CN113606932B - 水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法和装置，方法包括以下步骤：计算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值；利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差；比较实时热效率参数计算标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据；入窑二次进风量的校正计算。本发明不仅成功解决了热效率模型参与现场实际计算时，随着生产持续进行，部分参数出现失配现象的问题，而且保证了热效率模型计算的准确性，提高了水泥熟料烧成过程中的热效率在线计算的准确性。

Description

水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法和装置

技术领域

本发明涉及一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法和装置，属于水泥生产线节能减排技术领域。

背景技术

水泥工业是我国国民经济的重要产业之一，建设智能化水泥工厂，提高水泥企业的数字化、智能化、绿色化水平，已经成为水泥生产行业的主要发展方向。

关注水泥熟料烧成过程，结合生产工艺，提高生产热效率是减少能耗、提高能源有效利用率的关键。生产过程的质平衡、热平衡和热效率是了解生产过程能源消耗的主要方法与途径。目前所研究的方向大多是以整体角度分析研究水泥熟料烧成过程的热效率，其中热效率模型参与现场实际计算时，随着生产持续进行，部分参数出现失配现象，导致水泥熟料烧成过程中存在热效率大幅降低的现象。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法和装置，能够保证热效率模型计算的准确性，提高水泥熟料烧成过程中的热效率。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供的一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法，包括以下步骤：

计算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值；

利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差；

比较实时热效率参数计算标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据；

入窑二次进风量的校正计算。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值，包括：

在固定时间内频繁操作水泥回转窑，导致热效率参数产生较大波动后采集偏差热效率参数；

采用标准差进行波动偏差分析，计算偏差热效率参数的质量阈值。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述进行波动偏差分析采用的标准差的计算公式为：

式中，S为标准差参数，n为参数数据个数，x_i为第i个数据，

代表n个数据均值。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差，包括：

采集与偏差热效率参数相同周期的水泥回转窑的实时热效率参数；

利用热效率模型计算实时热效率参数的标准差。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述计算实时热效率参数的标准差的计算公式为：

式中，S为标准差参数，n为参数数据个数，x_i为第i个数据，

代表n个数据均值。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述比较实时热效率参数计算标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据，包括：

如果实时热效率参数的标准差大于偏差热效率参数的质量阈值，则实时热效率参数数据可能存在问题，需要进一步判断是否采用当前数据参与热效率计算；

如果实时热效率参数的标准差小于偏差热效率参数的质量阈值，则采用实时热效率参数数据进行热效率计算。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述入窑二次进风量的校正计算，包括：

根据篦冷机的额定数据以及实时电流数据计算篦冷机进风量；

根据理想气体方程式，转换为标况下气体量；

根据篦冷机进风量，与热工报告入窑二次进风量建立比例关系，确定比例系数；

统计水泥回转窑正常状态的生产数据，得出正常状态下篦冷机冷却风机电流波动的范围；

根据确定的确定比例系数，计算冷却风机不同电流状态下二次进风量。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述根据篦冷机的额定数据以及实时电流数据计算篦冷机进风量，包括：

根据风机参数转换表，由现场风机电流连续时间段内均值计算风机风量：

考虑现场风机个数，计算篦冷机进风体积：

V_bljjf＝n×V₂ (3)

式中：V_bljjf—工况下的篦冷机进风体积,；V₁为风机额定进风量，V₂—工况下的单个风机进风量；I₁为风机额定电流，I₂为风机实时电流；n—风机个数。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述转换为标况下气体量的计算公式为：

式中：V—实际工况下的气体体积；V₀—标况下的气体体积；P—实际工况下气体压力与大气压力之和；P₀—标况下的气体压力；T—实际工况下的气体温度与标况下的温度之和；T₀—标况下的气体温度。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述确定确定比例系数k1的公式为：

V_0bljjf＝k₁×V_ec (5)

式中：V_0bljjf—标况下的篦冷机进风体积；V_ec—标况下的入窑二次进风气体量，；k₁—比例系数。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述水泥回转窑正常状态，包括：

生料下料稳定在375t/h—378t/h；

篦冷机正常调节篦速，不存在堆雪人等异常工况。

第二方面，本发明实施例提供的一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正装置，包括：

质量阈值计算模块，用于计算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值；

标准差计算模块，用于利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差；

比较模块，用于比较实时热效率参数计算标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据；

二次进风量校正计算模块，用于入窑二次进风量的校正计算。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述质量阈值计算模块，包括：

偏差热效率参数采集模块，用于在固定时间内频繁操作水泥回转窑，导致热效率参数产生较大波动后采集偏差热效率参数；

偏差分析模块，用于采用标准差进行波动偏差分析，计算偏差热效率参数的质量阈值。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述标准差计算模块，包括：

实时热效率参数采集模块，用于采集与偏差热效率参数相同周期的水泥回转窑的实时热效率参数；

热效率模型模块，用于利用热效率模型计算实时热效率参数的标准差。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述比较模块，具体用于：

如果实时热效率参数的标准差大于偏差热效率参数的质量阈值，则实时热效率参数数据可能存在问题，需要进一步判断是否采用当前数据参与热效率计算；

如果实时热效率参数的标准差小于偏差热效率参数的质量阈值，则采用实时热效率参数数据进行热效率计算。

如果实时热效率参数的标准差大于偏差热效率参数的质量阈值，则实时热效率参数数据可能存在问题，需要进一步判断是否采用当前数据参与热效率计算；

如果实时热效率参数的标准差小于偏差热效率参数的质量阈值，则采用实时热效率参数数据进行热效率计算。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述二次进风量校正计算模块，包括：

篦冷机进风量计算模块，用于根据篦冷机的额定数据以及实时电流数据计算篦冷机进风量；

标况气体量转换模块，用于根据理想气体方程式，转换为标况下气体量；

比例系数确定模块，用于根据篦冷机进风量，与热工报告入窑二次进风量建立比例关系，确定比例系数；

冷却风机电流波动模块，用于统计水泥回转窑正常状态的生产数据，得出正常状态下篦冷机冷却风机电流波动的范围；

二次进风量计算模块，用于根据确定的确定比例系数，计算冷却风机不同电流状态下二次进风量。

本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

本发明实施例的技术方案一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法，首先计算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值；其次利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差；然后比较实时热效率参数计算标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据；最后入窑二次进风量的校正计算。本发明不仅成功解决了热效率模型参与现场实际计算时，随着生产持续进行，部分参数出现失配现象的问题，而且保证了热效率模型计算的准确性，提高了水泥熟料烧成过程中的热效率在线计算的准确性。

利用本发明校正后的二次进风量进行热效率计算，不仅提高了参与热效率计算二次进风量的准确性，而且降低了参数出现失配现象的发生概率。

本发明能够有效的剔除热效率模型实时获取参数异常情况，提高了热效率在线计算的准确性。

附图说明：

图1是根据一示例性实施例示出的一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

图1是根据一示例性实施例示出的水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法，包括以下步骤：

计算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值；

利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差；

比较实时热效率参数计算标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据；

入窑二次进风量的校正计算。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值，包括：

在固定时间(如0.5小时)内频繁操作水泥回转窑，导致热效率参数产生较大波动后采集偏差热效率参数；

采用标准差进行波动偏差分析，计算偏差热效率参数的质量阈值。在实际生产过程中，计算出偏差热效率参数的质量阈值如下：

表1实时获取参量的质量阈值

作为本实施例一种可能的实现方式，所述进行波动偏差分析采用的标准差的计算公式为：

式中，S为标准差参数，n为参数数据个数，x_i为第i个数据，

代表n个数据均值。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差，包括：

采集与偏差热效率参数相同周期(当前计算周期及0.5h)的水泥回转窑的实时热效率参数；

利用热效率模型计算实时热效率参数的标准差。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述计算实时热效率参数的标准差的计算公式为：

式中，S为标准差参数，n为参数数据个数，x_i为第i个数据，

代表n个数据均值。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述比较实时热效率参数计算标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据，包括：

如果实时热效率参数的标准差大于偏差热效率参数的质量阈值，则实时热效率参数数据可能存在问题，需要进一步判断是否采用当前数据参与热效率计算；

如果实时热效率参数的标准差小于偏差热效率参数的质量阈值，则采用实时热效率参数数据进行热效率计算。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述入窑二次进风量的校正计算，包括：

根据篦冷机的额定数据以及实时电流数据计算篦冷机进风量；

根据理想气体方程式，转换为标况下气体量；

根据篦冷机进风量，与热工报告入窑二次进风量建立比例关系，确定比例系数；

统计水泥回转窑正常状态的生产数据，得出正常状态下篦冷机冷却风机电流波动的范围；

根据确定的确定比例系数，计算冷却风机不同电流状态下二次进风量。

利用校正后的二次进风量进行热效率计算，不仅提高了参与热效率计算二次进风量的准确性，而且降低了参数出现失配现象的发生概率。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述根据篦冷机的额定数据以及实时电流数据计算篦冷机进风量，包括：

表2风机参数转化表

根据风机参数转换表(如表2所示)，由现场风机电流连续时间段(如5 天)内均值计算风机风量：

考虑现场风机个数，计算篦冷机进风体积：

V_bljjf＝n×V₂ (3)

式中：V_bljjf—工况下的篦冷机进风体积,；V₁为风机额定进风量，V₂—工况下的单个风机进风量；I₁为风机额定电流，I₂为风机实时电流；n—风机个数。

作为本实施例一种可能的实现方式，由于各个系统的风机空气温度存在差异，故根据理想气体方程式，转换标况下气体量，所述转换为标况下气体量的计算公式为：

式中：V—实际工况下的气体体积；V₀—标况下的气体体积；P—实际工况下气体压力与大气压力之和；P₀—标况下的气体压力；T—实际工况下的气体温度与标况下的温度之和；T₀—标况下的气体温度。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述确定确定比例系数k1的公式为：

V_0bljjf＝k₁×V_ec (5)

式中：V_0bljjf—标况下的篦冷机进风体积；V_ec—标况下的入窑二次进风气体量；k₁—比例系数。

入窑二次进风气体量通过冷却风机电流，进行标况状态转换标况下气体量，最后通过比例系数，计算冷却风机不同电流状态下二次进风量，利用校正后的二次进风量进行热效率计算，不仅提高了参与热效率计算二次进风量的准确性，而且降低了参数出现失配现象的发生概率。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述水泥回转窑正常状态，包括：

生料下料稳定在375t/h—378t/h；

篦冷机正常调节篦速，不存在堆雪人等异常工况。

统计水泥回转窑的正常生产数据，即篦冷机正常生产的状态，1.生料下料稳定在375t/h—378t/h；2.篦冷机正常调节篦速，不存在堆雪人等异常工况。根据篦冷机正常生产的条件，统计连续5天时间生产数据，得出冷却风机电流正常生产状态下波动的范围。

图2是根据一示例性实施例示出的一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正装置的结构图。如图2所示，本发明实施例提供的一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正装置，包括：

质量阈值计算模块，用于计算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值；

标准差计算模块，用于利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差；

比较模块，用于比较实时热效率参数计算标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据；

二次进风量校正计算模块，用于入窑二次进风量的校正计算。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述质量阈值计算模块，包括：

偏差热效率参数采集模块，用于在固定时间内频繁操作水泥回转窑，导致热效率参数产生较大波动后采集偏差热效率参数；

偏差分析模块，用于采用标准差进行波动偏差分析，计算偏差热效率参数的质量阈值。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述标准差计算模块，包括：

实时热效率参数采集模块，用于采集与偏差热效率参数相同周期的水泥回转窑的实时热效率参数；

热效率模型模块，用于利用热效率模型计算实时热效率参数的标准差。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述比较模块，具体用于：

如果实时热效率参数的标准差大于偏差热效率参数的质量阈值，则实时热效率参数数据可能存在问题，需要进一步判断是否采用当前数据参与热效率计算；

如果实时热效率参数的标准差小于偏差热效率参数的质量阈值，则采用实时热效率参数数据进行热效率计算。

如果实时热效率参数的标准差大于偏差热效率参数的质量阈值，则实时热效率参数数据可能存在问题，需要进一步判断是否采用当前数据参与热效率计算；

如果实时热效率参数的标准差小于偏差热效率参数的质量阈值，则采用实时热效率参数数据进行热效率计算。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述二次进风量校正计算模块，包括：

篦冷机进风量计算模块，用于根据篦冷机的额定数据以及实时电流数据计算篦冷机进风量；

标况气体量转换模块，用于根据理想气体方程式，转换为标况下气体量；

比例系数确定模块，用于根据篦冷机进风量，与热工报告入窑二次进风量建立比例关系，确定比例系数；

冷却风机电流波动模块，用于统计水泥回转窑正常状态的生产数据，得出正常状态下篦冷机冷却风机电流波动的范围；

二次进风量计算模块，用于根据确定的确定比例系数，计算冷却风机不同电流状态下二次进风量。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述篦冷机进风量计算模块，具体用于：

根据风机参数转换表，由现场风机电流连续时间段内均值计算风机风量：

考虑现场风机个数，计算篦冷机进风体积：

V_bljjf＝n×V₂ (3)

式中：V_bljjf—工况下的篦冷机进风体积,；V₁为风机额定进风量，V₂—工况下的单个风机进风量；I₁为风机额定电流，I₂为风机实时电流；n—风机个数。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述转换为标况下气体量的计算公式为：

式中：V—实际工况下的气体体积；V₀—标况下的气体体积；P—实际工况下气体压力与大气压力之和；P₀—标况下的气体压力；T—实际工况下的气体温度与标况下的温度之和；T₀—标况下的气体温度。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述确定确定比例系数k1的公式为：

V_0bljjf＝k₁×V_ec (5)

式中：V_0bljjf—标况下的篦冷机进风体积；V_ec—标况下的入窑二次进风气体量，；k₁—比例系数。

计算冷却风机不同电流状态下二次进风量过程中，篦冷机冷却风机电流波动的范围为[Imin，Imax],当冷却风机电流均值超出[Imin，Imax]范围时，进行参数校正。

本发明采用基于实时获取参数的质量阈值进行参数评估与根据入窑二次进风软测量模型参数进行评估。对于保障水泥生产过程的热效率模型计算现场准确度具有重大意义。

本发明不仅成功解决了热效率模型参与现场实际计算时，随着生产持续进行，部分参数出现失配现象的问题，而且保证了热效率模型计算的准确性，提高了水泥熟料烧成过程中的热效率在线计算的准确性。

利用本发明校正后的二次进风量进行热效率计算，不仅提高了参与热效率计算二次进风量的准确性，而且降低了参数出现失配现象的发生概率。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法，其特征是，包括以下步骤：

计算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值；

利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差；

比较实时热效率参数标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据；

入窑二次进风量的校正计算；

利用校正后的二次进风量进行热效率计算；

所述入窑二次进风量的校正计算，包括：

根据篦冷机的额定数据以及实时电流数据计算篦冷机进风量；

根据理想气体方程式，转换为标况下气体量；

根据篦冷机进风量，与热工报告入窑二次进风量建立比例关系，确定比例系数；

统计水泥回转窑正常状态的生产数据，得出正常状态下篦冷机冷却风机电流波动的范围；

根据确定的比例系数，计算冷却风机不同电流状态下二次进风量。

2.根据权利要求1所述的水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法，其特征是，所述计算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值，包括：

在固定时间内频繁操作水泥回转窑，导致热效率参数产生较大波动后采集偏差热效率参数；

采用标准差进行波动偏差分析，计算偏差热效率参数的质量阈值。

3.根据权利要求1所述的水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法，其特征是，所述利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差，包括：

采集与偏差热效率参数相同周期的水泥回转窑的实时热效率参数；

利用热效率模型计算实时热效率参数的标准差。

4.根据权利要求1所述的水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正方法，其特征是，所述比较实时热效率参数标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据，包括：

如果实时热效率参数的标准差大于偏差热效率参数的质量阈值，则实时热效率参数数据可能存在问题，需要进一步判断是否采用当前数据参与热效率计算；

如果实时热效率参数的标准差小于偏差热效率参数的质量阈值，则采用实时热效率参数数据进行热效率计算。

5.一种水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正装置，其特征是，包括：

质量阈值计算模块，用于计算水泥回转窑频繁操作过程中偏差热效率参数的质量阈值；

标准差计算模块，用于利用热效率模型计算水泥回转窑的实时热效率参数标准差；

比较模块，用于比较实时热效率参数标准差和偏差热效率参数的质量阈值，确定进行水泥回转窑热效率计算的参数数据；

二次进风量校正计算模块，用于入窑二次进风量的校正计算；

利用校正后的二次进风量进行热效率计算；

所述二次进风量校正计算模块，包括：

篦冷机进风量计算模块，用于根据篦冷机的额定数据以及实时电流数据计算篦冷机进风量；

标况气体量转换模块，用于根据理想气体方程式，转换为标况下气体量；

比例系数确定模块，用于根据篦冷机进风量，与热工报告入窑二次进风量建立比例关系，确定比例系数；

冷却风机电流波动模块，用于统计水泥回转窑正常状态的生产数据，得出正常状态下篦冷机冷却风机电流波动的范围；

二次进风量计算模块，用于根据确定的比例系数，计算冷却风机不同电流状态下二次进风量。

6.根据权利要求5所述的水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正装置，其特征是，所述质量阈值计算模块，包括：

偏差热效率参数采集模块，用于在固定时间内频繁操作水泥回转窑，导致热效率参数产生较大波动后采集偏差热效率参数；

偏差分析模块，用于采用标准差进行波动偏差分析，计算偏差热效率参数的质量阈值。

7.根据权利要求5所述的水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正装置，其特征是，所述标准差计算模块，包括：

实时热效率参数采集模块，用于采集与偏差热效率参数相同周期的水泥回转窑的实时热效率参数；

热效率模型模块，用于利用热效率模型计算实时热效率参数的标准差。

8.根据权利要求5所述的水泥回转窑热效率在线计算参数的评估及校正装置，其特征是，所述比较模块，具体用于：

如果实时热效率参数的标准差大于偏差热效率参数的质量阈值，则实时热效率参数数据可能存在问题，需要进一步判断是否采用当前数据参与热效率计算；

如果实时热效率参数的标准差小于偏差热效率参数的质量阈值，则采用实时热效率参数数据进行热效率计算。

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