CN101423348B - 水泥回转窑烧成工况综合识别方法 - Google Patents

Abstract

水泥回转窑烧成工况综合识别方法，属于水泥生产技术领域，识别方法如下：对回转窑烧成系统主要工艺参数通过传感器进行直接测量；对无法直接得到的烧成带温度进行软测量；将两者所获得数据的实时值按子环节划分进行分类，同时判定实时数据值的变化趋势类型，将各环节实时值分类与趋势变化类型进行综合判定，获得回转窑烧成系统具体工况。本发明有效地解决了回转窑烧成系统多变量、强耦合、非线性、慢时变特性所造成的工况自动识别问题，有效地提高了水泥熟料烧成看火的自动化水平，并与过程优化系统一起，大大降低了熟料烧成的成本，提高了企业的经济效益。

Description

水泥回转窑烧成工况综合识别方法

技术领域

本发明涉及一种水泥回转窑烧成工况综合识别方法，属于水泥生产技术领域。

背景技术

水泥烧成过程作为水泥生产的核心环节，其决定了整个生产过程的产量与质量，并且其煤耗约占水泥生产全过程总量的90％，因此其优化控制是水泥企业增产、节能、降耗的关键所在，而优化控制实施的前提则是对水泥烧成系统工况的准确辨识与把握。

烧成过程中，生料依次通过悬浮预热器、分解炉、回转窑、以及篦冷机四个子环节，经过煅烧及冷却，最后得到熟料；空气则分别从篦冷机及喷煤系统进入窑系统，参与燃烧、冷却熟料。

熟料的烧成系统各环节具有多变量、强耦合、慢时变及非线性的特点，回转窑烧成窑况自动识别的难点主要集中在以下几个方面：

1、回转窑烧成工况涉及工艺参数、干扰因素多，作为全维状态空间的模式识别极为困难。

2、回转窑烧成工况与烧成过程其他子系统联系紧密，耦合性强，为回转窑工况识别带来困难。

3、烧成带温度工艺参数无法在线直接测量，而这些参数的准确估计是回转窑工况识别的基础。

4、回转窑烧成过程存在滞后特性，为工况自动识别带来困难。

5、回转窑烧成过程存在非线性和时变性，为工况自动识别带来困难。

目前尚无成熟的水泥熟料回转窑工况自动识别系统，各水泥生产企业对回转窑烧成工况的判定仍通过看火人员对烧成系统各温度、压力、电流等工艺参量进行人工综合判定。由于熟练程度、劳动强度、责任心、设备特性等的不同，辨识效果和稳定性不能保证。

发明内容

针对现有技术中水泥回转窑烧成工况自动识别的难点，本发明提供一种水泥回转窑烧成工况综合识别方法。

一种水泥回转窑烧成工况综合识别方法，综合识别方法包括如下步骤：

1)将回转窑烧成系统分为如下子环节：高温风机环节、预热器环节、分解炉环节、窑环节和蓖冷机环节；

2)对回转窑烧成系统主要工艺参数通过传感器直接测量；

3)对无法直接得到的烧成带温度进行软测量；

4)将步骤2)和步骤3)所获得的实时数据值进行分类，同时判定实时数据值的变化趋势类型；

5)按子环节划分将步骤2)和步骤3)获得的各实时值分类与变化趋势类型通过专家规则进行推理判定，获得回转窑烧成系统的整体工况。

步骤2)中所述的主要工艺参数包括：

高温风机环节参数：高温风机出口压力，基准值：-75.0帕，调整范围±20.0帕。

预热器环节参数：生料投料量，基准值：160.0吨/小时，调整范围±10.0吨/小时；一级旋风筒出口温度，基准值：340.0摄氏度，调整范围±10.0摄氏度；三级旋风筒出口温度，基准值：640.0摄氏度，调整范围±30.0摄氏度；四级旋风筒出口温度，基准值：715.0摄氏度，调整范围±15.0摄氏度；五级旋风筒出口温度，基准值：880.0摄氏度，调整范围±25.0摄氏度。

分解炉环节参数：分解炉温度，基准值：890.0摄氏度，调整范围±30.0摄氏度；烟室温度，基准值：1100.0摄氏度，调整范围±50.0摄氏度；烟室压力，基准值：-350.0帕，调整范围±150.0帕；入炉三次风温度，基准值：925.0摄氏度，调整范围±75.0摄氏度；分解炉喷煤量，基准值：11.0吨/小时，调整范围±2.0吨/小时。

窑环节参数：五级旋风筒下料温度，基准值：875.0摄氏度，调整范围±25.0摄氏度；窑头喷煤量，基准值：7.0吨/小时，调整范围：±0.5吨/小时；窑头罩压力，基准值：200.0帕，窑主电机电流，基准值：800.0安培，调整范围±200.0安培；窑速，基准值：3.05转/分钟，调整范围±0.55转/分钟。

蓖冷机环节参数：篦冷机一室篦下压力，基准值：6500.0帕，调整范围±500.0帕；窑头电收尘入口温度，基准值：105.0摄氏度，调整范围±15.0摄氏度；蓖冷机一段篦速，基准值：850.0转/分钟，调整范围±350.0转/分钟。

上述主要工艺参数中，温度通过温度变送器进行检测变送，压力通过压力变送器进行检测变送；生料投料量通过冲板流量计进行检测变送，窑头喷煤量、分解炉喷煤量通过煤粉称进行检测变送；窑主电机电流通过电流表进行检测变送，窑速、蓖冷机一段篦速通过变频器给出。以上检测变送的信号接入DCS进行A/D转换及数据预处理，其后通过DCS内嵌的OPC接口进入辨识程序。

步骤3)中所述的对无法直接得到的烧成带温度进行软测量的方法如下：

采用可直接测量获得的二次风温、窑主电机电流和窑尾烟室温度为输入变量，通过最小二乘支持向量机的软测量建模步骤对烧成带温度进行估计。

由于料从烧成带进入冷却机需要十几分钟，故二次风温可反映十几分钟前烧成带内料的煅烧情况；窑主电机电流越大，说明物料越粘，带料越高，扭矩越大，烧成带内料的温度越高；窑尾烟室温度为窑尾距烧成带最近的温度测点，也反映窑内料的烧成状况。

最小二乘支持向量机的算法步骤为公知，不再赘述，其中适用于本系统的具体参数的选取如下：

核函数采用高斯函数： $K(x,x_i)=\exp [-\frac{{(x-x_i)}^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}];$ 正规化参数为30；核参数为0.5。

步骤4)中所述的实时数据值分类方法如下：

将步骤2)和步骤3)所获得的实时数据按照高温风机、预热器、分解炉、回转窑、篦冷机五个子环节划分，分别通过模糊算法对各子环节相关工艺参数的实时值进行模糊聚类；将步骤2)所测得的实时值与基准值相减，获得各工艺量的偏差值，然后将偏差值进行模糊化。

模糊算法为公知，其中适用于本系统的具体参数的选择如下：

模糊子集定义为7档语言变量{负大，负中，负小，零，正大正中，正大}；各偏差值基本论域为步骤1)所述各工艺量的波动范围；隶属度函数选取三角函数： $f(x;a,b,c)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\≤a\\ \frac{x-a}{b-a}& a\≤x\≤b\\ \frac{c-x}{c-b}& b\≤x\≤c\\ 0& c\≤x\end{array}\right.,$ 其中，a，b，c分别为各偏差值基本论域均分7段后的左边界、中间点及右边界。

各工艺量的实时采集值经过本方法分类后，获得各工艺量偏差幅值的模糊量，其包含有简记为{0，1，2，3，4，5，6}的语言变量及相应隶属度，为步骤4)中的工况判定提供实时值的推理条件。

步骤4)中所述的实时数据变化趋势判定方法如下：

将步骤2)和步骤3)所获得的实时数据按照高温风机、预热器、分解炉、回转窑、篦冷机五个子环节划分，分别通过ART-2算法对各子环节相关工艺参量的实时趋势进行辨识。

其中，ART-2的算法部分为公知，不再赘述，适用于本系统的具体参数的选取如下：

注意子系统特征表示场的提高对比度参数a，b均取为10；注意子系统类别表示场的场增益参数d取为0.9；调整子系统比例参数c取为0.1；

滤波变换函数取： $f\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{2\mathrm{\θ}{x}^2}{x^2+{\mathrm{\θ}}^2},& 0\≤x\≤\mathrm{\θ}\\ x,& x\≥\mathrm{\θ},x\≤-\mathrm{\θ}\\ \frac{-2\mathrm{\θ}{x}^2}{x^2+{\mathrm{\θ}}^2},& -\mathrm{\θ}\≤x\≤0\end{array}\right.$

θ按照 $\mathrm{\θ}=\frac{1}{\sqrt{N}}$ 选取，N为各工艺量在判定趋势时所需的实时值采样个数，当工艺量为电流时，N为30，当工艺量为温度及流量时，N为20，当工艺量为压力时，N为15；

警戒参数α＝0.15，ρ＝0.88；极小正值参数e0.01。

各工艺量的实时采集值经过本方法分类后，获得各工艺量的变化趋势类型，主要包含平稳、缓升、缓降、突升、突降、先降后升、先升后降、波动、波动渐大、波动渐小10种类型，简记为{0，1，2，3，4，5，6，7，8，9}。为步骤4)中的工况判定提供工艺量变化趋势的推理条件。

步骤5)中所述的专家规则推理判定获得的回转窑烧成系统的整体工况包括：

若主要参数实时偏差不变，变化趋势稳定，则为工况0，该工况表示烧成系统工况稳定；

若高温风机负压升高，各级旋风筒温度稳定，则为工况1，该工况表示烧成系统燃烧不良造成结皮；

若高温风机负压升高，各级旋风筒和分解炉温度升高，则为工况2，该工况表示各部温度过高引起结皮；

若预热器出口温度升高，并且分解炉温度正常，则为工况3，该工况表示预热器料量减少；

若预热器出口温度降低，并且分解炉温度正常，则为工况4，该工况表示预热器料量增加；

若预热器出口温度升高，并且分解炉温度升高，则为工况5，该工况表示预热器工况稳定，但受分解炉温度升高影响；

若预热器出口温度突然升高，分解炉温度突然升高，并且生料投料量极小，则为工况6，该工况表示断料；

若分解炉温度升高，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度升高，窑尾烟室温度稳定，则为工况7，该工况表示分解炉温度升高受三次风温影响；

若分解炉温度升高，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度升高，则为工况8，该工况表示分解炉温度升高受回转窑温度升高影响；

若分解炉温度降低，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度降低，窑尾烟室温度稳定，则为工况9，该工况表示分解炉温度降低受三次风温影响；

若分解炉温度降低，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度降低，则为工况10，该工况表示分解炉温度降低受回转窑温度降低影响；

若分解炉温度升高，生料投料量减少，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度稳定，则为工况11，该工况表示分解炉温度升高受预热器顶投料量减少影响；

若分解炉温度升高，生料投料量稳定，部分旋风筒温度变化趋势不一致，三次风温度稳定，窑尾烟室温度稳定，则为工况12，该工况表示分解炉温度升高受分解炉入料减少影响；

若分解炉温度降低，生料投料量减少，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度稳定，则为工况13，该工况表示分解炉温度降低受预热器顶投料量增加影响；

若分解炉温度降低，生料投料量稳定，部分旋风筒温度变化趋势不一致，三次风温度稳定，窑尾烟室温度升稳定，则为工况14，该工况表示分解炉温度降低受分解炉入料增加影响；

若分解炉温度升高，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度稳定，则为工况15，该工况表示分解炉温度升高受煤粉热值升高影响；

若分解炉温度降低，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度稳定，则为工况16，该工况表示分解炉温度降低受煤粉热值降低影响；

若烧成带温度稳定，窑尾烟室温度降低，窑头喷煤量稳定，三次风温度升高，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流波动，窑头罩负压降低，窑头罩温度降低，则为工况17，该工况表示回转窑小块掉窑皮；

若烧成带温度升高，窑尾烟室温度升高，窑头喷煤量升高，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流升高，窑头罩温度稳定，则为工况18，该工况表示烧成带温度升高受窑头喷煤量升高影响；

若烧成带温度降低，窑尾烟室温度降低，窑头喷煤量降低，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流降低，窑头罩温度稳定，则为工况19，该工况表示烧成带温度升高受窑头喷煤量降低影响；

若烧成带温度升高，窑尾烟室温度升高，窑头喷煤量稳定，分解炉温度升高，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流升高，窑头罩温度升高，则为工况20，该工况表示窑变强；

若烧成带温度降低，窑尾烟室温度降低，窑头喷煤量稳定，分解炉温度降低，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流降低，窑头罩温度降低，则为工况21，该工况表示窑变弱；

若烧成带温度稳定，窑尾烟室温度稳定，窑头喷煤量稳定，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流稳定，窑头罩温度升高，则为工况22，该工况表示窑头罩温度升高受篦冷机换热效率升高影响；

若烧成带温度稳定，窑尾烟室温度稳定，窑头喷煤量稳定，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流稳定，窑头罩温度升高，则为工况23，该工况表示窑头罩温度升高受篦冷机换热效率降低影响；

若烧成带温度升高，窑尾烟室温度升高，窑头喷煤量稳定，窑尾喷煤，分解炉温度升高，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度变化趋势不一致，窑电流升高，则为工况24，该工况表示烧成带温度升高受入窑生料量减少影响；

若烧成带温度降低，窑尾烟室温度降低，窑头喷煤量稳定，窑尾喷煤，分解炉温度降低，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度变化趋势不一致，窑电流降低，则为工况25，该工况表示烧成带温度降低受入窑生料量增加影响；

若烧成带温度稳定，窑尾烟室温度升高，窑头喷煤量稳定，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流稳定，窑头罩温度升高，窑头罩和窑尾负压升高，则为工况26，该工况表示窑内通风量大；

若篦冷机压力稳定，入窑头电收尘温度升高，烧成带温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑头罩温度稳定，则为工况27，该工况表示篦冷机风量分配不均；

若篦冷机压力稳定，入窑头电收尘温度稳定，烧成带温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑头罩温度升高，则为工况28，该工况表示入篦熟料粒度变均匀；

若篦冷机压力升高，入窑头电收尘温度稳定，烧成带温度稳定，生料投料量升高，一、二、三、四级旋风筒温度降低，窑头罩温度降低，则为工况29，该工况表示入篦熟料增加；

若篦冷机压力降低，入窑头电收尘温度稳定，烧成带温度稳定，生料投料量降低，一、二、三、四级旋风筒温度升高，窑头罩温度降低，则为工况30，该工况表示入篦熟料减少；

若篦冷机压力升高，入窑头电收尘温度稳定，烧成带温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流升高，窑头罩温度降低，则为工况31，该工况表示入篦熟料增加；

若篦冷机压力降低，入窑头电收尘温度稳定，烧成带温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流降低，窑头罩温度降低，则为工况32，该工况表示入篦熟料减少。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.应用了模糊、ART人工神经网、专家系统多种人工智能的方法.是多种辨识方法在回转窑工况识别的组合应用，较好实现了窑况的仿人识别，对操窑人员的人工经验进行了最大程度的利用。

2.辨识算法较为复杂，作为整体辨识，单台计算机处理比较困难，为此，纵向采用了分层递阶结构，横向则采用分布式结构，简化了运算复杂度，并提高了系统的稳定性。

3.系统辨识虽然采用了递阶及分布式系统，但若采用全维状态的辨识，计算机处理起来仍然较为困难，同时在实际应用中，也并不需要辨识的如此细致，为此，只对基于典型稳态工作点的工况进行辨识，降低了状态空间维数，也就简化了辨识算法的复杂度，但仍然满足实用要求.

4.通过典型工作稳态工作点的划分，大大减小了烧成工况识别的非线性特征，并且简化了工况识别算法的复杂度。

附图说明

图1系统总体结构图；

图2辨识程序流程图；

图3烧成带温度软测量结构图；

其中，1、人工参数校正，2、回转窑典型工况，3、辨识信息冲突消解与窑况综合判定，4、高温风机辨识，5、预热器辨识，6、分解炉辨识，7、窑辨识，8、篦冷机辨识，9、烧成带温度软测量，10、过程控制服务的嵌入与联结客户端，11、集散控制系统，12、工业过程可测量工艺参量。

具体实施方式

实施例：

一种水泥回转窑烧成工况综合识别方法，系统结构图和辨识程序流程图及烧成带温度软测量结构图如图1、图2与图3所示。综合识别方法包括如下步骤：

1)将回转窑烧成系统分为如下子环节：高温风机环节、预热器环节、分解炉环节、窑环节和蓖冷机环节；

2)对回转窑烧成系统主要工艺参数通过传感器直接测量；

3)对无法直接得到的烧成带温度进行软测量；

4)将步骤2)和步骤3)所获得的实时数据值进行分类，同时判定实时数据值的变化趋势类型；

5)按子环节划分将步骤2)和步骤3)获得的各实时值分类与变化趋势类型通过专家规则进行推理判定，获得回转窑烧成系统的整体工况。

步骤2)中所述的主要工艺参数包括：

高温风机环节参数：高温风机出口压力，基准值：-75.0帕，调整范围±20.0帕。

预热器环节参数：生料投料量，基准值：160.0吨/小时，调整范围±10.0吨/小时；一级旋风筒出口温度，基准值：340.0摄氏度，调整范围±10.0摄氏度；三级旋风筒出口温度，基准值：640.0摄氏度，调整范围±30.0摄氏度；四级旋风筒出口温度，基准值：715.0摄氏度，调整范围±15.0摄氏度；五级旋风筒出口温度，基准值：880.0摄氏度，调整范围±25.0摄氏度。

分解炉环节参数：分解炉温度，基准值：890.0摄氏度，调整范围±30.0摄氏度；烟室温度，基准值：1100.0摄氏度，调整范围±50.0摄氏度；烟室压力，基准值：-350.0帕，调整范围±150.0帕；入炉三次风温度，基准值：925.0摄氏度，调整范围±75.0摄氏度；分解炉喷煤量，基准值：11.0吨/小时，调整范围±2.0吨/小时。

窑环节参数：五级旋风筒下料温度，基准值：875.0摄氏度，调整范围±25.0摄氏度；窑头喷煤量，基准值：7.0吨/小时，调整范围：±0.5吨/小时；窑头罩压力，基准值：200.0帕，窑主电机电流，基准值：800.0安培，调整范围±200.0安培；窑速，基准值：3.05转/分钟，调整范围±0.55转/分钟。

蓖冷机环节参数：篦冷机一室篦下压力，基准值：6500.0帕，调整范围±500.0帕；窑头电收尘入口温度，基准值：105.0摄氏度，调整范围±15.0摄氏度；蓖冷机一段篦速，基准值：850.0转/分钟，调整范围±350.0转/分钟。

上述主要工艺参数中，温度通过温度变送器进行检测变送，压力通过压力变送器进行检测变送；生料投料量通过冲板流量计进行检测变送，窑头喷煤量、分解炉喷煤量通过煤粉称进行检测变送；窑主电机电流通过电流表进行检测变送，窑速、蓖冷机一段篦速通过变频器给出。以上检测变送的信号接入DCS进行A/D转换及数据预处理，其后通过DCS内嵌的OPC接口进入辨识程序。

步骤3)中所述的对无法直接得到的烧成带温度进行软测量的方法如下：

采用可直接测量获得的二次风温、窑主电机电流和窑尾烟室温度为输入变量，通过最小二乘支持向量机的软测量建模步骤对烧成带温度进行估计。

步骤4)中所述的实时数据值分类方法如下：

将步骤2)和步骤3)所获得的实时数据按照高温风机、预热器、分解炉、回转窑、篦冷机五个子环节划分，分别通过模糊算法对各子环节相关工艺参数的实时值进行模糊聚类；将步骤2)所测得的实时值与基准值相减，获得各工艺量的偏差值，然后将偏差值进行模糊化。

步骤5)中所述的通过专家规则推理判定获得的回转窑烧成系统的整体工况如下：

若主要参数实时偏差不变，变化趋势稳定，则为工况0，该工况表示烧成系统工况稳定；

若高温风机负压升高，各级旋风筒温度稳定，则为工况1，该工况表示烧成系统燃烧不良造成结皮；

若高温风机负压升高，各级旋风筒和分解炉温度升高，则为工况2，该工况表示各部温度过高引起结皮；

若预热器出口温度升高，并且分解炉温度正常，则为工况3，该工况表示预热器料量减少；

若预热器出口温度降低，并且分解炉温度正常，则为工况4，该工况表示预热器料量增加；

若预热器出口温度升高，并且分解炉温度升高，则为工况5，该工况表示预热器工况稳定，但受分解炉温度升高影响；

若预热器出口温度突然升高，分解炉温度突然升高，并且生料投料量极小，则为工况6，该工况表示断料；

若分解炉温度升高，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度升高，窑尾烟室温度稳定，则为工况7，该工况表示分解炉温度升高受三次风温影响；

若分解炉温度升高，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度升高，则为工况8，该工况表示分解炉温度升高受回转窑温度升高影响；

若分解炉温度降低，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度降低，窑尾烟室温度稳定，则为工况9，该工况表示分解炉温度降低受三次风温影响；

若分解炉温度降低，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度降低，则为工况10，该工况表示分解炉温度降低受回转窑温度降低影响；

若分解炉温度升高，生料投料量减少，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度稳定，则为工况11，该工况表示分解炉温度升高受预热器顶投料量减少影响；

若分解炉温度升高，生料投料量稳定，部分旋风筒温度变化趋势不一致，三次风温度稳定，窑尾烟室温度稳定，则为工况12，该工况表示分解炉温度升高受分解炉入料减少影响；

若分解炉温度降低，生料投料量减少，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度稳定，则为工况13，该工况表示分解炉温度降低受预热器顶投料量增加影响；

若分解炉温度降低，生料投料量稳定，部分旋风筒温度变化趋势不一致，三次风温度稳定，窑尾烟室温度升稳定，则为工况14，该工况表示分解炉温度降低受分解炉入料增加影响；

若分解炉温度升高，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度稳定，则为工况15，该工况表示分解炉温度升高受煤粉热值升高影响；

若分解炉温度降低，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，三次风温度稳定，窑尾烟室温度稳定，则为工况16，该工况表示分解炉温度降低受煤粉热值降低影响；

若烧成带温度稳定，窑尾烟室温度降低，窑头喷煤量稳定，三次风温度升高，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流波动，窑头罩负压降低，窑头罩温度降低，则为工况17，该工况表示回转窑小块掉窑皮；

若烧成带温度升高，窑尾烟室温度升高，窑头喷煤量升高，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流升高，窑头罩温度稳定，则为工况18，该工况表示烧成带温度升高受窑头喷煤量升高影响；

若烧成带温度降低，窑尾烟室温度降低，窑头喷煤量降低，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流降低，窑头罩温度稳定，则为工况19，该工况表示烧成带温度升高受窑头喷煤量降低影响；

若烧成带温度升高，窑尾烟室温度升高，窑头喷煤量稳定，分解炉温度升高，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流升高，窑头罩温度升高，则为工况20，该工况表示窑变强；

若烧成带温度降低，窑尾烟室温度降低，窑头喷煤量稳定，分解炉温度降低，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流降低，窑头罩温度降低，则为工况21，该工况表示窑变弱；

若烧成带温度稳定，窑尾烟室温度稳定，窑头喷煤量稳定，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流稳定，窑头罩温度升高，则为工况22，该工况表示窑头罩温度升高受篦冷机换热效率升高影响；

若烧成带温度稳定，窑尾烟室温度稳定，窑头喷煤量稳定，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流稳定，窑头罩温度升高，则为工况23，该工况表示窑头罩温度升高受篦冷机换热效率降低影响；

若烧成带温度升高，窑尾烟室温度升高，窑头喷煤量稳定，窑尾喷煤，分解炉温度升高，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度变化趋势不一致，窑电流升高，则为工况24，该工况表示烧成带温度升高受入窑生料量减少影响；

若烧成带温度降低，窑尾烟室温度降低，窑头喷煤量稳定，窑尾喷煤，分解炉温度降低，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度变化趋势不一致，窑电流降低，则为工况25，该工况表示烧成带温度降低受入窑生料量增加影响；

若烧成带温度稳定，窑尾烟室温度升高，窑头喷煤量稳定，分解炉温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流稳定，窑头罩温度升高，窑头罩和窑尾负压升高，则为工况26，该工况表示窑内通风量大；

若篦冷机压力稳定，入窑头电收尘温度升高，烧成带温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑头罩温度稳定，则为工况27，该工况表示篦冷机风量分配不均；

若篦冷机压力稳定，入窑头电收尘温度稳定，烧成带温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑头罩温度升高，则为工况28，该工况表示入篦熟料粒度变均匀；

若篦冷机压力升高，入窑头电收尘温度稳定，烧成带温度稳定，生料投料量升高，一、二、三、四级旋风筒温度降低，窑头罩温度降低，则为工况29，该工况表示入篦熟料增加；

若篦冷机压力降低，入窑头电收尘温度稳定，烧成带温度稳定，生料投料量降低，一、二、三、四级旋风筒温度升高，窑头罩温度降低，则为工况30，该工况表示入篦熟料减少；

若篦冷机压力升高，入窑头电收尘温度稳定，烧成带温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流升高，窑头罩温度降低，则为工况31，该工况表示入篦熟料增加；

若篦冷机压力降低，入窑头电收尘温度稳定，烧成带温度稳定，生料投料量稳定，一、二、三、四级旋风筒温度稳定，窑电流降低，窑头罩温度降低，则为工况32，该工况表示入篦熟料减少。

本专利方法在多家水泥厂熟料生产线上使用，在热工系统稳定时，回转窑的工况正确识别率在80％以上，有效减少了水泥回转窑操作人员的劳动强度，并以该辨识系统为基础实施了自动控制与过程优化，进一步提高了企业水泥回转窑运行效益。

Claims (2)

1.一种水泥回转窑烧成工况综合识别方法，其特征在于，综合识别方法包括如下步骤：

1)将回转窑烧成系统分为如下子环节：高温风机环节、预热器环节、分解炉环节、窑环节和蓖冷机环节；

2)对回转窑烧成系统主要工艺参数通过传感器直接测量；

3)对无法直接得到的烧成带温度进行软测量，进行软测量的方法如下：

采用可直接测量获得的二次风温、窑主电机电流和窑尾烟室温度为输入变量，通过最小二乘支持向量机的软测量建模步骤对烧成带温度进行估计；

4)将步骤2)和步骤3)所获得的实时数据值进行分类，同时判定实时数据值的变化趋势类型；

所述的实时数据值分类方法如下：

将步骤2)和步骤3)所获得的实时数据按照高温风机、预热器、分解炉、回转窑、篦冷机五个子环节划分，分别通过模糊算法对各子环节相关工艺参数的实时值进行模糊聚类；将步骤2)所测得的实时值与基准值相减，获得各工艺量的偏差值，然后将偏差值进行模糊化；

5)按子环节划分将步骤2)和步骤3)获得的各实时值分类与变化趋势类型通过专家规则进行推理判定，获得回转窑烧成系统的整体工况。

2.如权利要求1所述的水泥回转窑烧成工况综合识别方法，其特征在于，步骤2)中所述的主要工艺参数包括：

高温风机环节参数：高温风机出口压力，基准值：-75.0帕，调整范围±20.0帕；

预热器环节参数：生料投料量，基准值：160.0吨/小时，调整范围±10.0吨/小时；一级旋风筒出口温度，基准值：340.0摄氏度，调整范围±10.0摄氏度；三级旋风筒出口温度，基准值：640.0摄氏度，调整范围±30.0摄氏度；四级旋风筒出口温度，基准值：715.0摄氏度，调整范围±15.0摄氏度；五级旋风筒出口温度，基准值：880.0摄氏度，调整范围±25.0摄氏度；

分解炉环节参数：分解炉温度，基准值：890.0摄氏度，调整范围±30.0摄氏度；烟室温度，基准值：1100.0摄氏度，调整范围±50.0摄氏度；烟室压力，基准值：-350.0帕，调整范围±150.0帕；入炉三次风温度，基准值：925.0摄氏度，调整范围±75.0摄氏度；分解炉喷煤量，基准值：11.0吨/小时，调整范围±2.0吨/小时；

窑环节参数：五级旋风筒下料温度，基准值：875.0摄氏度，调整范围±25.0摄氏度；窑头喷煤量，基准值：7.0吨/小时，调整范围：±0.5吨/小时；窑头罩压力，基准值：200.0帕，窑主电机电流，基准值：800.0安培，调整范围±200.0安培；窑速，基准值： 3.05转/分钟，调整范围±0.55转/分钟；

蓖冷机环节参数：篦冷机一室篦下压力，基准值：6500.0帕，调整范围±500.0帕；窑头电收尘入口温度，基准值：105.0摄氏度，调整范围±15.0摄氏度；蓖冷机一段篦速，基准值：850.0转/分钟，调整范围±350.0转/分钟；

上述主要工艺参数中，温度通过温度变送器进行检测变送，压力通过压力变送器进行检测变送；生料投料量通过冲板流量计进行检测变送，窑头喷煤量、分解炉喷煤量通过煤粉称进行检测变送；窑主电机电流通过电流表进行检测变送，窑速、蓖冷机一段篦速通过变频器给出，以上检测变送的信号接入DCS进行A/D转换及数据预处理，其后通过DCS内嵌的OPC接口进入辨识程序。 

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