方進行控制。6.3 煅燒控制系統(tǒng) 6.3.1回轉(zhuǎn)窯自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 實 時 專 家 控 制 系 統(tǒng)PID水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程燃油流量給定燃油流量尾氣NOx含量尾氣O2含量尾氣CO含量燒成帶溫度橢圓齒輪流量計在線氣體成分分析儀光電比色高溫計窯轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速變送器窯轉(zhuǎn)速給定過程自動化基 礎(chǔ) 自 動 化回轉(zhuǎn)窯自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)+-PID生料流量沖板流量計+-比值器回轉(zhuǎn)窯自動控制系統(tǒng)分為基礎(chǔ)自動化和過程自動化兩個層次?；A(chǔ)自動化部分完成過程參數(shù)的采集、數(shù)據(jù)處理及一些參數(shù)的閉環(huán)控制功能；過程自動化部分采用實時模糊專家控制系統(tǒng)得出基礎(chǔ)自動化各控制回路的給定值實現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯自動控制的目標。6.3

33、.2 參數(shù)檢測(1)123456789101112回轉(zhuǎn)窯參數(shù)檢測點示意圖 1 入窯生料流量 7燒成帶溫度 2窯尾氣溫度 8冷卻機速度 3窯尾壓力 9冷卻機蓖下壓力 4窯尾氣成分 10燃料流量 5窯轉(zhuǎn)矩 11二次風(fēng)溫度 6窯轉(zhuǎn)速 12各風(fēng)室風(fēng)量6.3.2 參數(shù)檢測(2)、燒成帶溫度的檢測 燒成帶溫度是直接反映燒成工況的重要參數(shù)。對燒成帶溫度的檢測，主要有兩種方法：第一種方法是在窯壁上插入熱電偶進行測量。這種方法主要有兩個難點，其一是由于窯體的旋轉(zhuǎn)，按裝在窯體上的熱電偶的信號不能直接引出來，人們通常采用滑環(huán)的辦法解決這個問題，但由于熱電偶信號較弱、滑環(huán)接觸不良等原因，效果不好。其二是由于窯內(nèi)高溫物

34、料對熱電偶的沖刷，使熱電偶無法長期穩(wěn)定工作，所以熱電偶一般不插入窯內(nèi)，只是埋在窯壁中，對窯內(nèi)溫度進行間接測量。但由于窯內(nèi)高溫物料沖刷窯壁或結(jié)塊，使得窯壁厚度發(fā)生變化，測量精度很差。6.3.2 參數(shù)檢測(3) 第二種方法是采用輻射高溫計從窯頭對窯內(nèi)燒成帶溫度進行測量。這種方法的難點是窯內(nèi)火焰及光路中灰塵等對測量的干擾以及窯頭環(huán)境溫度較高影響儀表的正常工作。可以采用一定波長的光電比色高溫計以避開火焰的干擾，采用高壓儀表風(fēng)反吹以清潔光路，并對測量儀表進行水冷等方法解決以上問題。 6.3.2 參數(shù)檢測(4)、廢氣成分的在線檢測 窯尾廢氣中、含量直接反映燃料充分燃燒的程度及過?？諝饬?，含量在氧氣量供給充

35、足的條件下，隨燒成帶溫度變化然而迅速變化，故可用作控制窯煅燒的重要參數(shù)。廢氣成分的在線檢測主要是分析窯尾氣中2 、X 的含量，它的主要難點有兩點，其一是尾氣溫度較高，使取樣探桿難以長期工作。解決這一問題的辦法是水冷。其二是窯尾氣中灰塵較多，易造成取樣過濾器堵塞。一般通過用高壓氣體反吹來解決，但效果不理想，也有人用向尾氣中噴水霧的辦法，效果較好，但由于尾氣中一些氣體成分溶于水，對測量結(jié)果干擾較大。6.3.2 參數(shù)檢測(5) 我們認為解決廢氣成分的在線檢測問題首先要正確選擇取樣點，取樣點要有代表性，取出的氣樣能正確反映尾氣的情況，同時取樣點的環(huán)境條件要好一些，灰塵盡量少、溫度也不太高，使得對取樣探

36、桿的要求不太苛刻。另外，在取樣裝置的設(shè)計上，改進取樣口的形狀，使吸入的灰塵盡量少，改進水冷、反吹裝置，以提高取樣裝置在惡劣環(huán)境下長期工作的可靠性。 6.3.2 參數(shù)檢測(6)、窯轉(zhuǎn)矩的檢測 窯轉(zhuǎn)矩是間接反映燒成工況的重要參數(shù)。直接檢測較困難，目前多采用間接測量，用窯傳動馬達的功率或電流來近似地代替。當(dāng)燒成帶溫度下降時，窯轉(zhuǎn)矩增大，反之，窯轉(zhuǎn)矩減小，但滯后較大。6.3.2 參數(shù)檢測(7)、胴體溫度的檢測 在水泥回轉(zhuǎn)窯的運行過程中，保護窯胴體不至過熱損壞，并延長耐火磚的壽命是很重要的，因此，需要對胴體溫度連續(xù)監(jiān)視。胴體溫度的檢測主要有三種方法： （）、采用高速紅外溫度掃描器連續(xù)地測量整個窯胴體的溫

37、度，用計算機采集溫帶信號，并在顯示器上以圖形、曲線的形式顯示整個溫場，對高溫情況進行報警。國外有關(guān)產(chǎn)品可做到以每秒次的速度對整個窯沿長度方向掃描，效果較好，但成本很高。6.3.2 參數(shù)檢測(8)（）、采用窯沿長度方向運動的小車帶動紅外紅外輻射溫度計對窯頭附近窯胴體溫度檢測，用記錄儀記錄溫度信號，對高溫情況進行報警。這種方法掃描速度較低，一般只能對窯高溫帶檢測，但成本較低。 （）、采用紅外熱像儀連續(xù)地掃描整個窯胴體的溫度，用計算機對溫場信號進行處理、顯示溫場并報警。 6.3.3 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型(1) 建立回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型首先要采集大量過程數(shù)據(jù)，并積累操作經(jīng)驗，通過理論分析和對實際數(shù)據(jù)的

38、分析，建立入窯生料量與窯轉(zhuǎn)速、燃料量的關(guān)系，熟料游離氧化鈣含量、熟料立升重與燒成帶溫度、窯轉(zhuǎn)矩、窯尾廢氣X含量的關(guān)系，窯尾廢氣2、含量與空燃比的關(guān)系，并以此為依據(jù)，應(yīng)用模糊邏輯控制的原理，建立回轉(zhuǎn)窯自動操作的數(shù)學(xué)模型，它應(yīng)包括以下幾個方面內(nèi)容：6.3.3 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型(2)、入窯生料量與窯轉(zhuǎn)速、燃料量的協(xié)調(diào)動作。、根據(jù)窯尾廢氣2、含量調(diào)整送風(fēng)量與燃料量的比值。、根據(jù)窯尾廢氣X含量、比色高溫計測量值、窯轉(zhuǎn)矩等判斷燒成帶溫度，并以此預(yù)估熟料立升重值，決定對入窯生料量與窯轉(zhuǎn)速的比值及燃料量的調(diào)節(jié)。、根據(jù)由人工設(shè)入的實際的熟料立升重值修正熟料立升重與燒成帶溫度、窯轉(zhuǎn)矩、窯尾廢氣X含量的關(guān)系。6.3

39、.4 實時專家控制系統(tǒng)的組成 實時專家控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、知識庫和推理機組成。數(shù)據(jù)庫存儲生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)，知識庫存儲控制規(guī)則，推理機根據(jù)實時數(shù)據(jù)和控制規(guī)則進行推理，得出控制結(jié)論。 數(shù) 據(jù) 庫推 理 機知 識 庫實時專家控制系統(tǒng)的組成基礎(chǔ)自動化水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程實時專家控制系統(tǒng)6.3.5 知識的表示(1) 實時專家控制系統(tǒng)中，采用了基于規(guī)則表的知識表示形式。規(guī)則表由若干條控制規(guī)則組成，每條規(guī)則分為條件和結(jié)論兩部分，在規(guī)則表中占一行。條件由系統(tǒng)輸入變量組成，并表示它們的與、或關(guān)系；結(jié)論由系統(tǒng)控制變量組成，表示條件成立時系統(tǒng)應(yīng)采取的控制動作。6.3.5 知識的表示(2) 每個輸入變量或輸出變量占一列

40、，規(guī)則中輸入變量的取值為其論域上的一個模糊子集，或幾個模糊子集的“或”。每個控制變量占一列，其在規(guī)則中的取值為其論域上的一個模糊子集。圖中所示規(guī)則表中表示的規(guī)則可敘述為： 規(guī)則1 IF NOx偏低 AND O2正常 AND CO正常 AND 溫度偏低 THEN 降低轉(zhuǎn)速 規(guī)則2 IF NOx偏高 AND O2正常 AND CO正常 AND 溫度偏高 THEN 提高轉(zhuǎn)速 規(guī)則3 IF NOx偏低 AND O2偏低 AND CO偏高 AND 溫度正常 THEN 減小燃料量 規(guī)則4 IF NOx偏低 AND O2偏高 AND CO很低 AND 溫度正常 THEN 增加燃料量6.3.5 知識的表示(3

41、) 在這種知識表示方式中，在任一條規(guī)則中都要包括所有的變量，而實際控制系統(tǒng)中，不同的規(guī)則可能由不同的變量組成，這給知識的表示帶來了困難。為解決這個問題，RECS系統(tǒng)中預(yù)定義了“ ”和“ ”兩個模糊變量。其在任意變量X論域上的隸屬度函數(shù)為：ALWAYSxxX() 1 NEVERxxX() 0 當(dāng)規(guī)則中某個輸入變量取值為“ ”時，表示其總是匹配的，條件是否成立取決于該規(guī)則中其它輸入變量的匹配情況。當(dāng)規(guī)則中某個輸入變量取值為“ ”時，表示其總是不匹配的，條件不可能成立。當(dāng)規(guī)則中某個輸出變量取值為“ ”時，表示不管條件是否成立，其輸出不變化。輸出變量不可以取值為“ ”。 ALWAYSNEVERNEVE

42、RALWAYSALWAYSNEVER6.3.5 知識的表示(4) 規(guī)則表中列出了所有的輸入變量和控制變量，一條規(guī)則中的輸入變量集合是全體輸入變量集合的一個子集。一條規(guī)則中的輸出變量集合是全體輸出變量集合的一個子集。不屬于該規(guī)則的輸入變量在表中對應(yīng)位置取值為“ ”不屬于該規(guī)則的輸出變量在表中對應(yīng)位置取值為“ ”。 ALWAYSNEVER6.3.6 推理機 推理機實現(xiàn)在線的實時控制,首先將數(shù)據(jù)庫中的輸入變量的值模糊化，然后采用極大極小原理計算它們對各條規(guī)則條件的隸屬度。認為隸屬度大于或等于組態(tài)時給出的的規(guī)則匹配成功，條件成立，該規(guī)則的輸出有效，并將它的隸屬度作為該規(guī)則的可信程度。當(dāng)有多條控制規(guī)則成

43、立時，按加權(quán)平均法進行模糊決策，得到實際的控制量。如果所有規(guī)則的隸屬度都小于，認所有規(guī)則都不成立，保持原有控制量不變。 6.4 冷卻機控制系統(tǒng) 6.4.1 工藝原理(1) 推冷機是回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)過程中的重要工藝設(shè)備，它的作用主要是通過空氣使出窯的高溫水泥熟料迅速冷卻至以下，以防止熟料的“粉化”現(xiàn)象發(fā)生，確保熟料質(zhì)量。同時，冷空氣被高溫熟料加熱，作為二次風(fēng)進入窯內(nèi)，即減少了熱損失，又保持了窯內(nèi)熱工制度的平衡。6.4.1 工藝原理(2) 從回轉(zhuǎn)窯中出來的水泥熟料落在蓖板上，蓖板由滑差調(diào)速電機拖動做循環(huán)往復(fù)運動，使熟料向前運動，在蓖板下放有六個風(fēng)箱，鼓風(fēng)機通過這六個風(fēng)箱向料層鼓風(fēng)，使熟料冷卻。冷空氣

44、通過料層時被加熱，進入窯內(nèi)參加燃燒。圖1 推冷機工藝原理圖1.回轉(zhuǎn)窯 2.推冷電機4.2號風(fēng)機3.1號風(fēng)機5.3號風(fēng)機6.4號風(fēng)機7.5號風(fēng)機 8.6號風(fēng)機9.蓖板6.4.1 工藝原理(3) 推冷機蓖板上物料的料層厚度和二次風(fēng)溫度是回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)，為了提高水泥熟料的產(chǎn)量，希望蓖板上物料的料層厚度盡量厚些，但料層太厚又會使熟料冷卻速度降低，還會造成推冷電機超負合。從使熟料盡量快地降溫角度出發(fā)，希望各風(fēng)箱風(fēng)量盡量大一些，二次風(fēng)溫度盡量低一些；但二次風(fēng)溫度直接影響窯內(nèi)燒成帶溫度，它的變化會造成窯內(nèi)熱工制度的不穩(wěn)定，二次風(fēng)溫度太低會使得燒成帶溫度很難提高。使它保持在一個合理的溫度值對水

45、泥熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量有重要意義。6.4.2 二次風(fēng)溫度模糊控制系統(tǒng) 6.4.2.1 設(shè)計思想(1) 二次風(fēng)溫度的變化直接影響窯內(nèi)燒成帶溫度，熟料的質(zhì)量和產(chǎn)量，把它控制在一定的范圍內(nèi)對于穩(wěn)定窯內(nèi)煅燒制度，提高熟料的質(zhì)量和產(chǎn)量有重要意義。影響二次風(fēng)溫度的因數(shù)主要有以下幾種：熟料溫度料層厚度各室風(fēng)箱風(fēng)量6.4.2.1 設(shè)計思想(2) 二次風(fēng)溫度的控制手段主要是調(diào)節(jié)蓖板下六個風(fēng)箱閥門的開度，從控制角度來說，這是一個多輸入單輸出對象，由于對象非線性較嚴重，干擾因素多，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，傳統(tǒng)的控制方法不適合于這種控制場合，所以要應(yīng)用模糊控制系統(tǒng)。6.4.2.2 模糊控制算法(1) 在推冷機二次風(fēng)溫度控

46、制系統(tǒng)中二次風(fēng)溫的檢測由熱電偶完成，并通過調(diào)節(jié)六個風(fēng)閥的開度對其進行控制，從被控對象出發(fā)，它是一個多輸入單輸出對象，一般應(yīng)采用多輸入多輸出系統(tǒng)進行控制，其控制系統(tǒng)將很復(fù)雜。但是工藝上要求六個風(fēng)閥的開度要有一定的關(guān)系，根據(jù)實際操作經(jīng)驗，在正常工況下，1室風(fēng)閥應(yīng)保持最大開度，5、6室風(fēng)閥開度很小，主要調(diào)節(jié)2、3、4號風(fēng)閥的開度，需要增大風(fēng)量時，先主要開2號風(fēng)閥，3、4號風(fēng)閥隨之開大，但幅度較小，2號風(fēng)閥開到最大開度后，如果需繼續(xù)增大風(fēng)量，就開3、4號風(fēng)閥。需要減小風(fēng)量時，按上述相反的順序關(guān)風(fēng)閥，即先關(guān)4號風(fēng)閥，再關(guān)3、2號風(fēng)閥。因此，可以設(shè)計一個控制量u,根據(jù)u的大小改變各風(fēng)閥的開度，把被控對象簡

47、化為單輸入單輸出對象。 6.4.2.2 模糊控制算法(2) 二次風(fēng)溫T的測量范圍為0-1000，要求控制在65050范圍，以650為溫度給定值，并定義溫度偏差為e=T-650 (1) 則e的變化范圍為 -650350，把溫度偏差e轉(zhuǎn)化成取值為-7，5區(qū)間的變量E，E與e之間的關(guān)系如圖所示，為分段線性關(guān)系。EEEeeeeEiiiiii11()6.4.2.2 模糊控制算法(3) 例如，如果e的實際測量值為70，則 變量值 E溫度偏差 -7-650-6-250-2-5025041505350E 42150507050224().變量E賦值表6.4.2.2 模糊控制算法(4) 把變量E模糊化，其對應(yīng)的

48、模糊變量分為正大(PL)、正中(PM)、正小(PS)，零(ZE)、負小(NS)、負中(NM)、負大(NL)七個模糊子集，其隸屬度函數(shù)為 PLEEe()(.)5152PMEEe( )(.)3152PSEEe()(.)1152ZEEEe( )(.)1 32NSEEe()(.)1152NMEEe()()422NLEEe( )(.)62 52 (E -6)1.0 (E-6)當(dāng)上式計算結(jié)果小于0.1時，我們就取隸屬度為0。6.4.2.2 模糊控制算法(5)變量E隸屬度表 -7-6-5-4-3-2-1012345NL1.01.00.850.530.2400000000NM0.110.370.781.00.

49、780.370.11000000NS00000.170.641.00.640.170000ZE000000.10.551.00.550.1000PS0000000.170.641.00.640.1700PM000000000.170.641.00.640.17PL00000000000.170.641.0元素變量隸屬度6.4.2.2 模糊控制算法(6) 在二次風(fēng)溫的控制中，還必須考慮溫度偏差e的變化量，把連續(xù)兩次采樣得到的溫度偏差的變化量de(dei=ei-ei-1)用分段線性的方法轉(zhuǎn)換成在-3，3區(qū)間取值的變量 DE。DE對應(yīng)的模糊集合分為負大(NL)、負小(NS)、零(ZE)、正小(PS)

50、、正大(PL)五檔，其隸屬度為： 3)(DE 1.03) -3)1.0 (DE -3)6.4.2.2 模糊控制算法(7)變量DE隸屬度賦值表 元素變量隸屬度-3-2-10123NL1.00.500000NS00.51.00.5000ZE000.371.00.3700PS0000.51.00.50PL000000.51.0變量DE賦值表變量值 DE偏差變化值 -3-50-1-101103506.4.2.2 模糊控制算法(8) 根據(jù)實際操作經(jīng)驗，把控制量u分成在0，11區(qū)間取整數(shù)的變量U，對應(yīng)的模糊量分為負大(NL)、負中(NM)、負小(NS)、零(O)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PL)七

51、檔： 012345678910111#405060801001001001001001001001002#0102040557080901001001001003#05103040556070801001001004#0000510204060801001005#000001020304050701006#00000102030405070100控制量u與閥門開度對應(yīng)關(guān)系 6.4.2.2 模糊控制算法(9)控制量U隸屬度賦值表 01234567891011NL1.01.00.90.70.40.20.100000NM0.30.50.81.00.80.30.100000NS000.10.40.71

52、.00.70.20000O000000.81.00.90.50.200PS0000000.81.00.80.30.10PM00000000.2 0.71.00.80.2PL000000000.10.30.71.0元素變量隸屬度6.4.2.2 模糊控制算法(10) 根據(jù)現(xiàn)場實際操作經(jīng)驗總結(jié)，得到以下形式控制規(guī)則（共18）條if E=NS and (DE=PS or DE=PL) then U=OPS=U then )PS=DEor ZE=DE( and PS=E ifPM=U then )ZE=DEor NS=DE( and PM=E ifPL=U then PL=E ifif E=PM and

53、 (DE=PS or DE=PL) then U=PL6.4.2.2 模糊控制算法(11) 控制系統(tǒng)實時運行中，計算機以10秒的周期對二次風(fēng)溫進行采樣，將溫度偏差值及其變化量量化并通過式(3)、(4)、(6)對其模糊化，計算出各隸屬度值，然后通過以上各控制規(guī)則進行推理，對于每一條控制規(guī)則i，根據(jù)E和DE的隸屬度，對應(yīng)or關(guān)系采用并邏輯運算(取大)，對應(yīng)and關(guān)系采用交邏輯運算(取小)推出對應(yīng)的控制量Ui 1234567iiiiiiiiUNLNMNSOPSPMPL(i=1,2,.18) 6.4.2.2 模糊控制算法(12)然后采用并邏輯運算求出總的控制量U U181iiUU得到如下形式的控制量：

54、 3567124aaaaaaaUNLNMNSOPSPMPL其中 aijij 118(i=1,2,3,4,5,6,7) 6.4.2.2 模糊控制算法(13)由模糊推理得到的控制量U是一個模糊量，按重心法決策得到控制量U，設(shè) )(),.,(),(max)(721UaUaUaUxPLNMNL則 110110)()(dUUxdUUUxU最后通過查控制量u與閥門開度對應(yīng)關(guān)系表，按插值的方法確定各閥門的開度值，從而實現(xiàn)了二次風(fēng)溫度的模糊控制。6.4.3 料層厚度控制系統(tǒng)(1) 料層厚度控制系統(tǒng)由推冷速度窯轉(zhuǎn)速比值控制系統(tǒng)和二室壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)兩部分組成，推冷速度窯轉(zhuǎn)速比值控制系統(tǒng)在因窯轉(zhuǎn)速變化造成進入推冷

55、機的熟料流量變化時自動保持推冷速度與窯轉(zhuǎn)速成比例，從而使料層厚度保持穩(wěn)定，該系統(tǒng)簡單實用，在料層厚度控制中起主要作用。二室壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)作為比值控制系統(tǒng)對料層厚度控制的補充，其控制器的靈敏度不宜太高，因而選用帶死區(qū)的PI控制規(guī)律，并且其比例度和積分時間都較大。 6.4.3 料層厚度控制系統(tǒng)(2)推冷機料層厚度控制系統(tǒng)方框圖料層厚度控制器推冷機滑差調(diào)速電機壓力變送器二室壓力給定值二室壓力測速電機比值器窯轉(zhuǎn)速+6.5 分解爐控制系統(tǒng)(1) 上個世紀七十年代初，出現(xiàn)了帶窯外分解爐的新型干法回轉(zhuǎn)窯。它的主要特點是把大量吸熱的碳酸鹽分解反應(yīng)由窯內(nèi)傳熱效率較低的區(qū)帶轉(zhuǎn)移到懸浮預(yù)熱器與窯之間的預(yù)分解爐中進

56、行。懸浮預(yù)熱器利用窯廢氣熱將生料粉加熱至分解的臨界點，物料進入分解爐后呈懸浮或沸騰狀態(tài)。發(fā)生分解反應(yīng)需要的熱量，靠分解爐中進行的燃燒反應(yīng)供給，分解爐中需要加入一定的燃料，使燃料燃燒的放熱反應(yīng)與生料分解吸熱過程同時迅速的進行。這樣，回轉(zhuǎn)窯只承擔(dān)放熱反應(yīng)和燒結(jié)任務(wù)，可以大大減輕回轉(zhuǎn)窯的熱負荷，從而使窯的生產(chǎn)能力成倍提高。6.5 分解爐控制系統(tǒng)(2) 窯外分解窯的主要優(yōu)點是：入窯生料溫度可達800850，碳酸鈣表現(xiàn)分解率提高到9095%，熟料的熱耗可降低到3200千焦/千克，比一般懸浮預(yù)熱器窯低36%，單位面積產(chǎn)量比預(yù)熱器窯高出一倍，為濕法長窯的7倍。此外，還具有熟料質(zhì)量高、占地面積小、環(huán)境污染輕、對燃料的適應(yīng)性強等優(yōu)點。6.5 分解爐控制系統(tǒng)(3) 入窯氣流由底部喉部高速進入，將爐內(nèi)的流體、燃料和物料不斷裹挾進來，造成許多渦流而形成噴騰層。燃料及經(jīng)預(yù)熱的物料則在爐的錐部及爐下部適當(dāng)?shù)胤郊尤?，由于爐噴騰層的作用使燃料、物料