[发明专利]适用于中卸式水泥生料磨系统的双层结构预测控制方法

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优化控制方法，属于流程工业的先进过程控制领域。

背景技术

中卸式水泥生料粉磨系统是水泥生料粉磨中工艺相对复杂的工艺，可以说是普通球磨机的工艺细分，它分为粗粉仓和细粉仓两部分：粗粉仓内为钢球，主要用于粒度比较大的生料粉磨；细粉仓内为钢段，主要用于粒度较小的生料粉磨。工艺流程图如图1所示，图中实线为物料流，虚线为风路。水泥生料粉磨系统主要由中卸式球磨机和选粉机构成，球磨机负责物料的破碎、粉磨，选粉机负责分离出合格的细粉物料作为产品输出。原料从石灰石﹑砂岩、粘土、粉煤灰四个配料仓经过定量称重、配比后，由胶带输送机送入磨机的粗粉仓中进行粉磨，从磨机的中间出口流出后，经过出磨提升机送给选粉机，经过选粉机分离后，选出的细粉作为成品进入均化库，将不合格物料经分料阀分配给粗粉仓和细粉仓，粗粉仓和细粉仓中的物料继续研磨，通过出磨提升机再次送给选粉机，进入下次循环；风分别从粗粉仓和细粉仓流入，从出口流出，进入选粉机，经过循环风机排出，其中有部分风经过循环风阀流回选粉机，形成循环风。其中电耳作为球磨机负荷的主要检测手段。目前该工艺的粉磨系统的控制主要还是依靠操作员手动控制，主要的操作变量除喂料量之外，还有分料阀开度，对两个仓的填充量进行协调控制和负荷优化，同时对生料质量进行控制。

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.物料传输过程存在大延迟

由于水泥生料磨中的原料来自于石灰石、砂岩、粘土、粉煤灰等（各个工厂根据地理条件、经济因素等原因，配方可能并不相同）的原料仓，每次喂料量的改变，都要通过皮带秤称重之后，经过输送皮带的传输（一般要经过4-5分钟的延迟）才能最终填加到生料磨中，这样就导致了中卸式水泥生料磨系统的控制不能及时的实现，存在较大延迟。

2.控制粗粉仓和细粉仓负荷时的耦合作用

由于中卸式水泥磨中存在两个仓（粗粉仓和细粉仓），操作员要对两个仓分别进行控制，通过磨音（利用电耳检测磨机粗粉仓负荷的大小，单位为%）的大小判断粗粉仓负荷的大小，调整喂料量改变粗粉仓负荷；通过细粉仓入口负压判断细粉仓负荷的大小，调整分料阀开度改变细粉仓的负荷。但是，喂料流量的变化会影响磨机出料流量，而磨机出料流量对回料量也有一定影响，最终影响细粉仓的负荷；而分料阀门开度的改变会直接影响粗粉仓的负荷。所以，粗粉仓和细粉仓的负荷控制存在相互的耦合作用。

3.生料易磨性的不确定性

水泥生料粉磨过程需要原料量大，限于人员、设备等因素限制无法实现原料化学成分的频繁检测，导致配料系统所采用的原料化学成分数据经常出现较大偏差。伴随着原料配比的改变，入磨原料的化学成分以及原料的其它性状也都随之发生改变，如硬度、含水量等。其实质上都构成了磨机粉磨系统的扰动。因此，生料易磨性的不确定性是中卸式水泥生料磨控制系统要克服的最重要的不可测扰动。

发明内容

针对中卸式水泥生料磨系统在控制过程存在的上述难点，本发明提出了一种适用于中卸式水泥生料磨系统的双层结构预测控制方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种适用于中卸式水泥生料磨系统的双层结构预测控制方法，包括以下步骤：

根据经济优化指标计算粗粉仓和细粉仓的稳态优化值；

选择磨音和细粉仓入口负压作为被控变量，喂料量和分料阀开度作为操作变量，选粉机转速作为前馈变量，将稳态优化值作为设定点；

检查操作变量的输入值，计算一步预测模型的被控变量预测值；

计算实际被控变量与被控变量预测值的误差；

对被控变量预测值进行校正；

计算初始预测值，并从该初始预测值中的每一块中取前P个元素，构成新的矩阵；所述P为预测时域，是经验设定值；

计算控制增量。

所述经济优化指标为：