[发明专利]水泥生料分解过程温度智能切换控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，特别涉及水泥生料在分解炉内分解过程的温度智 能切换控制方法。

背景技术

在水泥生料分解过程中，以预分解窑为代表的新型干法水泥熟料生产过程包括生 料制备、生料预热及分解(以下简称生料分解)，熟料煅烧、熟料冷却和煤粉制备五个相对独 立的工艺环节。其中，生料分解是在最下一级预热器C5和回转窑窑尾之间设置一个分解炉， 设置燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料中碳酸盐分解的吸热过程在分解炉内以 悬浮态下迅速进行，使进入回转窑的生料分解率达到85％～94％。反映生料分解过程的质 量、效率和安全的综合指标是生料分解率，它是指生料经过分解炉和预热器C5后，分解成氧 化物的碳酸盐占总碳酸盐的百分比。生料分解率过高，会产生预热器C5下料管“堵塞”，甚至 使生产停产；生料分解率过低，会使得生料预热效果差，增加下一工序回转窑的热负荷，降 低产能。

分解炉温度和预热器C5出口温度与给煤量之间具有强非线性、大延时，且受生料 流量的影响，难以用数学模型描述。因此难以采用已有的控制方法实现生料分解率的控制。 目前生料分解率设定，分解炉温度设定和温度控制采用人工控制，当生料边界条件和生料 流量频繁变化时，操作员难以及时准确地判断运行工况，难以及时准确的确定分解炉温度 设定值和给煤量，同时难以使分解炉温度跟踪设定值和预热器C5出口温度在规定的范围 内，造成生料分解率过高，致使预热器C5下料管堵塞，甚至导致停产。

发明内容

为了克服水泥生料分解过程中，分解炉温度和预热器C5出口温度很难控制在工艺 要求的范围内，致使预热器C5下料管堵塞，甚至导致停产这一缺陷，本发明提出了一个带有 前馈补偿的温度智能切换控制方法，由基于T-S的模糊控制器、基于规则推理的异常工况控 制器和切换机制组成温度智能切换控制方法；即：水泥生料分解过程温度智能切换控制方 法。

本文使用的生料分解设备是分解炉，使用基于模糊控制与规则控制的智能切换控 制方法。首先对采集过程的实时数据；其次，切换机制根据当前工况选择T-S模糊控制器或 异常工况控制器。本发明所建立的生料分解过程温度智能切换控制方法降低了预热器C5下 料管堵塞的几率，提高了设备的运转率，增加了台时产量，具有较高的实用价值。

本发明的温度智能切换控制方法是这样实现的：

本发明所提出的温度智能切换控制方依赖于硬件平台，由智能软件实现，其硬件 平台核心由分解炉及其附属设备组成，同时配备了测量仪表，执行机构以及进行软件计算 的计算机组成。其硬件平台核心部分的联接是分解炉的输入端与预热器C5下料口，输出端 是预热器C5下料管出口与回转窑窑尾入口(水泥生料分解过程工艺流程如图1所示)。

水泥生料分解系统的测量仪表包括：

安装在生料仓下面的生料秤，用于测量生料流量F

安装在预热器C5出口的热电偶，用于在线测量预热器C5出口温度T_c5；

安装在分解炉中部的热电偶，用于在线测量分解炉的温度T_c；

其执行机构包括：

分解炉给煤转子秤U；

本发明智能切换控制方法既可以运行在分布式计算机控制系统(DCS)或可编程序 逻辑控制系统(PLC)上，也可以通过通讯方式运行于独立的计算机上，该软件从控制系统获 得实时过程数据，然后根据采样数据进行实时控制，从而获得生料分解过程温度智能切换 控制方法。

本发明方法包括以下步骤：

步骤一:生料分解过程实时采样数据的获得

程序从控制系统获得生料分解过程的实时数据，包括：生料流量F、预热器C5出口 温度T_C5、分解炉温度T_c、分解炉转子秤给煤量U。

步骤二：生料分解过程温度智能切换控制算法

为了降低生料分解过程故障工况发生的概率，本发明提出了一个带有前馈补偿的 温度智能切换控制方法，如图2所示。

图2中，e_c(t)和e_c5(t)分别为分解炉温度设定和预热器C5出口温度设定与各自的 反馈值之差，图2中其它符号的含义如表1所示。

表1图2中各变量的含义