CN108906306A - 水泥生料立磨变量跟踪控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种水泥生料立磨变量跟踪控制方法，属于矿物粉体加工领域，用于立磨系统控制，其通过对立磨效率跟踪以实现立磨产量高、节能多的目的；通过被控主变量、被控副变量、控制变量之间的等级切换来适应条件的变化；所述被控主变量为在当前环境条件下操控的核心变量，所述被控副变量为通过控制其他变量来实现，保证立磨运行安全稳定的变量，所述控制变量包括执行器直接控制的变量。鉴于上述技术方案，其能够针对现有立磨控制参数区间定位不准确、不清晰、不明朗的情况下提供一种高效直观清晰的控制方法。

Description

水泥生料立磨变量跟踪控制方法

技术领域

本发明属于矿物粉体加工领域，具体地说，尤其涉及一种水泥生料立磨变量跟踪控制方法。

背景技术

随着人们对生态环境保护意识的提高，原有的矿山资源开采得到有效限制，有些厂家开始使用垃圾作为原料，致使配方经常发生改变。有些厂家开始使用垃圾作为燃料，由于垃圾的成分不稳定，其燃烧时窖炉尾气热量的输出不稳定成为常态。

上述原因导致立磨结构及自动控制系统并不能很好地适应条件变化，研磨效率较低，而立磨仅是整个水泥流程中的一个重要环节，不能够任意改变其结构和运动状态，为保证立磨稳定运行且适应整个水泥流程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥生料立磨变量跟踪控制方法，其能够在现有立磨运行参数稳定区间不固定、现有固定的控制参数区间不能够随机调整、定位不准确的情况下提供一种高效直观自动适应条件变化的立磨控制方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明中所述的水泥生料立磨变量跟踪控制方法，其通过对立磨效率跟踪以实现立磨产量高、节能多的目的；通过被控主变量、被控副变量、控制变量之间的等级切换来适应条件的变化；所述被控主变量为在当前环境条件下操控的核心变量，所述被控副变量为通过控制其他变量来实现，保证立磨运行安全稳定的变量，所述控制变量包括执行器直接控制的变量；

进一步地讲，本发明中所述的被控主变量在不同条件从以下变量中选取：立磨研磨效率、喂料饱和度、震动值、出口温度、立磨压差；

所述立磨研磨效率因为它和驱动电机负载率β值的对应关系，可用β来体现；

喂料饱和度作为被控主变量是指在立磨自身结构存在缺陷或磨辊磨损严重时，研磨效率降低，尚未达到高效区间便出现喂料过饱现象的情况下；

所述震动值为被控主变量是指配料系统因石灰石太细、含泥土偏多，粘接性强，造成料层厚度不均、起鼓，导致震动值（水平方向和垂直方向）增加，且在限定时间内不能恢复的情况下；

所述出口温度为被控主变量是指在立磨入口温度＜80℃且喂料饱和度＜0.7的情况下；

所述立磨压差为被控主变量是指在物料着盘性差，或石灰石离析现象严重时，料斗采不到料，稳料仓老料用完后新料不含石灰石，辅料着盘性差导致立磨压差增大情况下。

进一步地讲，本发明中所述的着盘性通过引入物料着盘系数作为特征量，所述的物料着盘系数定义为颗粒物在0.1MPa、无风、初速度为0的条件下自由下落4.9m所用时间与自由落体4.9m所用时间（1.0）之比。

进一步地讲，本发明中所述的被控变量包括立磨喂料饱和度λ，，其中，n为影响变量个数，δ_i为修正值，x_i为喂料量、外循环量、内循环量、料层厚度、压差，x_{i max}为变量最大边界值。

进一步地讲，本发明中所述的喂料饱和度作为被控主变量是在驱动电机负载率β＜0.8的情况下。

进一步地讲，本发明还包括监控变量，所述监控变量包括配料系统参数、窖炉相关参数、立磨附件参数、配套系统参数，作用是预测立磨运行状态作出提前调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明能够在条件允许时实现立磨始终在高效区间运行，实现产量最大，节能最多的目的，避免立磨运行状态不明确、不直观的现象。根据不同的环境条件合理切换被控主变量、副变量、控制变量等级，增强了立磨的易控性、稳定性。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明立磨碾磨效率——电机效率——驱动电机负载率关系示意图。

图3是采用立磨系统的矿物粉体加工流程示意图。

β为驱动电机负载率，η为电机效率，η1为立磨碾磨效率理想曲线。

具体实施方式

下面对本申请所述的技术方案作进一步地描述说明。

在立磨驱动电机输入端加装电平衡测量仪，电平衡测量仪能够将负载数据导出并和效率曲线一起显示。

如图1所示，本发明通过数据采集模块来实现对包含被控主变量、被控副变量、控制变量、监控变量在内的数据采集；数据采集模块将采集到的数据送入到数据分析模块，数据分析模块根据参数变化趋势进行工况分析，确定被控主变量和参数调整量；数据分析模块将需要调整的变量参数调整量送入控制模块进行控制调整，由执行器控制立磨的运行状态。

在图1中还包括监控变量，监控变量包括配料系统参数、窑炉相关参数、立磨附件参数、配套系统参数等，通过对监控变量的分析可预测并提前调整运行参数，以提高立磨运行的稳定性和安全性。

在图1中还包括应急模块，所述的应急模块能够根据所设定的应急预案来储存相应的应急程序，给操作员、管理员留出分级授权的窗口，以实现分级响应、分级处理。

在图2中，其所示η1为立磨碾磨效率理想曲线，该曲线有虚线部分，说明立磨有结构缺陷，虚线起点越早，缺陷越严重，如果加载到β=0.9时立磨仍能够稳定运行，说明立磨不存在结构缺陷。

当立磨研磨效率作为被控主变量时，只要喂料饱和度不超过上限，电机、立磨、辅助系统中各项参数均在安全范围之内，则逐渐缓慢增大加料量，当电机负载率β=0.85时，减少加料增量，控制电机负载率β在0.80~0.9区间内，更严格要求是β在0.85~0.9区间内，维持立磨高效率运行。若电机、立磨、辅助系统中的参数有向边界靠近的趋势时，即做微量调整，经过一段时间的调整后上述参数仍然到达或超过设定的边界值时，此被控主变量自动让位。待电机、立磨、辅助系统参数都回到安全区间且经过限定稳定期后，原被控主变量自动归位。

在电机加载过程中的负载率β＜0.85、喂料饱和度有向边界靠近趋势时，则需要停止加料增量。保持现有的加料量或者微量降低加料量，锁定立磨在此负载率附近运行，此时喂料饱和度作为被控主变量。需要说明的是，喂料饱和度的最佳运行区间为0.7~0.8之间，边界值在0.5~0.85之间。

由于配料系统中石灰石太细且含沙量较多，造成料层厚度不均、起鼓，震动值会在水平方向和/或垂直方向上增加，且在系统设定的规定时间内不能够恢复，此时将震动值作为系统的被控主变量。在震动值作为系统的被控主变量之后，应当适当减少物料的投放、减少喷水和相应的操作，将震动值控制在合理的安全范围之内。当立磨震动值逐渐减小，并且在缓慢小幅增加加料量的情况下震动值不发生明显的变化，则说明混合料性能有所改善。喂料饱和度逐渐上升到0.7后，喂料饱和度升级为被控主变量，震动值降级为被控副变量。需要说明的是，在通过提前微量调整立磨系统中的加料量、液压值、喷水量、出口温度、系统风量就能控制该参数处于3.0-5.0mm/s的情况下，不需要将震动值作为被控主变量。短暂超值但限定时间3-10s之内自动恢复的震动值多属于生产过程中的铁器掉落，同样不属于升级震动值为被控主变量的范畴。

当混合料着盘性差或石灰石离析现象严重时，料斗采集不到物料，稳料仓内的老料用完后而新料不含有石灰石，在诸如粉煤灰、水渣等辅料着盘性差的情况下，出现内循环量增加、立磨压差增大的现象，此阶段则需要将立磨压差升级为被控主变量，混合料着盘性改善后此被控主变量自动降为被控副变量。

当窖炉尾气热量不足，立磨出口温度小于85℃时，则需要减少冷风量、加料量、系统风量、喷水量，保持出口温度始终保持在90±5℃的设定区间。当喂料饱和度＜0.7、出口温度＜85℃时，则出口温度升级为被控主变量。当窑炉尾气热量增加，喂料饱和度>0.7后，此被控主变量降级为被控副变量。

选粉机转速采用与风机转速同步升降，用在线粒度检测仪获取颗粒积配数据，根据质量要求确定升降幅度，可提高选粉机的稳定性和选粉质量。

本发明中所述的监控变量的目的在于如下三个方面：一、根据外界条件的变化预测立磨参数的调整，二、保证立磨安全稳定运行，三、给预警和应急处置提供依据。

本方法能够给操作员预留参数边界值设置窗口，当某一参数有向边界靠近趋势时，立磨将立即或者提前微量调整运动状态，以适应条件变化及流程环境，保持立磨稳定运行，例如，当石灰石断料时，系统能够计算出稳料仓内老料的使用时间，提前做出变量等级切换和参数调整；当窑炉供热不足时立磨提前调整运行参数；当电机温度接近上限温度时，提前降低负载等。

本申请中所述的水泥生料立磨变量跟踪控制方法中还设有应急模块，该应急模块根据应急预案设置应急处置程序，给操作员、管理员留出分级授权窗口，以实现分级响应、分级处置。在立磨系统出现突发情况时能够自动有序处置，既能够减少操作人员的劳动强度，又能够缩短切换到人工处置的响应时间。

Claims (7)

1.一种水泥生料立磨变量跟踪控制方法，其特征在于：通过对立磨研磨效率的跟踪以实现立磨产量高、节能多的目的；通过被控主变量、被控副变量、控制变量之间的等级切换来适应环境、条件的变化；所述被控主变量为在当前环境条件下操控立磨的核心变量；所述被控副变量为通过控制其他变量来实现，保证立磨运行安全稳定的变量；所述控制变量包括执行器直接控制的变量。

2.根据权利要求1所述的水泥生料立磨变量跟踪控制方法，其特征在于：所述被控主变量根据不同条件在以下变量中选取：立磨研磨效率、喂料饱和度、震动值、出口温度、立磨压差；其中

所述立磨研磨效率通过驱动电机负载率β来体现；

所述喂料饱和度作为被控主变量是指在立磨自身结构存在缺陷或磨辊磨损严重时，研磨效率降低，尚未达到高效区便出现喂料过饱现象的情况下；

所述的震动值作为被控主变量是指配料系统因石灰石太细、含泥土偏多，粘接性强，造成料层厚度不均、起鼓，导致震动值在水平方向和垂直方向增加，且在限定时间内不能恢复的情况下；

所述的出口温度作为被控主变量是指在立磨出口温度＜80℃且喂料饱和度＜0.7的情况下；

所述的立磨压差作为被控主变量是指在混合料着盘性差或石灰石离析现象严重时，料斗采不到料、稳料仓老料用完后新料不含石灰石，辅料着盘性差，导致立磨压差增大情况下。

3.根据权利要求2所述的水泥生料立磨变量跟踪控制方法，其特征在于：所述着盘性通过引入物料着盘系数作为特征量，所述的物料着盘系数定义为：颗粒物在0.1MPa、无风、初速度为0的条件下自由下落4.9m所用时间与自由落体4.9m所用时间1.0之比。

4.根据权利要求2所述的水泥生料立磨变量跟踪控制方法，其特征在于：所述被控变量包括立磨喂料饱和度λ，，其中n为影响变量个数，δ_i为修正值，x_i为喂料量、外循环量、内循环量、料层厚度、压差，x_{i max}为变量最大边界值。

5.根据权利要求2所述的水泥生料立磨变量跟踪控制方法，其特征在于：所述喂料饱和度作为被控主变量是在驱动电机负载率β＜0.8的情况下。

6.根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的水泥生料立磨变量跟踪控制方法，其特征在于：还包括监控变量，所述监控变量包括配料系统参数、窖炉相关参数、立磨附件参数、配套系统参数，其能够预测并提前调整运行参数来提高立磨运行的稳定性和安全性。

7.根据权利要求6所述的水泥生料立磨变量跟踪控制方法，其特征在于：还包括应急模块，应急模块能够根据应急预案设置有应急处置程序，给操作员、管理员留出分级授权窗口，以实现分级响应、分级处置。