預(yù)測控制在水泥生料質(zhì)量控制中的應(yīng)用.pdf

1、水泥是重要的建筑材料，水泥生料是生產(chǎn)水泥產(chǎn)品的基礎(chǔ)，對(duì)水泥產(chǎn)品的質(zhì)量影響甚大。國內(nèi)大部分水泥企業(yè)依靠人工調(diào)節(jié)的方法生產(chǎn)水泥生料，這種調(diào)節(jié)方法準(zhǔn)確性低、實(shí)時(shí)性差，難以得到高質(zhì)量的水泥生料;實(shí)現(xiàn)水泥生料生產(chǎn)的自動(dòng)化，提高水泥產(chǎn)品的質(zhì)量是一個(gè)亟待解決的重要課題。近紅外在線分析儀能夠?qū)崟r(shí)檢測水泥生料中各種氧化物的含量，有助于實(shí)現(xiàn)水泥生料生產(chǎn)的自動(dòng)化。但水泥生料生產(chǎn)過程具有滯后、慣性、擾動(dòng)多等特點(diǎn)，難以控制，研究水泥生料的質(zhì)量控制具有很大的意義。

2、本文以山東省內(nèi)某水泥有限公司5000t/d的水泥產(chǎn)品生產(chǎn)線為研究背景，依據(jù)水泥生料的生產(chǎn)工藝，結(jié)合近紅外在線分析儀及生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，提出運(yùn)用基于動(dòng)態(tài)模型的預(yù)測控制調(diào)節(jié)方案和基于數(shù)學(xué)規(guī)劃關(guān)系式的修正質(zhì)量控制方案分別對(duì)不同的工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，改進(jìn)水泥生料質(zhì)量控制軟件。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴水泥生料質(zhì)量預(yù)測控制模塊的開發(fā)。當(dāng)水泥生料三率值中的石灰飽和系數(shù)需要調(diào)整而另外兩個(gè)率值無需調(diào)整時(shí)，此時(shí)只需改變原材料石灰石和泥巖的配比便可達(dá)到調(diào)節(jié)

3、目的。這種情況下原材料的配比只改變兩種，水泥生料中各氧化物的含量也主要改變兩種;由于本課題所在的水泥廠對(duì)石灰飽和系數(shù)非常重視，而且企業(yè)所用的石灰石化學(xué)成分不穩(wěn)定，需要頻繁的對(duì)石灰石配比進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃關(guān)系式的調(diào)節(jié)效果不夠精準(zhǔn)，但此種情況便于動(dòng)態(tài)模型的辨識(shí)與使用。對(duì)此情況，本文將原材料配比的變化量作為輸入量，水泥生料中CaO和SiO2含量的變化量作為輸出量進(jìn)行模型辨識(shí)，并對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證;然后根據(jù)模型設(shè)計(jì)相應(yīng)的預(yù)測控制器，通過仿真

4、確定必要參數(shù)。⑵水泥生料質(zhì)量修正控制模塊的開發(fā)。當(dāng)水泥生料三率值中的鐵率或硅率不合格時(shí)，需要調(diào)節(jié)原材料砂巖或鐵尾渣的配比才能達(dá)到調(diào)節(jié)目的。此種情況下輸入變量、輸出變量數(shù)量較多且變量間的耦合性很強(qiáng)，精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)模型難以建立;在本課題所依托的水泥企業(yè)中，鐵率或硅率一直比較穩(wěn)定，調(diào)節(jié)頻率很低，而且原材料砂巖和鐵尾渣的化學(xué)成分穩(wěn)定，通過數(shù)學(xué)規(guī)劃關(guān)系式便可確定配比變化量與生料中各氧化物含量的變化關(guān)系。本文運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃關(guān)系式結(jié)合專家規(guī)則對(duì)此種情況進(jìn)行

5、控制，算是對(duì)生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的修正控制。另外本文還提出基于最小二乘法原理對(duì)原材料成分進(jìn)行修正的方法。最后通過對(duì)控制方法仿真，得到控制效果良好的參數(shù)。⑶水泥生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)現(xiàn)場中，系統(tǒng)依據(jù)在線分析儀對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過OPC實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)交互，利用水泥生料質(zhì)量控制軟件識(shí)別各種工況并對(duì)相應(yīng)的工況進(jìn)行調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)水泥生料質(zhì)量控制的自動(dòng)化，提高水泥生料的質(zhì)量。文中對(duì)階段性的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與分析，分析結(jié)果