[发明专利]一种氧化铝熟料窑综合自动化控制系统

说明书

技术领域：

本发明属于氧化铝生产过程自动化控制技术领域，特别是涉及一种氧化铝熟料窑综合自动化控制系统。

背景技术：

氧化铝生产工艺根据处理矿石的特点主要包括拜尔法、烧结法和拜尔、烧结联合法。在烧结法或联合法中的烧结法生产流程是专门为处理低品位铝矿和拜尔法赤泥而设计的，熟料烧成是烧结法、联合法氧化铝生产的关键工序。现有技术中，哈萨克斯坦的帕达洛夫厂在设计先进的熟料烧成工艺基础上，采用建立严格热平衡机理模型的方法，在半工业实验窑上进行了大量的实验分析，实现了熟料烧成回转窑的自动控制，但该工艺和控制方法并不适合于生料成分、煤质成分波动大的生产条件。

国内一些大的氧化铝厂在熟料窑的自动控制技术应用方面做过一些有意义的实践，但目前大部分熟料窑仍处于人工或半自动控制状态，由此导致生产不稳定、设备运转率低和产能低、熟料质量不稳定、收尘效果不理想等问题。由于传统的测温热电偶因窑体的旋转而难以安装应用，目前烧成带温度的测量方法主要有两种：一种是在回转窑窑头前安装非接触式的红外或光纤比色测温仪测量烧成带温度，实际只能检测到烧成带与冷却带之间物料的温度，且窑内烟雾及粉尘干扰造成测量误差较大；另一种方法是，采用计算机数字图像处理技术，对摄像机捕捉的烧成带火焰图像数据进行计算处理，提取火焰温度等级及变化信息，以此作为反馈信号对烧成带温度进行单回路控制。这种方法检测精度较低，在窑内火焰图像清晰时，基本能够反映窑内温度变化情况；但在窑内温度较低时，窑内粉尘和烟雾对图像检测的干扰增大，检测正确率低。同时这种方法受窑喷煤条件、窑圈特性等影响较大，不适于推广。

另外，在控制方法方面，主要采用模糊控制与PID控制相结合的方法实现烧成带温度的单回路控制，但由于烧成带温度检测受噪声干扰严重，过程具有大惯性、大滞后、耦合严重、运行条件与工况变化频繁，PID控制和常规模糊控制的局限性，该控制系统的适应能力较差，只有在窑况比较稳定条件下才能投运。因此，本专利针对大型回转窑过程的控制问题，提出回转窑优化控制系统能够根据熟料窑自控检测仪表、在线分析仪表、化验分析等手段提供的数据信息，自动识别熟料窑各种正常与异常窑况，给出各种窑况下的专家操作指导,使熟料窑操作人员在较短时间内从经验型上升为专家型，从而使熟料窑技术操作管理达到更高的水平；实现熟料窑的在线实时优化控制，稳定熟料窑窑况、提高熟料窑的运转率和产出熟料质量。

发明内容：

本发明的目的是从回转窑过程的总体控制目标出发，通过综合运用智能建模与智能控制方法，最大限度地将人的智能行为引入到回转窑过程控制中，考虑生产目标的复杂性、运行工况的安全性、以及在分布式计算机控制系统(DCS)上的可实施问题，提供了一种氧化铝熟料窑综合自动化控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

氧化铝熟料窑综合自动化控制系统由过程控制系统和过程管理系统组成，以保证熟料质量、提高窑运转率、降低能耗。实现该控制系统包括以下步骤：

步骤一：确定由过程控制系统和过程管理系统组成的氧化铝熟料窑综合自动化控制系统的总体结构。

步骤二：采用智能协调变结构控制技术、智能预测控制技术、自适应模糊控制技术、智能纠错控制技术，提出由基础自动化系统、多媒体监控系统和优化控制系统组成的回转窑过程控制系统。基础自动化系统包括喂煤过程控制子系统、鼓风过程控制子系统、排烟过程控制子系统、喂料过程控制子系统。多媒体监控系统包括窑内燃烧状况监控子系统、下料口熟料状况监控子系统和冷却机出口熟料状况监控子系统。优化控制系统包括烧结过程优化控制系统。

步骤三：以保证熟料质量、提高窑运转率、降低能耗为目标，综合应用管理决策、优化设定、智能协调技术，提出由运行管理和系统管理组成的回转窑过程管理系统。运行管理包括系统监测、故障诊断、设备管理、生产安全管理、报表生成与打印、系统通讯和操作指导功能。系统管理包括系统安全、用户管理和系统导航功能。

附图说明

图1氧化铝烧成回转窑生产过程综合自动化系统构成框图

图2氧化铝熟料烧成回转窑生产过程过程控制系统结构图

图3氧化铝熟料烧成回转窑生产过程管理结构图

图4氧化铝熟料烧成回转窑生产过程综合自动化系统功能树

图5鼓风机启动的逻辑连锁控制功能图

图6鼓风机停止的逻辑连锁控制功能图

图7给煤机启动的逻辑连锁控制功能图

图8给煤机停止的逻辑连锁控制功能图

图9排烟机停止的逻辑连锁控制功能图