本發(fā)明涉及水泥輥壓機(jī)預(yù)粉磨技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種穩(wěn)定入磨粉體比表面積的方法。

背景技術(shù)：

輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)的工作目的是把相對(duì)較粗的原料(主要是熟料，并摻配一定量的礦渣、石膏等混合材)粉磨成相對(duì)較細(xì)的原料。系統(tǒng)的主要設(shè)備為：配料系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、V型靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)、輥壓機(jī)系統(tǒng)、選粉機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、高效旋風(fēng)收塵器。

系統(tǒng)的工作過(guò)程是：配料系統(tǒng)的主要設(shè)備為定量給料秤，每種原料都有對(duì)應(yīng)的定量給料秤，通過(guò)定量給料秤的變頻器控制各種原料的喂料量及配比。輸送系統(tǒng)包括皮帶機(jī)及提升機(jī)，將配比好的原材料送至V型靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)，并通過(guò)V型靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)入輥壓機(jī)系統(tǒng)。輥壓機(jī)系統(tǒng)包括稱重小倉(cāng)與輥壓機(jī)本體，原料進(jìn)入稱重小倉(cāng)的同時(shí)，也從小倉(cāng)底部喂料至輥壓機(jī)，小倉(cāng)需保持在一定的料位范圍，起到穩(wěn)定輥壓機(jī)喂料的效果。輥壓機(jī)通過(guò)擠壓作用，將較粗的原料磨成較細(xì)的原料。輥壓機(jī)預(yù)粉磨后的原料，再次進(jìn)入提升機(jī)，并喂入V型靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)，其中較細(xì)的原料被系統(tǒng)負(fù)壓抽走，較粗的原料再次進(jìn)入輥壓機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行粉磨。循環(huán)風(fēng)機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使循環(huán)管道保證一定的負(fù)壓，為輥壓機(jī)預(yù)粉磨后細(xì)料的輸送提供動(dòng)力。選粉機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，控制從V型靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)抽走的原料的細(xì)度，保證較細(xì)的原料被系統(tǒng)負(fù)壓抽走，較粗的原料繼續(xù)進(jìn)入輥壓機(jī)系統(tǒng)。

目前，大部分水泥廠僅控制最終的成品比表面積，即磨后比表面積，而對(duì)磨前比表面積不做任何控制。由于無(wú)法確定磨前入磨粉體的比表面積的準(zhǔn)確值，也就無(wú)法確定輥壓機(jī)系統(tǒng)與磨機(jī)系統(tǒng)分別出力的大小，進(jìn)而無(wú)法做到有目的地調(diào)節(jié)輥壓機(jī)系統(tǒng)與球磨機(jī)系統(tǒng)的做功以及保證設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。

另外，水泥質(zhì)量的檢測(cè)也只檢測(cè)成品比表面積，檢測(cè)方法采用透氣法，需要人工現(xiàn)場(chǎng)取回樣品，在化驗(yàn)室制樣化驗(yàn)，一小時(shí)出一個(gè)結(jié)果，用于指導(dǎo)中控的操作。缺陷在于：一是，這種人工取樣的方法在取樣環(huán)節(jié)要求化驗(yàn)室人員不斷在現(xiàn)場(chǎng)與化驗(yàn)室之間往返，循環(huán)進(jìn)行取樣、化驗(yàn)操作。這種人為操控的方法不但耗費(fèi)了大量的人力物力，而且無(wú)法做到實(shí)時(shí)輸出檢測(cè)數(shù)據(jù)，用于實(shí)時(shí)指導(dǎo)中控控制。二是，中控根據(jù)一個(gè)小時(shí)一個(gè)的化驗(yàn)結(jié)果來(lái)控制生產(chǎn)，勢(shì)必會(huì)造成控制的滯后，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)過(guò)粉磨和欠粉磨現(xiàn)象。過(guò)磨粉是指入磨粉體磨的過(guò)細(xì)，超過(guò)了化驗(yàn)室要求的比表面積，會(huì)造成能源的浪費(fèi)；欠粉磨是指入磨粉體磨的過(guò)粗，未達(dá)到化驗(yàn)室要求的比表面積，造成成品水泥的不合格。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)定入磨粉體比表面積的方法，以將入磨粉體的比表面積穩(wěn)定在設(shè)定值附近。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：提供一種穩(wěn)定入磨粉體比表面積的方法，包括：

S1、實(shí)時(shí)采集入磨粉體的比表面積和選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速；

S2、根據(jù)入磨粉體的比表面積和選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速，確定選粉機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至入磨粉體比表面積變化的純滯后時(shí)間和慣性過(guò)程持續(xù)時(shí)間；

S3、根據(jù)控制回路的純滯后時(shí)間和慣性過(guò)程持續(xù)時(shí)間，確定對(duì)入磨粉體比表面積進(jìn)行預(yù)測(cè)控制的預(yù)測(cè)時(shí)域，根據(jù)比表面積調(diào)整的期望響應(yīng)速度，確定控制系統(tǒng)的控制時(shí)域；

S4、在預(yù)測(cè)時(shí)域和控制時(shí)域內(nèi)，建立并求解優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，得到控制時(shí)域內(nèi)最優(yōu)化的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速變化量；

S5、基于實(shí)時(shí)測(cè)量的當(dāng)前選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速以及控制時(shí)域內(nèi)最優(yōu)化的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速變化量，計(jì)算下一步選粉機(jī)轉(zhuǎn)速以用于控制選粉機(jī)運(yùn)行；

S6、在下一時(shí)刻，將下一步選粉機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)測(cè)值與下一步入磨粉體比表面積的實(shí)時(shí)采集值代入優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，并循環(huán)執(zhí)行步驟S4～S5。

進(jìn)一步地，步驟S1，具體包括：

通過(guò)設(shè)置在磨頭的在線粒度分析儀采集入磨粉體的比表面積，以及通過(guò)變頻器實(shí)時(shí)采集選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步地，步驟S4，具體包括：

根據(jù)預(yù)測(cè)時(shí)域內(nèi)所述入磨粉體比表面積的反饋值與設(shè)定值之間的偏差范圍，以及控制時(shí)域內(nèi)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速的變化量范圍，建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；

根據(jù)建立的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，得到在控制時(shí)域內(nèi)最優(yōu)化的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速變化量。

進(jìn)一步地，還包括：

通過(guò)變頻器實(shí)時(shí)采集循環(huán)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；

根據(jù)入磨粉體比表面積和循環(huán)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，確定循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速控制的前饋系數(shù)；

相應(yīng)地，所述的步驟S5具體為：

基于實(shí)時(shí)測(cè)量的當(dāng)前選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速、控制時(shí)域內(nèi)最優(yōu)化的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速變化量以及循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的前饋系數(shù)，計(jì)算下一步選粉機(jī)轉(zhuǎn)速以用于控制選粉機(jī)運(yùn)行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果：本發(fā)明通過(guò)對(duì)入磨粉體的比表面積進(jìn)行在線測(cè)量和預(yù)測(cè)控制，對(duì)選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行小增量大頻率的調(diào)節(jié)，能夠使入磨粉體的比表面積參數(shù)穩(wěn)定，避免了過(guò)粉磨和欠粉磨現(xiàn)象的發(fā)生，保證了出磨水泥成品質(zhì)量的穩(wěn)定。同時(shí)也能根據(jù)入磨粉體的比表面積有目的的調(diào)節(jié)輥壓機(jī)系統(tǒng)與球磨機(jī)系統(tǒng)的做功，保證設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。提高控制效果的同時(shí)，也極大的降低了化驗(yàn)室質(zhì)檢人員與中控室操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述：

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中一種穩(wěn)定入磨粉體比表面積的方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中將入磨粉體的比表面積穩(wěn)定在設(shè)定值附近的原理示意圖；

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中中控室內(nèi)操作人員手動(dòng)調(diào)整選粉機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，入磨粉體比表面積波動(dòng)曲線圖；

圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中自動(dòng)調(diào)整選粉機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，入磨粉體比表面積波動(dòng)曲線圖。

具體實(shí)施方式

為了更進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖。所附圖僅供參考與說(shuō)明之用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍加以限制。

如圖1至圖2所示，本實(shí)施例公開了一種穩(wěn)定入磨粉體比表面積的方法，包括如下步驟S1至S6：

S1、實(shí)時(shí)采集入磨粉體的比表面積和選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速；

在實(shí)際應(yīng)用中，首先使用設(shè)置在磨頭的在線粒度分析儀對(duì)入磨粉體進(jìn)行實(shí)時(shí)取樣，并檢測(cè)入磨粉體的比表面積，同時(shí)從變頻器實(shí)時(shí)讀取選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速。

S2、根據(jù)入磨粉體的比表面積和選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速，確定選粉機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至入磨粉體比表面積變化的純滯后時(shí)間和慣性過(guò)程時(shí)間；

具體地，通過(guò)調(diào)整選粉機(jī)轉(zhuǎn)速，觀察入磨粉體比表面積的響應(yīng)曲線，來(lái)確定入磨粉體比表面積與選粉機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路的純滯后時(shí)間和慣性過(guò)程持續(xù)時(shí)間。

S3、根據(jù)控制回路的純滯后時(shí)間和慣性過(guò)程持續(xù)時(shí)間，確定對(duì)入磨粉體比表面積進(jìn)行預(yù)測(cè)控制的預(yù)測(cè)時(shí)域，根據(jù)比表面積調(diào)整的期望響應(yīng)速度，確定該控制回路的控制時(shí)域；

具體地，本實(shí)施例從輥壓機(jī)系統(tǒng)最小純時(shí)延步數(shù)d至最大預(yù)測(cè)時(shí)域N，以及根據(jù)期望的控制回路響應(yīng)速度，確定控制時(shí)域?yàn)椋簭?至最大控制時(shí)域M。

S4、在預(yù)測(cè)時(shí)域和控制時(shí)域內(nèi)，建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)并求解優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，得到控制時(shí)域內(nèi)最優(yōu)化的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速變化量；

步驟S4的細(xì)分步驟如下：

根據(jù)預(yù)測(cè)時(shí)域內(nèi)入磨粉體比表面積的反饋值與設(shè)定值之間的偏差范圍，以及控制時(shí)域內(nèi)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速的變化量范圍，建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；

具體地，建立的目標(biāo)函數(shù)為：

其中：y為入磨粉體比表面積預(yù)測(cè)值，w為入磨粉體比表面積設(shè)定值，△u為選粉機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整變化量，λ為選粉機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整量的權(quán)重因子，j為控制回路的控制步數(shù)。

還需要說(shuō)明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確，需要預(yù)測(cè)時(shí)域內(nèi)入磨粉體的比表面積的反饋值與設(shè)定值之間的偏差范圍設(shè)置的盡量小，在控制時(shí)域內(nèi)將選粉機(jī)轉(zhuǎn)速的變化量范圍控制的盡量小。

根據(jù)建立的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，得到在控制時(shí)域內(nèi)最優(yōu)化的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速變化量。

具體地，得到的在控制時(shí)域內(nèi)最優(yōu)化的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速變化量為△u_t,△u_t+1,…,△u_t+M。

S5、基于實(shí)時(shí)測(cè)量的上一步選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速u_t-1以及下一步的最優(yōu)化的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整量△u_t，計(jì)算下一步選粉機(jī)轉(zhuǎn)速u_t以用于控制選粉機(jī)運(yùn)行；

具體地，計(jì)算出的下一步選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速為：u_t＝u_t-1+△u_t。

S6、在下一時(shí)刻，將下一步選粉機(jī)轉(zhuǎn)速以及下一步入磨粉體比表面積的實(shí)時(shí)采集值代入優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，并循環(huán)執(zhí)行步驟S4～S5。

本實(shí)施例通過(guò)對(duì)入磨粉體的比表面積進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，通過(guò)預(yù)測(cè)控制尋優(yōu)，對(duì)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)了入磨粉體比表面積的精確控制，并將入磨粉體的比表面積穩(wěn)定在比表面積的設(shè)定值附近。根據(jù)精確控制的入磨粉體比表面積可以有效的調(diào)節(jié)輥壓機(jī)系統(tǒng)與球磨機(jī)系統(tǒng)的做功，不僅降低了系統(tǒng)的能耗、節(jié)省了生產(chǎn)成本，而且保證了成品水泥質(zhì)量的穩(wěn)定和設(shè)備運(yùn)行的安全。

由于在實(shí)際應(yīng)用中，循環(huán)風(fēng)機(jī)的突然變化，會(huì)導(dǎo)致循環(huán)風(fēng)壓的突變，影響到從V型靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)抽走的原料的細(xì)度。因此，為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，如圖2所示，可以將循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化量作為前饋，影響選粉機(jī)轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定入磨粉體的比表面積。為此本發(fā)明另一實(shí)施例提供了一種穩(wěn)定入磨粉體比表面積的方法，該方法在上述實(shí)施例公開內(nèi)容的基礎(chǔ)上，還包括如下步驟：

通過(guò)變頻器實(shí)時(shí)采集循環(huán)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；

根據(jù)入磨粉體比表面積和循環(huán)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，確定循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速控制的前饋系數(shù)；

相應(yīng)地，所述的步驟S5具體為：

基于實(shí)時(shí)測(cè)量的當(dāng)前選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速、控制時(shí)域內(nèi)最優(yōu)化的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速變化量以及循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的前饋系數(shù)，計(jì)算下一步選粉機(jī)轉(zhuǎn)速以用于控制選粉機(jī)運(yùn)行。

具體地，下一步選粉機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：u_t＝u_t-1+△u_t+α(v_t-1-v_t-2)，其中：α為前饋系數(shù)，(v_t-1-v_t-2)為上一步循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化量。

本實(shí)施例通過(guò)對(duì)入磨粉體比表面積的實(shí)時(shí)測(cè)量，通過(guò)預(yù)測(cè)控制尋優(yōu)，并結(jié)合循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的前饋?zhàn)饔?，?duì)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)了入磨粉體比表面積的精確控制，與傳統(tǒng)的采用人工方法指導(dǎo)中控的控制效果相比：圖3為操作人員手動(dòng)調(diào)整選粉機(jī)轉(zhuǎn)速得到的入磨粉體比表面積波動(dòng)曲線圖，可以看出，入磨粉體的比表面積在244至301之間波動(dòng)。圖4為本實(shí)施例公開的方法調(diào)整選粉機(jī)轉(zhuǎn)速得到的入磨粉體比表面積波動(dòng)曲線圖，可以看出，入磨粉體比表面積的實(shí)測(cè)值在291至305之間波動(dòng)。相比于手動(dòng)調(diào)整，自動(dòng)調(diào)整的曲線更加穩(wěn)定，波動(dòng)更小。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。