新型干法水泥燒成與冷卻過程工況識別系統(tǒng)的研究.pdf

1、新型干法水泥生產(chǎn)過程中，熟料的燒成與冷卻過程是至關重要的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)工況是否穩(wěn)定，直接關系水泥產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)過程的能耗。燒成與冷卻過程所具有的非線性、多變量、強耦合、大時滯及時變等特性，使得該環(huán)節(jié)的工況復雜多變，傳統(tǒng)的控制方式難以從整體上穩(wěn)定工況。目前對于窯系統(tǒng)的過程控制研究，多針對某一單元環(huán)節(jié)，雖然取得了一定的控制效果，然而，一旦工況發(fā)生較大波動，往往造成控制策略失效。因此，絕大多數(shù)的水泥企業(yè)仍然依靠現(xiàn)場操作員的操窯經(jīng)驗，根據(jù)工藝

2、參數(shù)的變化情況，進行工況的人工分析，并通過頻繁的參數(shù)調(diào)節(jié)，保證窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。如何改變這種相對落后的人工控制方式，采用有效的方式首先實現(xiàn)工況的智能識別，然后在此基礎上實現(xiàn)基于工況指導下的燒成與冷卻過程的綜合自動化過程控制，成為一個亟待解決的問題。人工智能技術的不斷發(fā)展，為解決這一問題奠定了基礎。
　　 專家系統(tǒng)作為人工智能技術的一個重要應用領域，經(jīng)過幾十多年的科學研究，理論和技術日臻成熟，其應用也得到了飛速發(fā)展。近年來，模糊推

3、理技術在專家系統(tǒng)中的成功應用，使得專家系統(tǒng)在處理不精確問題上有了精確的方法。模糊專家系統(tǒng)這一優(yōu)良特性非常適合解決窯系統(tǒng)復雜多變工況的識別問題。據(jù)此，本課題依托國家高技術發(fā)展計劃(863)子課題：軟測量、單元級優(yōu)化控制系統(tǒng)的設計開發(fā)及工程應用。以山水集團4＃水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯及篦冷機為研究對象，深入分析其生產(chǎn)工藝以及熟料燒成與冷卻機理，總結(jié)現(xiàn)場工藝工程師的專家經(jīng)驗，合理選取工藝參數(shù)，總結(jié)典型工況特征，提出了一種基于模糊專家系統(tǒng)的工況智能識別

4、方法，并應用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。
　　 本文結(jié)合熟料燒成與冷卻過程的工藝機理以及工況特征，選取了窯尾煙室溫度、窯主電機電流、二次風溫、篦冷機一室壓力、窯頭電收塵入口溫度等五個工藝參數(shù)，并對以上參數(shù)的變化趨勢以及當前幅值進行特征提取。前者采用基于參數(shù)曲線斜率的模糊特征提取方法，首先求取曲線斜率，而后對該斜率進行模糊化處理，得到快升、慢升、平穩(wěn)、慢降、快降等五種趨勢特征以及對應的隸屬度；當前值的特征提取同樣采用模糊化方式，輸出當前值很大

5、、較大、正常、較小、很小等當前值特征及對應的隸屬度。
　　 本文從專家規(guī)則表示方式和模糊推理機制兩個方面，詳細研究了基于模糊專家系統(tǒng)的工況智能識別方法。專家規(guī)則的表示方式采用模糊專家規(guī)則矩陣的形式，該方法實現(xiàn)簡單，為提高推理效率提供了保障；模糊推理機以參數(shù)特征為輸入，通過模糊推理運算得到當前的工況類別及置信度。為解決傳統(tǒng)的模糊推理機制無法區(qū)分專家規(guī)則中多個條件項不同重要性和權重的問題，采用了加權模糊推理機制，為各個條件項設置不同

6、的權重，提高了模糊推理的準確性。
　　 新型干法水泥生產(chǎn)線燒成及冷卻過程工況識別系統(tǒng)的軟件開發(fā)采用C++語言實現(xiàn)，為提高系統(tǒng)的不同環(huán)境、不同企業(yè)或不同生產(chǎn)線的通用性，軟件提供了人性化的人機界面，用戶可根據(jù)實際情況，對專家系統(tǒng)參數(shù)進行修正。現(xiàn)場實際應用表明，本文提出的基于模糊專家系統(tǒng)的工況識別方法可以快速、準確的識別當前窯況，具有較好的實用性和可靠性。本方案可推廣至整條生產(chǎn)線的工況識別過程中，建立水泥熟料生產(chǎn)線工況智能識別系統(tǒng)，為