CN116328916B - 一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法，所述开路水泥磨包括辊压机和球磨机，包括步骤：S1检测水泥颗粒流经球磨机磨头和磨尾处的特征粒径组成数据，并计算不同特征粒径在总特征粒径中的占比；S2处理和分析磨头和磨尾处检测到的特征粒径组成数据，分别得到磨头和磨尾处的代表特征粒径；S3建立磨头和磨尾处的代表特征粒径软仪表模型，代表特征粒径软仪表模型利用算法优化开路水泥磨中各个组件的数据指标，提高代表特征粒径的占比；S4调节开路水泥磨中各个组件的数据指标至优化后的数据指标，实现与比表面积匹配的水泥研磨。本发明用于提高水泥研磨质量和平衡辊压机和球磨机的做功功效。

Description

一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法和系统

技术领域

本发明属于水泥生产工艺领域，具体涉及一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法和系统。

背景技术

水泥粉磨是水泥“两磨一烧”工艺最后一道工序，目前95%以上水泥磨采用辊压机+球磨机联合粉磨系统进行过程生产，并且多数采用开路水泥粉磨技术，它具有出磨水泥粒度分布宽、工艺简单、设备少、占地面积小、投资省等优点，但生产过程控制由于缺乏有效的质量检测手段，导致整个系统的控制无法实现完整的自动控制，完全依赖于人工的操作经验和人工检测的质量数据，不同操作人员对系统的认知不统一，加上水泥磨不同于立磨，存在大时滞、非线性、不连续等特点，使得水泥磨生产过程中难以实现自动优化控制。

近年来，随着先进控制软件的出现，解决了一部分回路的自动控制，比如喂料量、磨头风机、磨尾风机、液压推杆，但是涉及质量的控制回路一直未有突破。整体流程的半自动化控制、部分人工的操作误差和水泥磨组件做功功效的分配不平衡问题影响着水泥生产的质量和成本。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本发明提出了一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法和系统，用于开路水泥磨系统的自动化控制和平衡开路水泥磨系统中组件的做功功效，实现水泥生产的质量提高和成本降低。

本发明采用技术方案为：

一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法，所述开路水泥磨包括辊压机和球磨机，包括步骤：

S1 检测水泥颗粒流经球磨机磨头和磨尾处的特征粒径组成数据，并计算不同特征粒径在总特征粒径中的占比；

S2 处理和分析磨头和磨尾处检测到的特征粒径组成数据，分别得到磨头和磨尾处的代表特征粒径；

S3 建立磨头和磨尾处的代表特征粒径软仪表模型，代表特征粒径软仪表模型利用算法优化开路水泥磨中各个组件的操作参数，以提高代表特征粒径的占比；

S4 调节开路水泥磨中各个组件的操作参数至优化后的操作参数，实现与比表面积匹配的水泥研磨。

作为优选，所述步骤S1中，特征粒径组成数据包括多个区间范围内的特征粒径数据。

作为优选，所述步骤S2中，包括步骤：

S2.1 对磨头和磨尾处的特征粒径组成数据通过均值滤波获取综合样数据；

S2.2 对综合样数据与磨头和磨尾处水泥的比表面积数据进行时间轴对齐；

S2.3 编制灰色关联度分析算法分析综合样数据与磨头和磨尾处水泥颗粒的比表面积数据，获得综合样数据与磨头和磨尾处水泥颗粒的比表面积数据的关联关系；

S2.4 依据关联关系选取磨头和磨尾处的水泥颗粒的预设比表面积所关联的特征粒径作为代表特征粒径。

作为优选，所述磨头处的代表特征粒径为最佳平衡辊压机与球磨机做功功效的特征粒径；

所述磨尾处的代表特征粒径为最佳反映水泥比表面积大小的特征粒径。

作为优选，所述步骤S3中，包括步骤：

S3.1 调节组件的操作参数，检测磨头和磨尾的特征粒径组合数据；

S3.2 根据组件的操作参数和对应的特征粒径组合数据建立代表特征粒径与组件的操作参数的关联关系，并作为代表特征粒径软仪表模型。

S3.3 根据代表特征粒径的占比矫正使占比减少的所调节的操作参数，保留使占比增加的所调节的操作参数。

作为优选，所述步骤S3中，还包括步骤：

步骤S3.4 选取多个组件的操作参数，计算辊压机与球磨机做功功效，通过编制算法对辊压机与球磨机做功功效进行平衡性优化，获得辊压机与球磨机的最佳平衡时的做功功效。

一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制系统，对由辊压机和球磨机组成的联合粉磨的开路水泥磨系统进行控制和调整，其特征在于，

包括在线粒度仪检测单元，代表特征粒径选取单元，特征粒径软仪表模型单元，代表特征粒径自优化单元，开路水泥磨自动控制单元；

所述在线粒度仪检测单元执行步骤：

检测水泥颗粒流经球磨机磨头和磨尾处的特征粒径组成数据，并计算不同特征粒径在总特征粒径中的占比；

所述代表特征粒径选取单元执行步骤：

处理和分析磨头和磨尾处检测到的特征粒径组成数据，分别得到磨头和磨尾处的代表特征粒径；

所述特征粒径软仪表模型单元执行步骤：

建立磨头和磨尾处的代表特征粒径软仪表模型，代表特征粒径软仪表模型利用算法优化开路水泥磨中各个组件的操作参数，提高代表特征粒径的占比；

所述代表特征粒径自优化单元执行步骤：

对辊压机和球磨机中的组件的操作参数进行算法优化以获得辊压机与球磨机的做功功效的平衡；

所述开路水泥磨自动控制单元执行步骤：

调节开路水泥磨中各个组件的操作参数至优化后的操作参数，实现与比表面积匹配的水泥研磨。

作为优选，所述在线粒度仪检测单元包括两个分别检测磨头和磨尾处特征粒径组成数据的在线粒度监测仪。

作为优选，所述开路水泥磨系统中的组件包括循环风机、磨头风机和磨尾风机。

作为优选，代表特征粒径软仪表模型包括多个子模型，所述子模型为单个组件的操作参数调节特征粒径的子模型，多个所述子模型包括磨头-循环风机模型、磨头-辊压机模型、磨尾-循环风机模型和磨尾-磨尾风机模型。

本发明的有益效果包括：本发明对开路水泥磨在水泥生产过程中的水泥的特征粒径进行机器检测，并将系统中的组件与检测到的特征粒径进行关系关联，最后通过调节组件的操作参数实现水泥的自动化控制生产，避免了传统的水泥的比表面积的人工检测。进一步的，水泥生产中的特征粒径通过在线粒度监测仪获得，能够获得优于人工的大量和准确的水泥颗粒数据，并对大量数据进行算法分析以获得流经不同组件水泥的特征粒径的优选值。更进一步的，建立系统中组件关于水泥的特征粒径的关联模型，能够直观的调节操作参数来观测到水泥颗粒大小的影响，并且通过算法优化各个水泥特征粒径的关联模型，以获得开路水泥磨的系统中辊压机和球磨机的做功功效平衡，降低开路水泥磨系统的做功损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本发明中开路水泥磨智能控制方法的流程图，

附图2为本发明中获取代表特征粒径的方法流程图，

附图3为本发明中建立代表特征粒径软仪表模型的方法流程图，

具体实施实例

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参考附图1至附图3，本实施例中的一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法，包括步骤：

一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法，开路水泥磨包括辊压机和球磨机，包括步骤：

S1 检测水泥颗粒流经球磨机磨头和磨尾处的特征粒径组成数据，并计算不同特征粒径在总特征粒径中的占比；

其中，特征粒径组成数据包括多个区间范围内的特征粒径数据。本实施例中，每15min取样检测一次，检测球磨机中入磨与出磨水泥的颗粒组成，颗粒组成通过特征粒径表示，检测的特征粒径的范围主要包括特征粒径>45μm，特征粒径>80μm，特征粒径<3μm，特征粒径处于3~32μm范围，特征粒径处于16~24μm范围，特征粒径处于32~64μm范围。

S2 处理和分析磨头和磨尾处检测到的特征粒径组成数据，分别得到磨头和磨尾处的代表特征粒径；磨头处的代表特征粒径为最佳平衡辊压机与球磨机做功功效的特征粒径；磨尾处的代表特征粒径为最佳反映水泥比表面积大小的特征粒径。本实施例中，磨头处的代表特征粒径选取为45μm，磨尾处的代表特征粒径选取为3-32μm范围。

步骤S2中，包括步骤：

S2.1 磨头和磨尾处的特征粒径组成数据通过均值滤波获取综合样数据；筛除不合理的检测数据；

S2.2 对综合样数据与磨头和磨尾处水泥的比表面积数据进行时间轴对齐；获得在同一时间下的水泥颗粒的特征粒径组成数据和比表面积数据，以方便后续建立特征粒径组成数据和比表面积数据的关联关系。

S2.3 编制灰色关联度分析算法分析综合样数据与磨头和磨尾处水泥颗粒的比表面积数据，获得综合样数据与磨头和磨尾处水泥颗粒的比表面积数据的关联关系；

S2.4 依据关联关系选取磨头和磨尾处的水泥颗粒的预设比表面积所关联的特征粒径作为代表特征粒径。根据所要求的预设比表面积来获得对应的磨头和磨尾处的水泥颗粒的代表特征粒径。用于代替比表面积来进行后续数据处理。

S3 建立磨头和磨尾处的代表特征粒径软仪表模型，代表特征粒径软仪表模型利用算法优化开路水泥磨中各个组件的操作参数，以提高代表特征粒径的占比；磨头和磨尾处的代表特征粒径的大小反映了辊压机和球磨机的做功功效，磨头和磨尾处的代表特征粒径就越小，反映了对应的辊压机和球磨机参与的做功功效越多，通过调节系统中组件的操作参数以改变磨头和磨尾处的特征粒径，来平衡辊压机和球磨机之间的做功功效，以降低开路水泥磨消耗。

步骤S3中，包括步骤：

S3.1 调节开路水泥磨中组件的操作参数，检测磨头和磨尾的特征粒径组合数据；调节循环风机、磨头风机和磨尾风机各自的转速，并通过在线粒度监测仪检测流经球磨机磨头和磨尾处的特征粒径数据，以获得对应的特征粒径组合数据。

S3.2 根据组件的操作参数和对应的特征粒径组合数据建立代表特征粒径与组件的操作参数的关联关系，并作为代表特征粒径软仪表模型。本实施例中确定磨头和磨尾处的选定的代表特征粒径与开路水泥磨系统中循环风机、磨头风机和磨尾风机等组件的关联关系。

S3.3 根据代表特征粒径软仪表模型来纠正使代表特征粒径的占比减少的所调节的操作参数，保留使代表特征粒径的占比增加的所调节的操作参数。

进一步的，步骤S3中，还包括步骤：

步骤S3.4 选取多个组件的操作参数，计算辊压机与球磨机做功功效，通过编制算法对辊压机与球磨机做功功效进行平衡性优化，获得辊压机与球磨机的最佳平衡时的做功功效。从辊压机中流出的水泥颗粒紧接着流经球磨机磨头处，且球磨机处理后的水泥颗粒从球磨机磨尾处流出，因此对球磨机的磨头磨尾处特征粒径进行检测和分析，能够反应辊压机和球磨机的做功功效，并且有利于平衡辊压机和球磨机的做功功效。

S4 调节开路水泥磨中各个组件的操作参数至优化后的操作参数，实现与比表面积匹配的水泥研磨。选取有利于提高代表特征粒径占比的开路水泥磨中组件的操作参数作为开路水泥磨系统的操作参数以提高开路水泥磨系统中水泥生产的质量和降低系统做功功效，在磨头处选取能够优化辊压机和球磨机的做功功效平衡的特征数据作为代表特征粒径，和在磨尾处选取水泥颗粒大小符合预期的特征数据作为代表特征粒径。

一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制系统，对由辊压机和球磨机组成的联合粉磨的开路水泥磨系统进行控制和调整，

包括在线粒度仪检测单元，代表特征粒径选取单元，特征粒径软仪表模型单元，代表特征粒径自优化单元，开路水泥磨自动控制单元；

在线粒度仪检测单元执行步骤：

检测水泥颗粒流经球磨机磨头和磨尾处的特征粒径组成数据，并计算不同特征粒径在总特征粒径中的占比；

代表特征粒径选取单元执行步骤：

处理和分析磨头和磨尾处检测到的特征粒径组成数据，分别得到磨头和磨尾处的代表特征粒径；

特征粒径软仪表模型单元执行步骤：

建立磨头和磨尾处的代表特征粒径软仪表模型，代表特征粒径软仪表模型利用算法优化开路水泥磨中各个组件的操作参数，以提高代表特征粒径的占比；

代表特征粒径自优化单元执行步骤：

对辊压机和球磨机中的组件的操作参数进行算法优化以获得辊压机与球磨机的做功功效的平衡；

开路水泥磨自动控制单元执行步骤：

调节开路水泥磨中各个组件的操作参数至优化后的操作参数，实现与比表面积匹配的水泥研磨。

本实施例中，在线粒度仪检测单元包括两个分别检测磨头和磨尾处特征粒径组成数据的在线粒度监测仪。开路水泥磨系统中的组件包括循环风机、磨头风机和磨尾风机。

代表特征粒径软仪表模型包括多个子模型，子模型为单个组件的操作参数调节特征粒径的子模型，多个子模型包括磨头-循环风机模型、磨头-辊压机模型、磨尾-循环风机模型和磨尾-磨尾风机模型。

本实施例中，对于球磨机在磨头和磨尾处的代表特征粒径软仪表模型中的多个子模型，它们中的单个组件的操作参数调节特征粒径的关联关系表示如下：

对于磨头-循环风机模型，循环风机的转速增大，磨头处的45um的特征粒径占比提高。

对于磨头-辊压机模型，辊压机的电流增大，磨头处的45um的特征粒径占比降低。

对于磨尾-循环风机模型，循环风机的转速增大，磨尾处的3μm~32μm范围的特征粒径占比降低。

对于磨尾-磨尾风机模型，辊压机的电流增大，磨尾处的3μm~32μm范围的特征粒径占比提高。

开路水泥磨自动控制单元用于调节组件的操作参数至优化值，以提高系统的生产质量和降低做功功效。其中在开路水泥磨系统中，开路水泥磨自动控制单元包含对喂料量、液压推杆、循环风机、磨头风机、磨尾风机的回路自动控制。对于喂料量，小仓仓重低于目标值时，增加喂料量；对于液压推杆，通过液压推杆的开度控制辊压机电流，使得循环斗提电流不超最大电流和小仓不低于下限值；对于循环风机，循环风机转速调节入磨45μm特征粒径占比和出磨3μm~32um范围特征粒径占比；对于磨头风机，磨头风机转速控制磨头风机电流；对于磨尾风机，磨尾风机转速控制磨尾3μm~32um范围特征粒径占比、磨头负压和出磨水泥温度。

通过在线粒度仪检测磨头磨尾特征粒径数据，用特征粒径替代传统的比表面积，以提供以特征粒径形式的大量水泥颗粒数据，大量特征粒径数据可以直接用于和组件的操作参数建立关联关系，以简化控制流程，还提供丰富的检测数据用于算法优化，最后实现系统的全自动化控制。利用算法自动优化特征粒径目标范围，通过特征粒径平衡辊压机、球磨机做功，以保持辊压机产出做功功效适度的特征粒径，并且该特征粒径的水泥颗粒在球磨机适度的做功功效下能产出符合要求的水泥。本发明可以自动优化特征粒径目标范围，优化辊压机、球磨机做功功效，在保证质量的前提，实现磨机产能最大化，助力企业节能减排，降本增效。

以上实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法，所述开路水泥磨包括辊压机和球磨机，其特征在于，包括步骤：

S1 检测水泥颗粒流经球磨机磨头和磨尾处的特征粒径组成数据，并计算不同特征粒径在总特征粒径中的占比；

S2 处理和分析磨头和磨尾处检测到的特征粒径组成数据，分别得到磨头和磨尾处的代表特征粒径，磨头处的代表特征粒径为最佳平衡辊压机与球磨机做功功效的特征粒径，磨尾处的代表特征粒径为最佳反映水泥比表面积大小的特征粒径；

S3 建立磨头和磨尾处的代表特征粒径软仪表模型，代表特征粒径软仪表模型利用算法优化开路水泥磨中各个组件的操作参数，以提高代表特征粒径的占比；

S4 调节开路水泥磨中各个组件的操作参数至优化后的操作参数，实现与比表面积匹配的水泥研磨；

所述步骤S2中，包括步骤：

S2.1 对磨头和磨尾处的特征粒径组成数据通过均值滤波获取综合样数据；

S2.2 对综合样数据与磨头和磨尾处水泥的比表面积数据进行时间轴对齐；

S2.3 编制灰色关联度分析算法分析综合样数据与磨头和磨尾处水泥颗粒的比表面积数据，获得综合样数据与磨头和磨尾处水泥颗粒的比表面积数据的关联关系；

S2.4 依据关联关系选取磨头和磨尾处的水泥颗粒的预设比表面积所关联的特征粒径作为代表特征粒径；

所述步骤S3中，包括步骤：

S3.1 调节组件的操作参数，检测磨头和磨尾的特征粒径组合数据；

S3.2 根据组件的操作参数和对应的特征粒径组合数据建立代表特征粒径与组件的操作参数的关联关系，并作为代表特征粒径软仪表模型；

S3.3 根据代表特征粒径的占比矫正使占比减少的所调节的操作参数，保留使占比增加的所调节的操作参数。

2.如权利要求1所述的一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，特征粒径组成数据包括多个区间范围内的特征粒径数据。

3.如权利要求1所述的一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，还包括步骤：

步骤S3.4 选取多个组件的操作参数，计算辊压机与球磨机做功功效，通过编制算法对辊压机与球磨机做功功效进行平衡性优化，获得辊压机与球磨机的最佳平衡时的做功功效。

4.一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制系统，用于执行如权利要求1~3任一项所述的一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制方法，对由辊压机和球磨机组成的联合粉磨的开路水泥磨系统进行控制和调整，其特征在于，

包括在线粒度仪检测单元，代表特征粒径选取单元，特征粒径软仪表模型单元，代表特征粒径自优化单元，开路水泥磨自动控制单元；

所述在线粒度仪检测单元执行步骤：

检测水泥颗粒流经球磨机磨头和磨尾处的特征粒径组成数据，并计算不同特征粒径在总特征粒径中的占比；

所述代表特征粒径选取单元执行步骤：

处理和分析磨头和磨尾处检测到的特征粒径组成数据，分别得到磨头和磨尾处的代表特征粒径；

所述特征粒径软仪表模型单元执行步骤：

建立磨头和磨尾处的代表特征粒径软仪表模型，代表特征粒径软仪表模型利用算法优化开路水泥磨中各个组件的操作参数，提高代表特征粒径的占比；

所述代表特征粒径自优化单元执行步骤：

对辊压机和球磨机中的组件的操作参数进行算法优化以获得辊压机与球磨机的做功功效的平衡；

所述开路水泥磨自动控制单元执行步骤：

调节开路水泥磨中各个组件的操作参数至优化后的操作参数，实现与比表面积匹配的水泥研磨。

5.如权利要求4所述的一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制系统，其特征在于，所述在线粒度仪检测单元包括两个分别检测磨头和磨尾处特征粒径组成数据的在线粒度监测仪。

6.如权利要求4所述的一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制系统，其特征在于，所述开路水泥磨系统中的组件包括循环风机、磨头风机和磨尾风机。

7.如权利要求6所述的一种基于在线粒度监测仪的开路水泥磨控制系统，其特征在于，代表特征粒径软仪表模型包括多个子模型，所述子模型为单个组件的操作参数调节特征粒径的子模型，多个所述子模型包括磨头-循环风机模型、磨头-辊压机模型、磨尾-循环风机模型和磨尾-磨尾风机模型。