[发明专利]回转窑控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，具体涉及一种回转窑控制系统。

背景技术

在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，广泛使用回转窑来对固体物料进行机械、物理或化学处理，成为相应企业生产的核心设备。回转窑的煅烧过程是一个复杂的物理化学过程，影响煅烧过程的操纵变量主要有石油焦进料速度、回转窑的大窑转速、二次风、三次风供风总量以及比例、引风机的转速；影响回转窑内石油焦煅烧过程的质量、产量以及回转窑寿命的煅烧过程的重要工艺参量包括窑头的温度和压力、窑尾的温度和压力、煅烧带的温度、位置和长度、石油焦在回转窑内的停留时间。因此，回转窑过程是一个典型的多变量耦合、非线性系统。

目前，国内外的回转窑大部分都处于手动控制状态，其中大部分至今还用最原始的人工看火操作方法，即通过人工观察窑内“火圈”情况，判断窑内热工状态，以此来调节进给燃料。而且，现有技术中已有回转窑的自动控制方案，都是相互独立的简单回路控制，仍然需要人工进行的复杂的控制操作，而操作员由自身经验、反应速度和操作精度的限制，不仅容易出现失误，而且即使在不出现失误的情况下也很难保持良好的控制效果。

因此，现有的回转窑控制方案不能很好地将利用回转窑的多个控制变量来将回转窑的多个工艺参数控制在一定的范围内，从而达到回转窑煅烧的质量(石油焦的真密度、导电率)、产量(实收率、每小时产量)要求，并最大限度地延长回转窑的使用寿命。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种回转窑控制系统，可以实现回转窑煅烧过程中的多变量协调预测控制，从而达到回转窑煅烧的质量和产量要求，最大限度地延长回转窑的使用寿命。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明提供一种回转窑控制系统，包括：

基本控制量计算模块，用于分别根据回转窑内的煅烧带温度、窑尾残氧量和窑尾负压与其设定值之间的偏差，通过模型预测控制计算各预设的基本工作点下窑转速、二三次风总量和引风机转速的控制量；

隶属度计算模块，用于根据当前的进料速度计算当前工作点与各预设的基本工作点的隶属度；

综合控制量计算模块，用于根据所述隶属度和所述各预设的基本工作点下窑转速、二三次风总量和引风机转速的控制量，以重心法计算当前工作点下窑转速、二三次风总量和引风机转速的控制量。

优选地，该系统还包括窑转速控制模块，用于将经第一比例控制器作用后的进料速度与所述当前工作点下窑转速的控制量求和，并将求和结果输出为窑转速的控制信号。

其中，所述第一比例控制器的比例系数与回转窑的结构参数、所述进料速度和物料的经验最大和最小停留时间有关。

其中，所述窑转速控制器中还包括限幅器，用于接收所述求和结果，并输出将窑转速限制在预设的最大窑转速与最小窑转速之间的窑转速的控制信号。

优选地，该系统还包括二三次风反馈控制模块，用于将经第二比例控制器作用后的回转窑转速控制信号与所述当前工作点下二三次风总量的控制量求和，并将求和结果经比例分配器分配后输出为二次风机转速和三次风机转速的控制信号。

其中，所述第二比例控制器的比例系数与所述进料速度、物料的挥发份含量以及预设的最大窑转速与最小窑转速有关。

其中，所述比例分配器为二次风机转速分配的量占总量的比值为0.5至0.7。

优选地，该系统还包括二三次风前馈控制模块，用于将所述当前工作点下引风机转速的控制量与以二、三次风机转速为扰动的前馈控制器输出求和，并将求和结果输出为引风机转速的控制信号。

优选地，该系统其特征在于，还包括：

红外成像器，所述红外成像器用于通过扫描所述回转窑的窑皮来实现窑内温度成像，并借助温度推理与校正数据来实现所述煅烧带温度的实时测量。

(三)有益效果

本发明至少具有如下的有益效果：

本发明的关键点在于模糊决策与工作点选择。也就是说，先以几个已知的基本工作点作为标准，通过模型预测控制的方法根据各变量与其设定值之间的偏差分别计算这几个基本工作点下的变量控制量；然后根据当前的进料速度计算当前工作点与各预设的基本工作点的隶属度，也就是当前工作点与这几个基本工作点的归属程度；最后以重心法解当前工作点下各变量的控制量，也就是将隶属度作为权重，对每个基本工作点下的变量控制量进行加权平均。最终获得的各个变量的控制量就可以用于对各个变量的独立回路控制了。