一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制系統及方法
2023-05-12 11:44:41
一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制系統及方法
【專利摘要】本發明涉及一種適用於閉路水泥聯合粉磨系統自動控制方法，從閉路聯合粉磨系統提取4個控制迴路：選粉機轉速迴路、水泥粒度迴路、稱重倉料位迴路和超細粉煤灰提升機電流迴路。針對選粉機轉速迴路，採用乓乓控制對出磨提升機電流的誤差進行約束，運用Fuzzy控制使出磨提升機電流的跟蹤誤差收斂到有界；針對水泥粒度迴路，採用乓乓控制和Fuzzy-PID控制對餵料量和選粉機轉速進行控制；針對稱重倉料位迴路，採用乓乓控制對總量給定進行控制；針對超細粉煤灰提升機電流迴路，採用乓乓控制對細粉大配比進行控制。本發明有效的避免了堵磨、飽磨、空磨、超細粉煤灰和出磨提升機過載等現象，有效的提高了水泥生產效率。
【專利說明】一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於自動控制【技術領域】，涉及一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制系 統及方法。
【背景技術】
[0002] 國內大部分閉路水泥熟料粉磨系統的控制大部分均是由操作人員手動操作完成。 閉路水泥聯合粉磨系統具有純滯後、大慣性、多變量、強耦合以及模型時變等特點，增加了 磨機人工控制的難度。此外，在閉路水泥聯合粉磨系統工作過程中，堵磨、飽磨、空磨、超細 粉煤灰和出磨提升機過載等現象時有發生，這不僅影響正常的生產，降低了水泥生產效率， 減少了部分設備的使用壽命，更增大了電能的消耗。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於提供一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制方法，解決了目 前閉路水泥熟料粉磨系統的控制大部分均是由操作人員手動操作完成，使得水泥生產效率 低，減少了部分設備的使用壽命，更增大了電能的消耗的問題。
[0004] 本發明所採用的技術方案是包括稱重倉，首先將原料按一定的比例進行調配，隨 後通過稱重倉進行稱重，再進入輥壓機進行輥壓，隨後經提升機傳送至選粉機篩選，粒度合 格的原料通過旋風筒進入球磨機進行粉磨，循環風機給旋風筒送風，粉磨不合格的原料需 重新回到輥壓機進行輥壓，粉磨合格的原料由出磨提升機送至空氣斜槽，並按一定的配比 加入超細粉煤灰和礦粉，超細粉煤灰通過超細粉煤灰設備和收塵袋加入到空氣斜槽，礦粉 通過礦粉設備加入到空氣斜槽內，經攪拌後得到成品水泥。
[0005] 進一步，系統分為4個控制迴路：出磨提升機電流迴路、水泥粒度迴路、稱重倉料 位迴路、超細粉煤灰提升機電流迴路。
[0006] 進一步，所述出磨提升機電流迴路當從閉路水泥聯合粉磨系統採集的出磨提升機 電流與期望值的差值大於預定值時，採用乓乓控制對出磨提升機電流的差值進行約束；當 差值小於預定值時，利用Fuzzy控制使選粉機轉速的跟蹤誤差收斂到有界。
[0007] 進一步，所述水泥粒度迴路，當粒度分析儀的檢測值未超出控制目標值91 % ±1.0%時，為了保證穩態時控制精度，採用Fuzzy-PID控制選粉機轉速；當粒度分析儀的 檢測值超出控制目標值91 % ±1.0% (A1是人為設定的偏差值）且未超出控制目標值91 % ±1. 5%時，採用乓乓控制調整選粉機轉速步長0. 5Hz/l % ;當粒度分析儀的檢測值超出控 制目標值91 % ±1. 5%時，採用乓乓控制相應調整臺時3噸/1 %。
[0008] 進一步，所述稱重倉料位迴路採用乓乓控制對總量給定進行控制，當稱重倉的料 位均值大於設定的上限70%時，減少總量的給定，其步長為5噸/時；低於下限50%時的控 制策略與此恰好相反；當稱重倉料位均值在上下限之間時，則不進行調節。
[0009] 進一步，所述超細粉煤灰提升機電流迴路，採用乓乓控制對細粉大配比進行控制， 當超細粉煤灰提升機電流均值大於上限126A時，說明加入的超細粉煤灰過多，通過降低細 粉大配比來減少臺時，從而使提升機電流下降，達到穩定。
[0010] 進一步，所述乓乓控制具體內容是指：當被控對象的測量值與期望值的偏差超過 設定值△時，控制對象的控制量就由程序自動增加或減少相應的步長，與此同時考慮到被 控對象具有大延時的特點，為保證控制的準確性，需等被控對象的延時時間結束後再進行 下一次判斷。
[0011] 進一步，Fuzzy控制則是採用的二維Fuzzy控制器，以出磨提升機電流實際值與期 望值的誤差e以及誤差變化率e。作為輸入，以粉機轉速增量A U1作為輸出。
[0012] 進一步，Fuzzy-PID控制器是採用Fuzzy控制規則來調整PID參數，選取兩輸入三 輸出的MamdaniFuzzy模型。輸入為水泥粒度的誤差ei和總量給定的誤差e2，控制器輸出 為 PID 參數 Kp，Ki，Kd。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1是水泥聯合粉磨硬體系統結構圖；
[0014] 圖2是閉路聯合粉磨系統自動控制結構示意圖；
[0015] 圖3是磨機控制算法流程圖；
[0016] 圖4是出磨提升機電流控制原理結構圖；
[0017] 圖5是出磨提升機電流誤差的三角形隸屬度函數；
[0018] 圖6是選粉機轉速控制曲線圖；
[0019] 圖7是閉路聯合粉磨系統中粒度控制原理結構圖；
[0020] 圖8是水泥粒度控制曲線圖；
[0021] 圖9是稱重倉與總量給定控制流程圖；
[0022] 圖10是稱重倉總量給定控制曲線圖；
[0023] 圖11是超細粉煤灰提升機與細粉大配比控制流程圖；
[0024] 圖12是超細粉煤灰庫細粉大配比控制曲線圖。
[0025] 圖1中，1.稱重倉，2.輥壓機，3.提升機，4.選粉機，5.旋風筒，6.球磨機，7.循環 風機，8.出磨提升機，9.空氣斜槽，10.超細粉煤灰設備，11.礦粉設備。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0027] 如圖1所示為本發明閉路水泥聯合粉磨自動控制系統，首先將石膏、氟石膏、熟料 等原料按一定的比例進行調配，隨後通過稱重倉1進行稱重，再進入輥壓機2進行輥壓；隨 後經提升機3傳送至選粉機4篩選，粒度合格的原料通過旋風筒5進入球磨機6進行粉磨， 循環風機7給旋風筒5送風，粉磨不合格的原料需重新回到輥壓機2進行輥壓，粉磨合格的 原料由出磨提升機8送至空氣斜槽9,並按一定的配比加入超細粉煤灰和礦粉，超細粉煤灰 通過超細粉煤灰設備10和收塵袋12加入到空氣斜槽9,礦粉通過礦粉設備11加入到空氣 斜槽9內，經攪拌後得到成品水泥。
[0028] 如圖2所示，本發明的閉路聯合粉末系統解耦出4個自動控制迴路，包括選粉機轉 速迴路、水泥粒度迴路、稱重倉料位迴路和超細粉煤灰提升機電流迴路。
[0029] 1、針對出磨提升機電流迴路：
[0030] 當從閉路水泥聯合粉磨系統採集的出磨提升機電流與期望值的差值大於預定值 時，採用乓乓控制對出磨提升機電流的差值進行約束；當差值小於預定值時，利用Fuzzy控 制使選粉機轉速的跟蹤誤差收斂到有界。
[0031] 當出磨提升機電流的誤差變化較小時，即與期望的誤差e在[-3, 3] A時，會採用自 動控制系統的Fuzzy控制部分，控制器輸出出磨提升機電流調整的增量值Au1。當誤差的 值大於3A時，則採用自動控制系統的乓乓控制部分，此時控制器輸出出磨提升機電流調整 的增量值Au2，那麼可得到出磨提升機電流調整的增量Aua的表達式為
【權利要求】
1. 一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制系統，其特徵在於：包括稱重倉1，首先將 原料按一定的比例進行調配，隨後通過稱重倉1進行稱重，再進入輥壓機2進行輥壓，隨後 經提升機3傳送至選粉機4篩選，粒度合格的原料通過旋風筒5進入球磨機6進行粉磨，循 環風機7給旋風筒5送風，粉磨不合格的原料需重新回到輥壓機2進行輥壓，粉磨合格的原 料由出磨提升機8送至空氣斜槽9,並按一定的配比加入超細粉煤灰和礦粉，超細粉煤灰通 過超細粉煤灰設備10和收塵袋12加入到空氣斜槽9,礦粉通過礦粉設備11加入到空氣斜 槽9內，經攪拌後得到成品水泥。
2. 按照權利要求1所述一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制系統的控制方法，其 特徵在於：系統分為4個控制迴路：出磨提升機電流迴路、水泥粒度迴路、稱重倉料位迴路、 超細粉煤灰提升機電流迴路。
3. 按照權利要求2所述一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制方法，其特徵在於：所述出磨提升機電流迴路當從閉路水泥聯合粉磨系統採集的出磨提升機電流與期望 值的差值大於預定值時，採用乓乓控制對出磨提升機電流的差值進行約束；當差值小於預 定值時，利用Fuzzy控制使選粉機轉速的跟蹤誤差收斂到有界。
4. 按照權利要求2所述一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制方法，其特徵在於：所述水泥粒度迴路，當粒度分析儀的檢測值未超出控制目標值91 % ±1.0%時，為了 保證穩態時控制精度，採用Fuzzy-PID控制選粉機轉速；當粒度分析儀的檢測值超出控制 目標值91 % ±1.0% (八丨是人為設定的偏差值）且未超出控制目標值91 % ±1.5%時，採 用乓乓控制調整選粉機轉速步長0. 5Hz/l % ;當粒度分析儀的檢測值超出控制目標值91 % ±1.5%時，採用乓乓控制相應調整臺時3噸/1 %。
5. 按照權利要求2所述一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制方法，其特徵在於：所述稱重倉料位迴路採用乓乓控制對總量給定進行控制，當稱重倉的料位均值大於設 定的上限70%時，減少總量的給定，其步長為5噸/時；低於下限50%時的控制策略與此恰 好相反；當稱重倉料位均值在上下限之間時，則不進行調節。
6. 按照權利要求2所述一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制方法，其特徵在於：所述超細粉煤灰提升機電流迴路，採用乓乓控制對細粉大配比進行控制，當超細粉煤 灰提升機電流均值大於上限126A時，說明加入的超細粉煤灰過多，通過降低細粉大配比來 減少臺時，從而使提升機電流下降，達到穩定。
7. 按照權利要求3-6所述一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制方法，其特徵在 於：所述乓乓控制具體內容是指：當被控對象的測量值與期望值的偏差超過設定值A時， 控制對象的控制量就由程序自動增加或減少相應的步長，與此同時考慮到被控對象具有大 延時的特點，為保證控制的準確性，需等被控對象的延時時間結束後再進行下一次判斷。
8. 按照權利要求3所述一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制方法，其特徵在於：Fuzzy控制則是採用的二維Fuzzy控制器，以出磨提升機電流實際值與期望值的誤差e 以及誤差變化率e。作為輸入，以粉機轉速增量A Ul作為輸出。
9. 按照權利要求4所述一種適用於閉路水泥聯合粉磨的自動控制方法，其特徵在於：Fuzzy-PID控制器是採用Fuzzy控制規則來調整PID參數，選取兩輸入三輸出的 MamdaniFuzzy模型，輸入為水泥粒度的誤差ei和總量給定的誤差e2，控制器輸出為PID參 數 Kp，Ki，Kd。
【文檔編號】G05B19/418GK104407573SQ201410515519
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】袁鑄鋼, 張強, 王孝紅, 侯居東, 孟慶金, 景紹洪, 於宏亮, 申濤, 王新江, 邢寶玲, 高紅衛, 崔行良, 白代雪, 劉化果, 任春裡 申請人:濟南大學, 山東恆拓科技發展有限公司