JPH05319877A - クリンカクーラ制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、プロセスの状態変化に対す
る安定度が高く、動特性の変化に対しても対応可能であ
り、しかも制御系の設計やゲイン調整が容易なクリンカ
クーラの制御装置及び方法を提供することにある。 【構成】 上述の目的を達成するために本発明では、ク
リンカクーラの制御装置において、キルン駆動電力検出
手段と、第１段グレートの動作速度を検出するグレート
動作速度検出手段と、前記第１段グレート下側の空気室
の圧力を検出する第１室圧力検出手段と、キルン駆動電
力の時間的変化量を演算するキルン駆動電力変化量演算
手段と、第１室圧力の時間的変化量を演算する第１室圧
力変化量演算手段と、第１室圧力と所定の目標値との差
を演算する第１室圧力偏差演算手段と、グレート動作速
度判断手段と、グレートの動作速度が所定の範囲内にあ
ると判断された場合に、ファジー推論により第１室圧力
が所定の目標値と成るようにグレートの動作速度の制御
量を演算するグレート動作速度決定手段と、グレートの
動作速度を制御するためのグレート制御手段とを具備す
る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セメント製造装置にお
けるクリンカクーラの制御装置及び方法に関し、特にク
リンカクーラのグレートの下側に区画、配置された冷却
空気のための空気室内の圧力が所定の目標値となるよう
に、グレートの動作速度を制御するクリンカクーラの制
御装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント製造プロセスは、大別して原料
となる石灰石、粘土、酸化鉄、珪砂等を一定の割合、粒
度で混合、粉砕する原料系と、この原料を高温下で焼成
しその直後に冷却空気で急冷してクリンカを生成する焼
成系と、このクリンカを粉砕して最終的な製品であるセ
メントを生産する仕上げ系とから成る。このうち焼成系
は、製品の品質に大きく影響を与える他、多量のエネル
ギを消費するので省エネルギの観点からもこの焼成系各
部の温度を適切に制御することが非常に重要な問題とな
っている。

【０００３】図１２を参照してこの焼成プロセスを以下
に説明する。原料系において調製された原料は、まずプ
レヒータタワー２に供給されここで余熱される。次いで
回転炉、いわゆるロータリキルン１においてバーナー６
により約１４５０゜Ｃの雰囲気中で加熱され半溶融状態
で焼成される。該ロータリキルン１で焼成された生成物
はクリンカと呼ばれる。このクリンカは前記ロータリキ
ルン１の下流に配置された冷却装置、いわゆるクリンカ
クーラ３で急冷され、仕上げ系に供給される。前記クリ
ンカクーラ３は、前後（図１２において左右）に所定の
周期で往復動作可能な一連の移動格子（以下グレートと
記す）５と、該グレート５の下側に区画設置された空気
室４と、ブロア等の冷却空気供給装置７とを具備した流
路により構成されている。該クリンカクーラ３に供給さ
れたクリンカは、前記グレート５の動作により同グレー
ト５上を順次出口の方（図１２において右の方向）へ移
動しながら、前記冷却空気供給装置７により供給されグ
レートの隙間から吹き出す冷却空気と直接接触して熱交
換しながら冷却される。例えば、前記ロータリキルン１
内で焼成されたクリンカは、約１３５０°Ｃでクリンカ
クーラ３に排出され、前記ロータリキルン１に最も近い
グレートである第１段グレートにおいて７５０゜Ｃ前後
に急冷され、最終的に約１５０゜Ｃに冷却されて該クリ
ンカクーラ３から排出され、仕上げ系に移送される。

【０００４】一方前記クリンカクーラ３内でクリンカと
熱交換して高温となった空気は、一部は焼成系に回収さ
れ、残りは外気に排気される。つまり、前記クリンカク
ーラ３において前記ロータリキルン１の近傍で熱交換し
た空気は、高温であるために熱回収経路８を通過して前
記ロータリキルン１の燃焼用の２次空気として同ロータ
リキルン１へ、或いは原料の余熱空気として熱回収経路
９により前記プレヒータタワー２に回収され、出口近傍
で熱交換した冷却空気は集塵装置１０により除塵されて
排気される。従って、省エネルギの観点からは、前記ロ
ータリキルン１及びプレヒータタワー２に回収される冷
却空気の温度を可能な限り高くするように制御すること
が必要であり、特に前記ロータリキルン１に回収される
２次空気は、同ロータリキルン１内の燃焼状態や温度分
布に直接影響を与えるために、単に高温と言うだけでは
なく、可能な限り一定に制御されなければならない。

【０００５】この冷却空気の温度、流量等の諸量は前記
グレート５上のクリンカ層厚、クリンカ粒度、クリンカ
温度等の変化により変動するが、主にクリンカ層厚の変
動に大きく依存していることが知られている。このクリ
ンカ層厚は、前記ロータリキルン１からのクリンカの排
出量と、前記クリンカクーラ３内のグレートの駆動速度
により決定される。クリンカ層厚をプロセスが作動して
いる間に直接測定することは困難であるが、このクリン
カ層厚が厚くなると、前記グレート５の下側に配置され
ている空気室４の圧力が高くなる関係があることが周知
となっている。そこでグレートの下側の空気室４の圧力
が所定の目標値で一定となるように、前記グレート５の
動作速度を制御することにより、グレート５上のクリン
カ層厚を制御する方法が採用されている。また、上述し
たように前記ロータリキルン１から前記クリンカクーラ
３に排出されるクリンカは、第１段グレート上において
１３５０゜Ｃから７５０゜Ｃ前後へと冷却され、ここに
おける冷却が最も大きいために、この第１段グレートの
動作速度の制御が特に重要となる。一方前記ロータリキ
ルン１からのクリンカ排出量は、前記ロータリキルン１
の駆動電力と関連しており、駆動電力が増加すると排出
量が減少し、反対に駆動電力が減少すると排出量が増加
する。従って、グレート上のクリンカ層厚を一定にに保
持するためには、このロータリキルン駆動電力を制御入
力として取込みクリンカの排出量を予測して前記第１段
グレート動作速度を制御する必要がある。

【０００６】従来技術としてはカスケード制御や、モデ
ル制御がなされてきた。カスケード制御は、制御対象を
１入力に対して１出力として扱うものであり、例えば、
第１段グレート下側の空気室の圧力を所定の目標値に維
持するために、この目標値に対して偏差がある場合に、
第１段グレート動作速度を操作する制御方法である。該
制御方法は制御系の設計及び調整が比較的容易であり、
種々の分野で応用されているが、１入力に対して１出力
として扱うためにプロセスの状態変化に対して制御系の
安定度が低く、セメント製造プロセス、特に系が複雑で
多数の制御変数が相互に関連する焼成系には向いていな
い。これに対してモデル制御は、制御対象を多入力に対
して多出力として扱うために制御系の安定度は高いが、
応答が最適値となる理想的な系、つまりモデルシステム
を設計することが困難であることや、ゲイン調整に時間
がかかる他、プラントの経年変化や原料の変化によるプ
ロセスの動特性の変化に対して弱いという欠点を有して
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題点に鑑み、プロセスの状態変化に対する安定度が高
く、動特性の変化に対しても対応可能であり、しかも制
御系の設計やゲイン調整が容易なクリンカクーラの制御
方法及び制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明では、複数段に連設された往復動作可能なク
リンカ受け用のグレート（移動格子）と、該複数段のグ
レートの下側に夫々対応して区画された複数の空気室と
を有したセメント製造装置のクリンカクーラの制御装置
において、ロータリキルンの駆動電力を検出するための
キルン駆動電力検出手段と、前記グレートのうちキルン
に最も近く配置された第１段グレートの動作速度を検出
するためのグレート動作速度検出手段と、前記空気室の
うち前記第１段グレート下側の空気室の圧力（第１室圧
力）を検出するための第１室圧力検出手段と、前記キル
ン駆動電力検出手段で検出されたキルン駆動電力の時間
的変化量を演算するためのキルン駆動電力変化量演算手
段と、前記第１室圧力検出手段で検出された第１室圧力
の時間的変化量を演算するための第１室圧力変化量演算
手段と、前記第１室圧力検出手段で検出された第１室圧
力と所定の目標値との差を演算するための第１室圧力偏
差演算手段と、前記グレート動作速度検出手段で検出さ
れたグレート動作速度が所定の速度範囲内にあるか否か
を判断するためのグレート動作速度判断手段と、前記グ
レート動作速度判断手段においてグレートの動作速度が
所定の範囲内にあると判断された場合に、前記演算され
たキルン駆動電力変化量と、第１室圧力変化量と、第１
室圧力偏差を基礎にしてファジー推論により、第１室圧
力が所定の目標値と成るようにグレートの動作速度の制
御量を演算するためのグレート動作速度決定手段と、前
記グレート動作速度決定手段からの制御指令に基づい
て、グレートの動作速度を制御するためのグレート制御
手段とを具備して成るクリンカクーラ制御装置が提供さ
れる。

【０００９】更に第２の発明によれば、複数段に連設さ
れた往復動作可能なクリンカ受け用のグレート（移動格
子）と、該複数段のグレートの下側に夫々対応して区画
された複数の空気室とを有したセメント製造装置のクリ
ンカクーラの制御方法において、ロータリキルンの駆動
電力、該ロータリキルンの出口端に最も近く配置された
前記クリンカクーラの第１段グレートの動作速度および
前記第１段グレート下側の空気室の圧力（第１室圧力）
を夫々検出し、前記検出されたキルン駆動電力の時間的
変化量を求める演算を実行すると共に前記検出された第
１室圧力の時間的変化量および所定の目標圧力値との差
を求める演算を実行し、また、前記検出されたグレート
動作速度が予め設定した所定の速度範囲内にあるか否か
を判断し、前記グレート動作速度が所定の速度範囲内に
あるか否かの判断ステップにおいて該グレートの動作速
度が該所定の範囲内にあると判断された場合に、前記演
算されたキルン駆動電力の時間的変化量と、前記第１室
圧力の時間的変化量および該第１室圧力の目標圧力値と
の偏差量に基づいてファジー推論により、前記第１室圧
力が前記所定の目標値となるようにグレートの動作速度
の制御量を演算、決定し、前記決定されたグレート動作
速度の制御指令に基づいて、グレートの動作速度を制御
することを特徴としたクリンカクーラの制御方法が提供
される。

【００１０】

【実施例】先ず図１を参照して本発明によるクリンカク
ーラ制御装置の基本構成を説明する。キルン駆動電力検
出手段１０１により一定周期、例えば１分毎にロータリ
キルンのキルン駆動電力ＮＰを検出し、キルン駆動電力
変化量演算手段１０４により、この検出された駆動電力
ＮＰの過去値と現在値との差からキルン駆動電力変化量
ＤＮＰを演算する。前述のようにグレートの下側には冷
却空気のための空気室が複数区画、配置されている。本
発明によるクリンカクーラ制御装置は、これら複数の空
気室のうち、第１段グレートの下側に配置された空気室
（以下第１室と記す）に、第１室圧力検出手段１０３を
具備しており、該第１室圧力検出手段１０３により、第
１室圧力Ｐが検出される。次いで、第１室圧力変化量演
算手段１０５で、この検出された圧力の過去値と現在値
との差から第１室圧力変化量ＤＰを演算し、第１室圧力
偏差演算手段１０６で前記検出された圧力Ｐの現在値と
所定の目標値ＰＳＥＴとの差から第１室圧力偏差ＤＤＰ
を演算する。同様にグレート動作速度検出手段１０２に
より第１段グレートの動作速度ＣＧを検出する。次にグ
レート動作速度判断手段１０７によりＣＧが所定の上限
ＣＧＵと下限ＣＧＬとの範囲内にあるか否かを判断す
る。次いで前記グレート動作速度判断手段１０７の判断
結果に基づいて制御方法選択手段１０８により、ファジ
ー推論による制御か、或いは人工知能による（ＡＩ的）
制御かが選択される。すなわち、第１段グレート動作速
度ＣＧが所定の範囲内にある場合には、前記制御方法選
択手段１０８によりグレート動作速度決定手段１１０が
選択され、前記キルン駆動電力変化量ＤＮＰ、第１室圧
力変化量ＤＰ、第１室圧力偏差ＤＤＰの各値からファジ
ー推論に基づき第１段グレートの動作速度の制御量ＤＣ
Ｇが演算され、グレート動作速度ＣＧが所定の範囲外に
ある場合には、前記制御方法選択手段１０８により、グ
レート動作速度決定手段１０９において、第１室圧力変
化量ＤＰ、第１室圧力偏差ＤＤＰの各値からＡＩ的制御
に基づく第１段グレートの動作速度の制御量ＤＣＧが演
算される。こうして決定された制御量ＤＣＧに基づい
て、グレート動作速度制御装置１１１からモータ等のグ
レート駆動手段１１２に適切な駆動電力が供給される。

【００１１】図２を参照して本発明によるクリンカクー
ラ制御装置のハードウェアの構成について説明する。図
２においてロータリキルン２１は、水平面に対して所定
の角度傾斜した回転軸回りに回転自在に、出口側を低く
して両端を保持されており、モータ等の駆動装置２２に
より回転駆動される。該ロータリキルン２１の駆動電力
は、同ロータリキルン２１内の原料やクリンカの重量、
回転数により変化するが、前記モータ２２へ電力を供給
する配電盤等に備えられたキルン駆動電力検出手段２３
により検出される。従来技術と同様にクリンカクーラ２
４には複数のグレートが配列されており、モータ等の駆
動手段２６により前後（図２において左右）に往復駆動
される。該複数のグレートのうち最もロータリキルン２
１の近くに配置されている第１段グレート２５の動作速
度は、該第１段グレート２５を駆動するモータ２６に備
えられたロータリエンコーダ等の検出手段２７によりモ
ータ２６の回転数として検出される。前記クリンカクー
ラ２４のグレートの下側には、冷却空気のための空気室
が複数区画、配置されている。前記第１段グレート２５
の下側の空気室、つまり第１室２８内の空気圧力（静
圧）は、第１室圧力検出手段２９により検出される。制
御装置２１０は、バス２０１を中心として入力インター
フェイス２０２、出力インターフェイス２０３、ＣＰＵ
２０４、メモリ２０５等により構成されている。前記各
検出手段２３、２７、２９は、前記入力インターフェイ
ス２１２に接続されており、該制御装置２１０にキルン
駆動電力ＮＰ、グレート動作速度ＣＧ、第１室圧力Ｐが
読み込まれる。出力インターフェイス２０３には、グレ
ート動作速度制御手段２１１が接続されており、該制御
装置２１０の演算結果に従い前記グレート駆動手段たる
モータ２６の回転数が制御される。

【００１２】図３、４、５は前記メモリ２０５に記憶さ
れＣＰＵ２０４において実行されるグレート動作速度制
御ルーチンのフローチャートを示している。ステップ３
０１において、先ず後述するデータ読み込みステップで
読み込まれたデータを平準化するために使用されるフィ
ルタ係数Ｗ（ｉ）、第１室圧力の目標値であるＰＳＥ
Ｔ、第１室圧力偏差ＤＤＰの判定基準ＤＤＰＳＥＴ１、
ＤＤＰＳＥＴ２の初期値を設定すると共に、ｉ＝０、ｊ
＝０とする。ここで前記フィルタ係数Ｗは［数１］を満
たすように適宜に決定される値である。またｉ、ｊは時
刻を表すパラメータであり、本実施例ではその１例とし
てｉ＝１〜１５、ｊ＝１〜６として説明する。

【数１】 ステップ３０２でｉに１を加える。ステップ３０３にお
いて前記入力インターフェイス２０２を介して第１室圧
力Ｐ（ｉ）を読み込む。ステップ３０４においてｉを判
断して、ｉ＝１５でなければ（ステップ３０４でＮｏの
場合）ステップ３０２の前に帰還してｉ＝１５になるま
で第１室圧力Ｐ（ｉ）を順次読み込む。ｉ＝１５になる
と（ステップ３０４でＹｅｓの場合）、ステップ３０５
においてｉを０にリセットしてｊに１を加える。ステッ
プ３０３により読み込まれた第１室圧力Ｐ（ｉ）を［数
２］で表される式を用いて平準化し、第１室平均圧力Ｐ
ＲＳ（ｊ）を演算する。

【数２】 ステップ３０７においてキルン駆動電力ＮＰ（ｊ）と、
グレート動作速度ＣＧ（ｊ）とを読み込む。ステップ３
０８においてｊを判断して、ｊ＝６でなければ（ステッ
プ３０８でＮＯの場合）ステップ３０２の前に帰還し
て、ｊ＝６となるまで上述した各ステップを繰り返す。

【００１３】ｊ＝６となると（ステップ３０８でＹｅｓ
の場合）ステップ４０１においてＰＲＳ（６）を第１室
圧力の現在値、ＰＲＳ（５）を過去値として次式により
第１室圧力変化量を演算し、 ＤＰ＝ＰＲＳ（６）−ＰＲＳ（５） 第１室圧力ＰＲＳ（６）と、第１室圧力目標値ＰＳＥＴ
から次式により第１室圧力偏差ＤＤＰを演算し、 ＤＤＰ＝ＰＲＳ（６）−ＰＳＥＴ ＮＰ（６）をキルン駆動電力の現在値、ＮＰ（５）を過
去値として次式によりキルン電力変化量ＤＮＰを演算す
る。 ＤＮＰ＝ＮＰ（５）−ＮＰ（６） 上記のｉ、ｊをパラメータとする各ルーチンは、プラン
トの動特性により適切な制御周期が得られるように決定
される。例えば、ｉをパラメータとするルーチンを４秒
毎に実行するときは、ｊをパラメータとするルーチンは
１分毎に実行されることとなる。また、ここで使用され
なかったＰＲＳ（ｊ）、ＮＰ（ｊ）：ｊ＝１〜４は他の
目的、例えばプロセスの監視等に使用することができ
る。反対にそうした要求が無い場合にはこれらのデータ
を読み込まなくても良いことは言うまでもない。更に本
実施例では、これらのデータをステップ４０２から４０
４において、ｉをパラメータ（このパラメータｉは上述
したステップ３０２から３０４のルーチンで使用された
パラメータのｉとは無関係である）として順次古いデー
タを新しいデータと入れ換え、常時５つのデータを保持
している。つまり、ステップ４０２でｉ＝ｉ＋１を実行
すると、ステップ３０５においてｉ＝０となっているの
でｉ＝１となり、次いでステップ４０３において、ＰＲ
Ｓ（５）＝ＰＲＳ（６）、ＮＰ（５）＝ＮＰ（６）と
し、ステップ４０４においてｉ＝５となるまで上記ステ
ップを繰り返す。ｉ＝５となると（ステップ４０４でＹ
ｅｓの場合）ステップ４０５においてｉ＝０にリセット
してｊ＝５とする。ｊ＝５とする理由に付いては後述す
る。

【００１４】焼成プロセスではしばしばロータリキルン
２１の内壁面に半溶融状態のクリンカが付着する、所謂
コーティングが発生する。このコーティングが発生する
と原料の供給量に比較してクリンカの生成量が減少した
り、或いは該コーティングが落下すると大きな粒径のク
リンカが急激に増加するなど、プロセスの状態が定常状
態から大きく変化する。このような場合には、グレート
の動作速度が通常の動作速度から大きく逸脱すると共
に、通常の制御方法によるよりも熟練者の経験とカンに
よる制御が効果的であることが知られており、従ってこ
の場合には、熟練者の経験とカンを自動制御に反映し
た、所謂人工知能（以下ＡＩと記す）による制御が必要
となる。またこうした場合には、グレート動作速度が通
常の動作速度の範囲から外れることが経験的に周知とな
っている。そこで本発明では、ステップ４０６において
グレート動作速度の現在値ＣＧ（６）が所定の範囲内に
あるか否かを判断し、所定の上限ＣＧＵ以上か、または
所定の下限ＣＧＬ以下の場合、或いは後述するフラグが
Ｆｃ＝０でないとき（ステップ４０６でＮｏの場合）
は、異常状態と判断してステップ４０７においてＡＩ的
制御方法でグレート動作速度を制御する。ステップ４０
８において再びＣＧ（６）を判断して、所定の範囲内に
あるとき（ステップ４０８でＹｅｓの場合）にはステッ
プ４１０においてフラグＦｃに０を立て、範囲外にある
とき（ステップ４０８でＮｏの場合）にはステップ４０
９においてフラグＦｃに１を立てる。このフラグＦｃ
は、ステップ４０６で通常状態にあるか、異常状態にあ
るかを判断する際、グレート動作速度の現在値のみでは
なく、前回のグレート動作速度をも加味し、以てプロセ
スを安定的に制御することを目的としている。

【００１５】ステップ４０６でグレート動作速度の現在
値ＣＧ（６）が所定の範囲内にあり、且つフラグＦｃ＝
０であるとき、つまりグレートの現在値及び前回値が所
定の範囲内にあるとき（ステップ４０６でＮｏの場合）
には、ステップ５０１において（図５参照）第１室圧力
偏差ＤＤＰが所定の第１の範囲内にあるか否かを判断す
る。第１室圧力偏差ＤＤＰの絶対値が所定の第１の圧力
ＤＤＰＳＥＴ１よりも小さいとき、つまり第１室圧力が
所定の目標値に対して偏差が小さいとき（ステップ５０
１でＹｅｓの場合）には、グレート動作速度を変更せ
ず、そのままのグレート動作速度でステップ３０２の前
に帰還する（図３参照）。ステップ５０１で第１室圧力
偏差ＤＤＰが所定の第１の範囲外にあるとき、つまりグ
レート動作速度を変更を必要とする程度に第１室圧力が
所定の目標値から外れているとき（ステップ５０１でＮ
ｏの場合）には、更にステップ５０２で第１室圧力偏差
ＤＤＰが所定の第２の範囲内にあるか否かを判断する。
ステップ５０２において第１室圧力偏差ＤＤＰの絶対値
が所定の第２の圧力ＤＤＰＳＥＴ２以下のとき、つまり
グレート動作速度を変更する必要があるが、第１室圧力
が所定の目標値からそれほど大きくは外れていないと判
断されるとき（ステップ５０２でＹｅｓの場合）には、
ステップ５０３において後述する制御規則１、２、３を
用いるファジー推論によりグレート動作速度を制御し
て、ステップ３０２の前に帰還する（図３参照）。これ
に対して第１室圧力偏差ＤＤＰの絶対値が前記ＤＤＰＳ
ＥＴ２より大きいとき、つまり第１室圧力偏差が所定の
第２の範囲外にあるとき（ステップ５０３でＮｏの場
合）には、ステップ５０４において制御規則２を使用す
るファジー推論によりグレート動作速度を制御して、ス
テップ３０２の前に帰還する（図３参照）。ステップ３
０２の前に帰還して２回目以降のルーチンでは、ステッ
プ４０５においてｊ＝５となっているので、ステップ３
０８の判断は常にＹｅｓとなる。つまり、ＰＲＳ、Ｎ
Ｐ、ＣＧの各データの読み込みは１回だけ実行されるこ
ととなる。

【００１６】次いで図６から図１０を参照してファジー
推論及びその制御規則について説明する。先ず初めに第
１室圧力変化量ＤＰを例に取って考える（図６参照）。
第１室圧力変化量ＤＰがマイナス側に大きくなるときに
はグレート上のクリンカ層厚が時間と共に薄くなってい
ることを示しており、反対にプラス側に大きくなるとき
にはグレートクリンカ層厚が時間と共に厚くなているこ
とを示しいることは経験上定性的に知られている。従っ
てＤＰがマイナス側に非常に大きな場合には、グレート
動作速度ＣＧを大きく上げ、プラス側に非常に大きな場
合には、グレート動作速度ＣＧを大きく下げれば良い。
然しながら定量的にどの程度グレート動作速度ＣＧを上
げるべきか、或いは下げるべきは不明である。そこでＤ
Ｐがマイナス側に大きい、あるいはプラス側に大きいと
いうことを、ある程度定量的に表現するためにメンバシ
ップ関数を用いる。

【００１７】図６は、第１室圧力変化量ＤＰに対して与
えたメンバシップ関数の一例であって、横軸はＤＰを、
縦軸はメンバシップ値（０〜１）を表している。また図
６において示される１から７の数字はファジーラベルと
よばれ、以下のような意味を有している。 １…第１室圧力変化量ＤＰがマイナス側に非常に大きい ２…第１室圧力変化量ＤＰがマイナス側に中位に大きい ３…第１室圧力変化量ＤＰがマイナス側に少し大きい ４…第１室圧力変化量ＤＰがほとんど無い ５…第１室圧力変化量ＤＰがプラス側に少し大きい ６…第１室圧力変化量ＤＰがプラス側に中位に大きい ７…第１室圧力変化量ＤＰがプラス側に非常に大きい 例えばＤＰ＝−３０ｍｍＡｑは第１室圧力変化量がマイ
ナス側に中位に大きいと感覚的にとらえられ、グレート
動作速度ＣＧを中位に下げれば良いということに対応
し、ＤＰ＝１５ｍｍＡｑは第１室圧力変化量ＤＰがプラ
ス側に少し大きいと感覚的にとらえられ、グレート動作
速度ＣＧを少し上げれば良いということに対応してい
る。またＤＰの値が−３０ｍｍＡｑから少し外れると、
メンバシップ値は１から小さくなり、これは第１室圧力
変化量ＤＰがマイナス側に中位に大きいと感覚的にとら
えられる程度が小さくなったことを意味している。

【００１８】図７は第１室圧力偏差ＤＤＰのメンバシッ
プ関数の一例を示しており、例えばＤＤＰ＝−４０ｍｍ
Ａｑであれば、第１室圧力偏差ＤＤＰがマイナス側に中
位に大きいと感覚的にとらえられる割合が１であること
を示している。図８はキルン駆動電力変化量ＤＮＰのメ
ンバシップ関数の一例を示しており、例えばＤＮＰ＝−
３６ｋＷでれば、キルン駆動電力変化量ＤＮＰがマイナ
ス側に中位に大きいと感覚的にとらえられる割合が１で
あることを示している。図９はグレート動作速度の制御
量ＤＣＧに対するメンバシップ関数を表しており、例え
ばＤＣＧ＝─１．０ｓｐｍ（ストローク毎分）とするこ
とは、マイナス側に中位に遅くすると感覚的にとらえら
れる。

【００１９】また、図１０に示すようにある第１室圧力
変化量ＤＰに対して２つのメンバシップ関数に跨がって
いる場合、例えばＤＰ＝−２０ｍｍＡｑの場合、第１室
圧力変化量ＤＰがマイナス側に中位に大きいと感覚的に
とらえられる割合はおよそ０．３であり、第１室圧力変
化量ＤＰがマイナス側に少し大きいと感覚的にとらえら
れる割合はおよそ０．７であることを示している。これ
らをグレート動作速度制御量を決定するメンバシップ関
数に投影して、制御領域（図１２の斜線領域）を決定
し、この制御領域から最適な制御量を求める。その際最
適制御量は、ファジー制御論において周知なように決定
された制御領域の重心ＤＣＧとして求められる。重心の
求め方には種々の方法があるが、例えば次式により求め
られる。 ＤＣＧ＝∫ｘＦ（ｘ）ｄｘ／∫Ｆ（ｘ）ｄｘ 但しＦ（ｘ）は斜線領域の外形線を表す関数である。フ
ァジー推論による制御規則は、上述した入力データと出
力データとの対応関係を表すルールであり、制御規則１
は第１室圧力変化量ＤＰとグレート速度の制御量ＤＣＧ
のルールであり、制御規則２は第１室圧力偏差ＤＤＰと
グレート速度の制御量ＤＣＧのルールであり、制御規則
３はキルン電力偏差ＤＤＰとグレート速度の制御量ＤＣ
Ｇのルールである。

【００２０】次に図１１を参照しながらステップ５０３
における制御規則１、２、３によるファジー制御につい
て説明する。ステップ４０２、４０３、４０４において
演算された第１室圧力変化量ＤＰ、第１室圧力偏差ＤＤ
Ｐ、キルン駆動電力変化量ＤＮＰは、夫々のメンバシッ
プ関数によりその程度が評価され（図１０（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）参照）、この評価をグレート動作速度変
更量ＤＣＧのメンバシップ関数に投影して、夫々の評価
に対して夫々区々にＤＣＧの変更領域が決定される。次
に、夫々の制御領域を重ね合わせ（図１１（ｄ）斜線領
域）、そこから最適な制御量をその斜線領域の重心とし
て求める。

【００２１】ステップ５０４では、制御規則２のみを用
いて同様にファジー制御する。ここでステップ５０２に
おいて第１室圧力偏差が、所定の第２の範囲外にあると
判断されたとき、つまり異常状態ではないが第１室圧力
が目標値に対して大きく外れていると判断された場合に
制御規則１、３を用いないのは、第１室圧力変化量ＤＰ
やキルン駆動電力変化量ＤＮＰを加味してプロセスの状
態を予測しながら制御するよりも、第１室圧力の現在値
と目標値のみに基づいて第１室圧力の値を目標値に近づ
けることを最優先することが適しているからである。

【００２２】

【発明の効果】ファジー推論による制御は本質的に広い
範囲の非線形性の変数を制御対象としているために、プ
ロセスの状態の変化や、プラントの動特性の変化に対し
て良好な制御が可能である。また制御系の設計にあたり
ゲインの調整の頻度も少なくて良い。こうした特性を有
するファジー推論による制御をクリンカクーラの制御装
置及び制御方法に応用することにより、クリンカクーラ
を安定的に制御可能となると共に、従来技術に比べ２次
空気の温度が上昇し、クリンカクーラ出口におけるクリ
ンカ温度を低下することが可能となった。一例として本
発明による制御結果と従来技術（カスケード制御）によ
る制御結果を対比させて以下の表に示す。 カスケード制御 ファジー制御 第１室圧力 ｍｍＡｑ ７０４．５ ７１０．８ 第１段グレート動作速度 ｓｐｍ ２１．１ １９．２ ２次空気温度 ゜Ｃ ８７４．３ ９１０．５ クリンカクーラ出口の クリンカ温度 ゜Ｃ １６６．５ １３７．５ キルン駆動電力 ｋＷ ８２７．１ ７８０．０ 焼点温度 ゜Ｃ １４４８．４ １４７７．２ キルン能力 ｔｏｎ／ｈｒ ３１８．８ ３１９．４ 上記表より理解されるように、ファジー制御を採用した
本発明によるクリンカクーラの制御方法及び装置では、
従来技術と比較してほぼ同一の運転条件において、２次
空気温度が３６．２゜Ｃ上昇し、クリンカクーラの出口
でクリンカ温度が２９゜Ｃ低くなり、クリンカクーラに
おいて良好に熱交換され、クリンカが冷却される。特に
２次空気が上昇している点は、セメント生産プラントの
省エネルギに大きく貢献していると評価できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるクリンカクーラ制御装置のブロッ
ク図である。

【図２】本発明によるクリンカクーラ制御装置のハード
ウエア構成図である。

【図３】本発明によるクリンカクーラ制御フローチャー
トである。

【図４】本発明によるクリンカクーラ制御フローチャー
トである。

【図５】本発明によるクリンカクーラ制御フローチャー
トである。

【図６】メンバシップ関数を示す線図である。

【図７】メンバシップ関数を示す線図である。

【図８】メンバシップ関数を示す線図である。

【図９】メンバシップ関数を示す線図である。

【図１０】ファジー推論により第１段グレート動作速度
の制御量を決定する手順を表すファンクション線図であ
る。

【図１１】ファジー推論により第１段グレート動作速度
の制御量を決定する手順を表すファンクション線図であ
る。

【図１２】セメント製造装置における焼成系の略示図で
ある。

【符号の説明】

１０１…キルン駆動電力検出手段 １０２…グレート動作速度検出手段 １０３…第１室圧力検出手段 １０４…キルン駆動電力変化量演算手段 １０５…第１室圧力変化量演算手段 １０６…第１室圧力偏差演算手段 １０７…グレート動作速度判断手段 １１０…グレート動作速度決定手段 １１１…グレート動作速度制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数段に連設された往復動作可能なクリ
   ンカ受け用のグレート（移動格子）と、該複数段のグレ
   ートの下側に夫々対応して区画された複数の空気室とを
   有したセメント製造装置のクリンカクーラの制御装置に
   おいて、 ロータリキルンの駆動電力を検出するためのキルン駆動
   電力検出手段（１０１）と、 前記グレートのうちキルンに最も近く配置された第１段
   グレートの動作速度を検出するためのグレート動作速度
   検出手段（１０２）と、 前記空気室のうち前記第１段グレート下側の空気室の圧
   力（第１室圧力）を検出するための第１室圧力検出手段
   （１０３）と、 前記キルン駆動電力検出手段（１０１）で検出されたキ
   ルン駆動電力の時間的変化量を演算するためのキルン駆
   動電力変化量演算手段（１０４）と、 前記第１室圧力検出手段（１０３）で検出された第１室
   圧力の時間的変化量を演算するための第１室圧力変化量
   演算手段（１０５）と、 前記第１室圧力検出手段（１０３）で検出された第１室
   圧力と所定の目標値との差を演算するための第１室圧力
   偏差演算手段（１０６）と、 前記グレート動作速度検出手段（１０２）で検出された
   グレート動作速度が所定の速度範囲内にあるか否かを判
   断するためのグレート動作速度判断手段（１０７）と、 前記グレート動作速度判断手段（１０７）においてグレ
   ートの動作速度が所定の範囲内にあると判断された場合
   に、前記演算されたキルン駆動電力変化量と、第１室圧
   力変化量と、第１室圧力偏差を基礎にしてファジー推論
   により、第１室圧力が所定の目標値と成るようにグレー
   トの動作速度の制御量を演算するためのグレート動作速
   度決定手段（１１０）と、 前記グレート動作速度決定手段（１１０）からの制御指
   令に基づいて、グレートの動作速度を制御するためのグ
   レート制御手段（１１１）とを具備して成るクリンカク
   ーラ制御装置。
2. 【請求項２】 複数段に連設された往復動作可能なクリ
   ンカ受け用のグレート（移動格子）と、該複数段のグレ
   ートの下側に夫々対応して区画された複数の空気室とを
   有したセメント製造装置のクリンカクーラの制御方法に
   おいて、 ロータリキルンの駆動電力、該ロータリキルンの出口端
   に最も近く配置された前記クリンカクーラの第１段グレ
   ートの動作速度および前記第１段グレート下側の空気室
   の圧力（第１室圧力）を夫々検出し、 前記検出されたキルン駆動電力の時間的変化量を求める
   演算を実行すると共に前記検出された第１室圧力の時間
   的変化量および所定の目標圧力値との差を求める演算を
   実行し、 また、前記検出されたグレート動作速度が予め設定した
   所定の速度範囲内にあるか否かを判断し、 前記グレート動作速度が所定の速度範囲内にあるか否か
   の判断ステップにおいて該グレートの動作速度が該所定
   の範囲内にあると判断された場合に、前記演算されたキ
   ルン駆動電力の時間的変化量と、前記第１室圧力の時間
   的変化量および該第１室圧力の目標圧力値との偏差量に
   基づいてファジー推論により、前記第１室圧力が前記所
   定の目標値となるようにグレートの動作速度の制御量を
   演算、決定し、 前記決定されたグレート動作速度の制御指令に基づい
   て、グレートの動作速度を制御することを特徴としたク
   リンカクーラの制御方法。