CN202486576U

CN202486576U - 水泥生料配料控制装置

Info

Publication number: CN202486576U
Application number: CN201120353847XU
Authority: CN
Inventors: 马明亮; 杨临风; 文凯; 田英; 鲁笑天
Original assignee: Beijing Kai Sheng Building Materials Engineering Co Ltd
Current assignee: Beijing Kai Sheng Building Materials Engineering Co Ltd; Beijing Triumph Building Materials Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2021-09-20

Abstract

一种水泥生料配料控制装置，包括顺序连接的配料库、喂料机、传送皮带、生料磨、取样器、X射线荧光分析仪、计算机及其中嵌入的功能模块和微机喂料系统，功能模块由数据采集单元、数据存储单元、初始原料配比计算单元、数据分析单元和生料率值自动控制单元组成，由初始原料配比计算单元或生料率值自动控制单元计算出原料配比值并传送给微机喂料系统，由微机喂料系统控制喂料机按该原料配比值进行喂料。本实用新型可以直接控制出磨生料的率值，有利于生料成分的稳定，从而稳定窑的煅烧，提高水泥熟料的质量。

Description

水泥生料配料控制装置

技术领域：

本实用新型属于计算机技术、自动控制技术和水泥生产领域，具体涉及到水泥生料配料工艺中的一种生料配料控制装置。

背景技术：

生料配料控制是干法水泥生产线实施水泥质量控制和保证窑稳定运转的重要环节，进行生料配料控制的目的是为了保证熟料三个率值的稳定。为了达到这个目的，水泥企业在原料计量、成分分析方面均有设备投入，采用计算机控制生料配料就成为了水泥企业生料配料控制的发展方向。

近年来，我国冀东、江西等大中型水泥企业先后从国外引进了生料配料控制系统，这些生料配料控制系统，确实技术先进；但要投资数百万元人民币，设备对工作条件及操作人员素质要求高；由于技术保密，关键性技术资料缺乏，使技术难以得到全面掌握，设备维修困难，不适宜在国内普遍推广。

随着我国水泥工业的迅速发展，研制开发适合国情的生料配料控制系统，已成为一项迫切需要解决的课题。目前众多水泥厂仍然采用人工化学分析方法或钙铁分析仪测定出磨生料中CaO、Fe₂O₃含量，与所控制的指标进行比较，然后根据操作工人的经验判断出石灰石、粘土、铁粉等原料的调整比例，再将该比例人工输入到微机喂料系统中，从而进行生料配料控制。这种简便、快捷的控制方法在原料成分比较稳定的前提下，可以保证出磨生料成分的稳定。但随着计算机的普及和科技水平的提高，该方法存在以下缺点：

1.控制方法与配料系统不平衡

目前，微机喂料在我国水泥工业已得到广泛地推广应用，绝大多数水泥厂都拥有生料微机喂料设备，使生料喂料控制更加便利与准确，微机喂料系统使我国水泥工业自动化技术水平上了一个新台阶。但在自动化程度高、计量准确的配料系统中，仍然运用钙铁控制的方法进行调控，即：当原料成分发生波动时，操作工人只能凭借自己的经验调整原料的比例，由于人为输入的比例不合适或不准确，往往使原本精确的配料系统发生较大的误差。显然，这种方法完全阻碍了自动化控制的发展，并给系统带来了较大的误差，已不能满足众多水泥厂的要求。

2.生料的化学成分要稳定

仅凭测定生料中CaO、Fe₂O₃含量来判断生料的合格率是不科学的，由于未考虑SiO₂、Al₂O₃的控制，随着原料的SiO₂、Al₂O₃变化，生料率值易发生较大的波动，无法满足生料配料要求。

随着计算机技术的发展，开发一种新型的生料配料控制系统，可以弥补上述不足之处。这种新型水泥生料配料控制系统，可以用计算机接收出磨生料CaO、Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃等多个化学成分值和出磨生料率值，并与生料率值控制指标进行比较，如果两者之间存在误差，计算机将进行生料配比调整，算出新的配比并传送给微机喂料系统。这种新型水泥生料配料控制系统，可以直接控制出磨生料的率值，有利于生料成分的稳定，从而稳定窑的煅烧，提高熟料的质量。

实用新型内容：

本实用新型的目的，在于提供一种水泥生料配料控制装置，以此来保证熟料三率值的稳定。

本实用新型水泥生料配料控制装置，包括顺序连接的配料库、喂料机、传送皮带、生料磨、取样器、X射线荧光分析仪、计算机及其中嵌入的功能模块和微机喂料系统，其特征在于，所述功能模块由数据采集单元、数据存储单元、初始原料配比计算单元、数据分析单元和生料率值自动控制单元组成，所述数据采集单元接收通过计算机输入系统录入的数据一、X射线荧光分析仪传送的数据二和微机喂料系统传送的数据三并将这些数据传送到数据存储单元分类存储；初始原料配比计算单元调用数据存储单元中的数据一，计算出初始原料配比值和生料率值目标值；数据分析单元调用数据存储单元中的数据二与生料率值目标值进行对比并做出判断，将结果传送给生料率值自动控制单元，由初始原料配比计算单元或生料率值自动控制单元计算出原料配比值并传送给微机喂料系统，由微机喂料系统控制喂料机按该原料配比值进行喂料。

其中，所述数据采集单元接收的计算机输入系统录入的数据一包括各原料化学成分、煤灰的化学成分、煤的工业分析数据以及熟料要求的三率值目标值和热耗值。

所述数据采集单元接收的X射线荧光分析仪传送的数据二包括出磨生料各氧化物的含量和出磨生料三率值。

所述数据采集单元接收的微机喂料系统传送的数据三包括各原料喂料机瞬时流量和累计流量值。

所述数据分析单元将数据二中出磨生料三率值和生料三率值目标值进行对比，求出两者的偏差后，并判断该偏差是否在设定的范围内。

所述数据存储单元将数据一输出给初始原料配比计算单元。

所述初始原料配比计算单元装载有原料配比算法，利用数据一计算得到初始各种原料的配比值。

所述数据分析单元判断所述偏差超过设定的范围，将该偏差及偏差微分量输出给生料率值自动控制单元。

所述生料率值自动控制单元装载有公知的Sugeno型模糊推理算法，利用所述率值偏差及偏差微分量计算得到各原料的调整配比值。

所述数据采集单元接受的数据三通过计算机的显示系统显示。

采用以上设计，本实用新型具有以下优点：

1、计算机与X射线荧光分析仪通过TCP/IP协议进行了连接，可以自动获得出磨生料CaO、Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃等多个化学成分分析值和出磨生料三率值；

2、系统可根据各原料化学成分及工艺要求的熟料三率值自动进行配料计算，系统可进行三组份、四组份、多组份的配料设计和计算。

3、根据出磨生料率值与生料目标值之间的偏差，并考虑各原料的配比限制、率值的权重等因素，系统可以进行优化计算，算出各原料下一周期新的喂料配比。

4、系统可以与X射线荧光分析仪和微机喂料系统进行数据通讯，并能采集和存储大量的生产数据和质量数据。系统可以对这些宝贵的数据进行分析处理，为企业的生产管理者提供快速准确的各类管理报表，使得企业的生产管理达到现代化的信息化管理水平。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为本实用新型装置中功能模块的基本构成图。

具体实施方式：

如图1所示，本实用新型水泥生料配料控制装置包括配料库1、喂料机2、传送皮带3、生料磨4、取样器5、X射线荧光分析仪6、计算机7、嵌入计算机中的功能模块8和微机喂料系统9。配料库1包括水泥生产所用各原料的配料库，例如石灰石配料库、粘土配料库、砂岩配料库、铁粉配料库及其他多个辅助料配料库。每台配料库下装有喂料机2，各种原料按一定配比经过喂料机2称重后，经传送皮带3送至生料磨4。取样器5每隔一段时间(如60分钟)提取少量出磨生料(由石灰质原料、黏土质原料及少量校正原料按比例配合，粉磨到一定细度的物料，称为水泥生料)并将其送入X射线荧光分析仪6来进行生料的各种化学成分的快速分析。图中，X射线荧光分析仪6与计算机7通过TCP/IP协议进行了可靠的物理连接，这样，X射线荧光分析仪6在成分分析后，可以自动将分析结果(出磨生料中各种氧化物含量以及出磨生料三率值)及相应标识传送至加载于计算机7的功能模块8中进行处理，获得下一周期的原料配比值。同时，计算机7通过OPC工业标准与微机喂料系统9进行可靠的连接，将下一周期的原料配比值传送给微机喂料系统9控制喂料机2进行喂料。系统所用计算机7为带有网卡的普通台式计算机，其中至少装载Windows操作系统、MS office办公软件系统和.net环境，并具有键盘、鼠标等输入系统；嵌入计算机中的功能模块8为装载于计算机7上的功能性模块。

图2显示了该功能模块8的基本构成，包括数据采集单元81，数据存储单元82，初始原料配比计算单元83，数据分析单元84和生料率值自动控制单元85。数据采集单元81接收操作员通过计算机输入系统录入的数据(数据一)，包括各原料化学成分、煤灰的化学成分、煤的工业分析数据(用这个数据来计算煤灰的掺入量，在计算初始配比时会用到这一数据)以及熟料要求的三率值目标值(石灰石饱和系数KH、硅酸率SM、铝氧率IM)和热耗值。数据采集单元81也接收X射线荧光分析仪6向计算机7传送的数据(数据二)，包括出磨生料各化学成分分析值(各氧化物的含量)和出磨生料三率值，同时接收微机喂料系统9向计算机7传送的数据(数据三)，包括各原料喂料机瞬时流量和累计流量值，这些值都可以在计算机操作界面(计算接显示系统)上进行显示，数据三的显示还可以监视喂料机是否正常喂料。数据采集单元81会将采集到的数据传送到数据存储单元82，数据存储单元82将采集到的各类数据分类存到数据库中。初始原料配比计算单元83中装载有原料配比算法(遗传算法，通过各原料化学成分、煤灰化学成分、煤的工业分析数据、熟料的三率值及热耗值折算成原料配比)，利用数据存储单元82存储的录入数据一计算得到初始各种原料的配比值(重量)和生料三率值目标值(数据一中的是熟料的目标三率值，初始原料配比计算单元83由输入的数据一得出生料三率值目标值)，并将原料配比数据传送给微机喂料系统9，进而控制喂料机2按各原料初始配比值进行第一次喂料。数据分析单元84将数据存储单元82存储的数据二进行率值偏差分析，将数据存储单元82中数据二中的出磨生料三率值和生料三率值目标值进行对比，求出两者的偏差后，如在设定的偏差范围内，则不进行配比调整，仍按当前原料配比进行下一周期喂料；如超过设定的偏差范围，则将该偏差及偏差微分量输出给生料率值自动控制单元85。生料率值自动控制单元85中装载有公知的Sugeno型模糊推理算法，利用数据分析单元84传输的率值偏差及偏差微分量计算得到各原料的调整配比值(重量)，并将该各原料配比数据传送给微机喂料系统9，进而控制喂料机2按各原料调整配比值进行下一周期喂料。

本实用新型水泥生料配料控制系统的工作程序如下：

人工启动控制过程，操作人员录入各原料化学成分、煤灰的化学成分、煤的工业分析数据以及熟料要求的三率值目标值和热耗值后，功能模块8的数据采集单元81将采集这些数据，并经过数据存储单元82，进入初始原料配比计算单元83，初始原料配比计算单元83会计算出一组原料原始配比和生料三率值目标值，微机喂料系统9会按此配比控制喂料机2进行原始原料的下料。取样器5隔一定时间(如1小时)后进行出磨生料采样，并将样本送入X射线荧光分析仪6进行出磨生料CaO、Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃等化学成分分析和出磨生料三率值分析，分析结果输入功能模块8的数据采集单元81，经过数据存储单元82和数据分析单元84，对率值偏差结果进行判断，如偏差在设定范围内，则将当前配比值输出到微机喂料系统9控制喂料机2进行喂料；如偏差超出设定范围，则进入生料率值自动控制单元85来计算下一周期原料的调整配比值，并将该配比值输出到微机喂料系统9控制喂料机2进行下一周期的各原料喂料。如此周而复始，系统进入自动控制状态。

利用本实用新型的水泥生料配料质量控制系统，可以获得出磨生料多种化学成分的分析值，从而直接控制出磨生料的率值，有利于生料成分和窑煅烧的稳定，提高熟料质量。该控制系统不仅能够实现生产的实时质量控制，而且还可以收集、储存大量的生产数据，使得企业的生产管理达到现代的信息化管理水平，使水泥生产真正实现生产控制自动化、生产管理信息化。系统具有明显的经济效益和社会效益，以及较高的推广价值。

Claims

1.一种水泥生料配料控制装置，包括顺序连接的配料库、喂料机、传送皮带、生料磨、取样器、X射线荧光分析仪、计算机及其中嵌入的功能模块和微机喂料系统，其特征在于，所述功能模块接收端分别与计算机输入系统、X射线荧光分析仪和微机喂料系统连接，输出端与微机喂料系统数据连接。

2.根据权利要求1所述水泥生料配料控制装置，其特征在于，所述功能模块与计算机的显示系统连接。