CN113339307A - 基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水泥熟料生产领域，涉及基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法，包括如下步骤：步骤一，采集数据并进行滤波处理；步骤二，采用过量空气系数公式计算当前系统过量空气系数，结合滤波处理后的数据定位最佳过量空气系数目标值；步骤三，搭建关系模型并通过MPC算法计算最佳高温风机转速。本发明通过实时参数优化过量空气系数，进而控制高温风机转速，优化系统用风与煤、料匹配，实现降低高温风机电耗及窑系统煤耗的目的。

Description

基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法

技术领域

本发明属于水泥熟料生产领域，涉及基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法。

背景技术

过量空气系数是指实际空气量与煤完全燃烧时所需理论空气量之比，它是评价风煤配合是否恰当，进而指导操作、优化烧成工况的重要参数。一般预热器 C1出口CO含量小于0.04％，过量空气系数在范围值1.05-1.15之间，控制较优秀的过量空气系数在范围值1.05-1.08之间。

发明内容

为此，本发明提出了基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法，其具体技术方案如下：

基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法，包括如下步骤：

步骤一，采集数据并进行滤波处理；

步骤二，采用过量空气系数公式计算当前系统过量空气系数，结合滤波处理后的数据定位最佳过量空气系数目标值；

步骤三，搭建关系模型并通过MPC算法计算最佳高温风机转速。

进一步的，所述步骤一，具体包括如下步骤：

S1：采集数据，获取生产过程控制系统DCS实时秒级数据：窑喂料、高温风机电流、预热器C1出口的O₂含量和CO含量，获取全自动化验室检测小时级数据：入窑生料CaO及MgO百分含量；

S2：数据处理，对步骤S1采集的DCS数据进行均值滤波处理。

进一步的，所述步骤二，具体包括如下步骤：

S3：数据计算，将S2中的滤波值代入过量空气系数公式，计算当前系统过量空气系数，具体的，理论过量空气系数公式为：

因N₂在线分析仪无实时检测值，则将理论过量空气系数公式转化为当前系统过量空气系数公式，表达式为：

其中：V_CO2为生料分解生成CO2的体积量，m_s为生料折合熟料料耗系数， CaO^s为入窑生料中CaO的百分含量，MgO^s为入窑生料中MgO的百分含量， O₂为预热器C1出口O₂含量；

S4：结合预热器C1出口CO滤波值寻优动态过量空气系数目标值，即最佳过量空气系数目标值。

进一步的，所述步骤S4，具体为：

1)过量空气系数初始目标值为第一周期过量空气系数实时值，第二周期开始自寻优过量空气系数目标值；

2)第二周期结合预热器C1出口CO滤波值自优化过量空气系数目标值，当预热器C1出口CO滤波值大于所设阈值Q时，过量空气系数目标值在上一周期增加0.01，当预热器C1出口CO滤波值介于所设阈值Q之间时，定位最佳过量空气系数目标值，当预热器C1出口CO滤波值小于所设阈值Q时，过量空气系数目标值在上一周期降低0.01；所述过量空气系数目标值的调整周期为10分钟一次。

进一步的，所述步骤三，具体包括如下步骤：

S5：搭建过量空气系数与高温风机转速的关系模型，将最佳过量空气系数目标值写入模型目标参数，输出高温风机转速；

S6：写值与否逻辑判断：1)预热器C1出口在线分析仪CO、O₂含量仪表参数有无失真判别，失真不往控制系统DCS写值；2)系统断煤、断料判别，断煤断料不往控制系统DCS写值；3)其余均正常往下写值。

进一步的，所述步骤S6，具体为：

1)预热器C1出口分析仪数据O₂含量大于阈值W，CO含量大于阈值D，判定仪表参数失真，被识别到后控制器DCS不往下写值，报警提醒操作者联系现场岗位处理；

2)系统吨熟料产品高温风机耗电量不在范围值K之间，或者预热器C1出口分析仪数据O₂含量大于阈值W，判定为断料或断煤，控制器DCS不再往下写值。

本发明的优点：

本发明通过实时参数优化过量空气系数，进而控制高温风机转速，优化系统用风与煤、料匹配，实现降低高温风机电耗及窑系统煤耗的目的。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚明白，以下对本发明作进一步详细说明。

本发明的基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法，包括如下步骤：

步骤一，采集数据并进行滤波处理；

步骤二，采用过量空气系数公式计算当前系统过量空气系数，结合预热器 C1出口CO滤波值定位最佳过量空气系数目标值；

步骤三，搭建关系模型并通过MPC算法计算最佳高温风机转速。

具体的，所述步骤一，具体包括：

S1：采集数据，获取生产过程控制系统DCS实时秒级数据：窑喂料、高温风机电流、预热器C1出口的O₂含量和CO含量，获取全自动化验室检测小时级数据：入窑生料CaO及MgO百分含量；

S2：数据处理，对步骤S1采集的DCS数据进行均值滤波处理。

所述步骤二，具体包括：

S3：数据计算，将S2中的滤波值代入过量空气系数公式，计算当前系统过量空气系数，具体的，理论过量空气系数公式为：

因N₂在线分析仪无实时检测值，则将理论过量空气系数公式转化为当前系统过量空气系数公式，表达式为：

其中：V_CO2为生料分解生成CO2的体积量，m_s为生料折合熟料料耗系数一般取1.62，CaO^s为入窑生料中CaO的百分含量，MgO^s为入窑生料中MgO 的百分含量，O₂为预热器C1出口O₂含量；

S4：结合预热器C1出口CO滤波值寻优动态过量空气系数目标值，即最佳过量空气系数目标值，所述优动态过量空气系数目标值的判别方法，具体为：

1)过量空气系数初始目标值为第一周期过量空气系数实时值，第二周期开始自寻优过量空气系数目标值；

2)第二周期结合预热器C1出口CO滤波值自优化过量空气系数目标值，当预热器C1出口CO滤波值大于0.04，即大于所设阈值时，过量空气系数目标值在上一周期增加0.01，当预热器C1出口CO滤波值介于所设阈值0.03-0.04之间时，定位最佳过量空气系数目标值，当预热器C1出口CO滤波值小于0.03，即小于所设阈值时，过量空气系数目标值在上一周期降低0.01。过量空气系数目标值的调整周期为10分钟一次。

所述步骤三，具体包括：

S5：搭建过量空气系数与高温风机转速的关系模型，将最佳过量空气系数目标值写入模型目标参数，输出高温风机转速；所述高温风机转速与预热器C1出口过量空气系数的增益为2，死时间为200s，时间常数为800s；

S6：写值与否逻辑判断：1)预热器C1出口在线分析仪CO、O₂含量仪表参数有无失真判别，失真不往控制系统DCS写值；2)系统断煤、断料判别，断煤断料不往控制系统DCS写值；3)其余均正常往下写值；

具体判别方法如下：

1)预热器C1出口分析仪数据O₂含量大于阈值3，CO含量大于阈值0.1，判定仪表参数失真，被识别到后控制器DCS不往下写值，报警提醒操作者联系现场岗位处理；

2)系统吨熟料产品高温风机耗电量不在范围值4.7-5.5kwh/t之间，或者预热器C1出口分析仪数据O₂含量大于阈值3，判定为断料或断煤，控制器DCS不再往下写值，报警提醒操作者介入处理。其中，所述高温风机耗电量＝风机电流滤波值A*电压KV*1.732*0.82/喂料滤波值*生料料耗系数1.62。

以上所述，仅为本发明的优选实施案例，并非对本发明做任何形式上的限制。虽然前文对本发明的实施过程进行了详细说明，对于熟悉本领域的人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。凡在本发明精神和原则之内所做修改、同等替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，采集数据并进行滤波处理；

步骤二，采用过量空气系数公式计算当前系统过量空气系数，结合滤波处理后的数据定位最佳过量空气系数目标值；

步骤三，搭建关系模型并通过MPC算法计算最佳高温风机转速。

2.如权利要求1所述的基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法，其特征在于，所述步骤一，具体包括如下步骤：

S1：采集数据，获取生产过程控制系统DCS实时秒级数据：窑喂料、高温风机电流、预热器C1出口的O₂含量和CO含量，获取全自动化验室检测小时级数据：入窑生料CaO及MgO百分含量；

S2：数据处理，对步骤S1采集的DCS数据进行均值滤波处理。

3.如权利要求2所述的基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法，其特征在于，所述步骤二，具体包括如下步骤：

S3：数据计算，将S2中的滤波值代入过量空气系数公式，计算当前系统过量空气系数，具体的，理论过量空气系数公式为：

因N₂在线分析仪无实时检测值，则将理论过量空气系数公式转化为当前系统过量空气系数公式，表达式为：

其中：V_CO2为生料分解生成CO2的体积量，m_s为生料折合熟料料耗系数，CaO^s为入窑生料中CaO的百分含量，MgO^s为入窑生料中MgO的百分含量，O₂为预热器C1出口O₂含量；

S4：结合预热器C1出口CO滤波值寻优动态过量空气系数目标值，即最佳过量空气系数目标值。

4.如权利要求3所述的基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法，其特征在于，所述步骤S4，具体为：

1)过量空气系数初始目标值为第一周期过量空气系数实时值，第二周期开始自寻优过量空气系数目标值；

2)第二周期结合预热器C1出口CO滤波值自优化过量空气系数目标值，当预热器C1出口CO滤波值大于所设阈值Q时，过量空气系数目标值在上一周期增加0.01，当预热器C1出口CO滤波值介于所设阈值Q之间时，定位最佳过量空气系数目标值，当预热器C1出口CO滤波值小于所设阈值Q时，过量空气系数目标值在上一周期降低0.01；所述过量空气系数目标值的调整周期为10分钟一次。

5.如权利要求3所述的基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法，其特征在于，所述步骤三，具体包括如下步骤：

S5：搭建过量空气系数与高温风机转速的关系模型，将最佳过量空气系数目标值写入模型目标参数，输出高温风机转速；

S6：写值与否逻辑判断：1)预热器C1出口在线分析仪CO、O₂含量仪表参数有无失真判别，失真不往控制系统DCS写值；2)系统断煤、断料判别，断煤断料不往控制系统DCS写值；3)其余均正常往下写值。

6.如权利要求5所述的基于过量空气系数控制水泥回转窑高温风机转速的方法，其特征在于，所述步骤S6，具体为：

1)预热器C1出口分析仪数据O₂含量大于阈值W，CO含量大于阈值D，判定仪表参数失真，被识别到后控制器DCS不往下写值，报警提醒操作者联系现场岗位处理；

2)系统吨熟料产品高温风机耗电量不在范围值K之间，或者预热器C1出口分析仪数据O₂含量大于阈值W，判定为断料或断煤，控制器DCS不再往下写值。