干法水泥生產線控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】干法水泥生產線控制系統(tǒng)，包括有原料磨控制單元、燒成控制單元、篦速控制單元及煤磨控制單元。原料磨控制單元由原料冷熱風閥控制模塊和原料磨喂料控制模塊組成；燒成控制單元由高溫風機控制模塊、窯尾煤控制模塊、窯頭風機控制模塊組成；篦速控制單元采用分段篦速控制模塊；煤磨控制單元由煤磨冷熱風閥控制模塊和磨機喂煤量控制模塊組成。原料冷熱風閥控制模塊和煤磨冷熱風閥控制模塊采用多入多出控制方法，有效解決了原料磨和煤磨出口溫度和入口壓力偶合的問題，解決閥門的遲滯和回差，提高控制精度；可以跟蹤和預測生料成分變化趨勢和狀況，提高物料變化的控制適應性和穩(wěn)定性。
【專利說明】干法水泥生產線控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水泥生產線控制系統(tǒng)，特別是一種干法水泥生產線控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的水泥熟料生產線，廣泛采用的是DCS/PLC控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)只限于對生產過程的集中監(jiān)視，并沒有發(fā)揮出計算機自動控制的潛能，運行操作仍然維持在人工手動狀態(tài)，必須依賴人的經驗和能力。其存在的主要問題是:操作手法難以統(tǒng)一和規(guī)范、各操作員的運行結果參差不齊、各班次運行水平波動較大等現(xiàn)象，不斷困擾著生產運行管理人員，制約著產品質量、能耗等經濟指標的改進與提高。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明控制信號采用多入多出先進控制策略將傳統(tǒng)水泥生產線中的控制單元、燒成控制單元、及煤磨控制單元可以跟蹤和預測生料成分變化趨勢和狀況，提高物料變化的控制適應性和穩(wěn)定性。
[0004]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采取的及時方案是:干法水泥生產線控制系統(tǒng)，包括:原料磨控制單元、燒成控制單元、篦速控制單元及煤磨控制單元。原料磨控制單元:由原料冷熱風閥控制模塊和原料磨喂料控制模塊組成，原料磨出口溫度傳感器和壓力傳感器將溫度、壓力信號傳送給原料冷熱風閥控制模塊，經過原料冷熱風閥控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給冷風閥、熱風閥；原料磨中的差壓傳感器將壓力信號傳送給原料磨喂料控制模塊，經過原料磨喂料控制模分析計算后將控制輸出信號傳送給原料磨；
燒成控制單元:由高溫風機控制模塊、窯尾煤控制模塊、窯頭風機控制模塊組成，壓力傳感器和氣體分析儀將壓力信號和CO含量信號傳送給高溫風機控制模塊，高溫風機控制模塊經過分析計算后將輸出控制信號傳送給高溫風機；預熱器中的溫度傳感器和分解爐中的溫度傳感器將溫度測量信號傳送給窯尾煤控制模塊，窯尾煤控制模塊經過分析計算后將輸出控制信號傳送給轉子稱；回轉窯中壓力傳感器、篦冷機風機將壓力和篦冷機送風量信號傳送給窯頭風機控制模塊，窯頭風機控制模塊經過分析計算后將控制輸出信號傳送給窯頭風機；
篦速控制單元:采用分段篦速控制模塊，一段篦冷機中的壓力傳感器和二段篦冷機中的壓力傳感器將壓力信號傳送給分段篦速控制模塊，經過分段篦速控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給一段篦冷機和二段篦冷機；
煤磨控制單元:由煤磨冷熱風閥控制模塊和磨機喂煤量控制模塊組成，煤磨出口溫度傳感器和壓力傳感器將溫度、壓力信號傳送給煤磨冷熱風閥控制模塊，經過煤磨冷熱風閥控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給冷風閥、熱風閥；煤磨中的差壓傳感器將差壓信號傳送給磨機喂煤量控制模塊，經過磨機喂煤量控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給轉子稱。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:采用多入多出控制方法，有效解決了原料磨和煤磨出口溫度和入口壓力偶合的問題，解決閥門的遲滯和回差，提高控制精度；可以跟蹤和預測生料和煤種成分變化趨勢和狀況，提高物料和煤料變化的控制適應性和穩(wěn)定性；解決分解爐相關溫度的有效值篩選、錯誤值剔除問題，按照生產工藝要求，提供所需的溫度測量值；判別大擾動、實現(xiàn)大擾動強操作，小擾動緩操作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的原料磨控制單元結構示意圖；
圖3是本發(fā)明的燒成控制單元結構示意圖；
圖4是本發(fā)明的篦速控制單元結構示意圖；
圖5是本發(fā)明的煤磨控制單元結構示意圖。
[0007]圖中所示:轉子稱1、溫度傳感器2、原料磨3、差壓傳感器4、壓力傳感器5、冷風閥6、熱風閥7、高溫風機8、氣體分析儀9、壓力傳感器10、溫度傳感器11、預熱器12、溫度傳感器13、分解爐14、轉子稱15、回轉窯16、壓力傳感器17、篦冷機風機18、一段篦冷機19、壓力傳感器20、二段篦冷機21、壓力傳感器22、窯頭排風機23、熱風閥24、冷風閥25、壓力傳感器26、溫度傳感器27、轉子稱28、煤磨29、差壓傳感器30。
【具體實施方式】
[0008]本發(fā)明的控制系統(tǒng)由:原料磨控制單元、燒成控制單元、篦速控制單元、煤磨控制單元四部分構成。其中，原料磨控制單元由原料磨喂料控制模塊和原料冷熱風閥控制模塊組成；燒成控制單元由高溫風機控制模塊、窯尾煤控制模塊、窯頭風機控制模塊組成；篦速控制單元采用分段篦速控制模塊；煤磨控制單元由煤磨冷熱風閥控制模塊和磨機喂煤量控制模塊組成。
[0009]一、原料磨控制單元
如圖2所示，原料磨控制單元由原料冷熱風閥控制模塊和原料磨喂料控制模塊組成。
[0010]1、冷熱風閥控制模塊
原料磨3出口溫度傳感器2和壓力傳感器5將溫度、壓力信號傳送給冷熱風閥控制模塊，經過冷熱風閥控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給冷風閥6、熱風閥7。
[0011]控制方法:由原料磨入口壓力傳感器5和出口溫度傳感器2共同控制冷風閥6和熱風閥7。當原料磨3的入口壓力傳感器5壓力不足或過大時，同時開大或關小冷風閥6和熱風閥7，確保入口壓力穩(wěn)定增加或減少；當原料磨3出口溫度傳感器2溫度過高時，開大冷風閥6關小熱風閥7，當原料磨3出口溫度傳感器2溫度過低時，關小冷風閥6開大熱風閥7，可以迅速調節(jié)出口溫度，使之達到控制要求。
[0012]采用該種冷熱風閥控制模塊多入多出控制方法，有效解決了，原料磨出口溫度和入口壓力偶合的問題，解決閥門的遲滯和回差，提高控制精度。
[0013]2、原料磨喂料控制模塊
原料磨3中的差壓傳感器4將壓力信號傳送給原料磨喂料控制模塊，經過原料磨喂料控制模分析計算后將控制輸出信號傳送給原料磨I ;
控制方法:差壓傳感器4壓力減小到設定值以下時，開大轉子稱1，增加原料輸送，當原料磨3中的差壓傳感器4壓力增加到設定值以上時，關小轉子稱1，減小原料輸送。
[0014]特點:原料磨喂料控制模塊采用偏差控制方法，可以跟蹤和預測生料成分變化趨勢和狀況，提高物料變化的控制適應性和穩(wěn)定性。
[0015]二、燒成系統(tǒng)控制單元
如圖3所示，燒成控制單元由高溫風機控制模塊、窯尾煤控制模塊、窯頭風機控制模塊組成。
[0016]1、高溫風機控制模塊
壓力傳感器10和氣體分析儀9將壓力信號和CO含量信號傳送給高溫風機控制模塊，高溫風機控制模塊經過分析計算后將輸出控制信號傳送給高溫風機8。[0017]控制方法:根據壓力傳感器10的壓力測量值與壓力設定值偏差控制高溫風機8的轉速，當偏差大時增加高溫風機8的轉速，當偏差小時減小高溫風機8的轉速；可根據氣體分析儀9測量的CO含量適當修正壓力傳感器10的壓力設定值。
[0018]采用該模塊主要用于給燒成系統(tǒng)提供適當的空氣，壓力設定值可根據實際值及時修改，使高溫風機8調節(jié)性能相對平緩，可提高生產線產量。
[0019]2、窯尾煤控制模塊
預熱器12中的溫度傳感器11和分解爐14中的溫度傳感器13將溫度測量信號傳送給窯尾煤控制模塊，窯尾煤控制模塊經過分析計算后將輸出控制信號傳送給轉子稱15。
[0020]控制方法:根據分解爐14的中溫度傳感器13的測量值與溫度設定值偏差大小，控制轉子稱15的加煤量，偏差越大，轉子稱15開度越大，偏差越小，轉子稱15開度越小，如果溫度傳感器13溫度≥1100° C或≤400° C時，自動將其作為壞溫度傳感器剔除，改用預熱器12中的溫度傳感器11。
可解決分解爐相關溫度的有效值篩選、錯誤值剔除問題，按照生產工藝要求，提供所需的溫度測量值。
[0021]3、窯頭風機控制模塊
回轉窯16中壓力傳感器17、篦冷機風機18將壓力和篦冷機送風量信號傳送給窯頭風機控制模塊，窯頭風機控制模塊經過分析計算后將控制輸出信號傳送給窯頭風機23。
[0022]控制方法:篦冷機風機18和壓力傳感器17，共同控制窯頭排風機23，當壓力傳感器17壓力值增加時，增加窯頭排風機23的轉速，當壓力傳感器17壓力值減少時，降低窯頭排風機23的轉速，通過調節(jié)篦冷機風機18保證穩(wěn)定壓力傳感器17壓力值。
[0023]采用多入單出控制方法，將對窯頭風機產生影響的條件引入窯頭風機控制模塊，以保證穩(wěn)定窯頭壓力。
[0024]三、篦速控制單元
如圖4所示，篦速控制單元采用分段篦速控制模塊。
[0025]一段篦冷機19中的壓力傳感器20和二段篦冷機21中的壓力傳感器22將壓力信號傳送給分段篦速控制模塊，經過分段篦速控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給一段篦冷機19和二段篦冷機21。
[0026]控制方法:壓力傳感器20控制一段篦冷機19的篦速，壓力傳感器22控制二段篦冷機21的篦速，壓力傳感器20和壓力傳感器22的壓力設定值在±100范圍內，微量調節(jié)；超過±100范圍但±160之內調節(jié)速度加速；波動超過±160，迅速將一段篦冷機19和二段篦冷機21篦速推至約束上限值，帶壓力傳感器20和壓力傳感器22的壓力開始下降，將快速回到調節(jié)起點附近。
[0027]分段篦速控制模塊，可判別大擾動、實現(xiàn)大擾動強操作，小擾動緩操作。
[0028]四、煤磨控制單元
如圖5所示，煤磨控制單元由煤磨冷熱風閥控制模塊和磨機喂煤量控制模塊組成。
[0029]1、煤磨冷熱風閥控制模塊
煤磨29出口溫度傳感器27和壓力傳感器26將溫度、壓力信號傳送給煤磨冷熱風閥控制模塊，經過煤磨冷熱風閥控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給冷風閥25、熱風閥24。
[0030]控制方法:由煤磨入口壓力傳感器26和出口溫度傳感器27共同控制冷風閥25和熱風閥24。當煤磨29的入口壓力傳感器26壓力不足或過大時，同時開大或關小冷風閥25和熱風閥24，確保入口壓力穩(wěn)定增加或減少；當煤磨29出口溫度傳感器27溫度過高時，開大冷風閥25關小熱風閥24，溫度傳感器27溫度過低時，關小冷風閥25開大熱風閥24，可以迅速調節(jié)出口溫度，使之達到控制要求。
[0031]采用煤磨冷熱風閥控制模塊多入多出控制方法，有效解決了，煤磨出口溫度和入口壓力偶合的問題，解決閥門的遲滯和回差，提高控制精度。
[0032]2、磨機喂煤量控制模塊
煤磨29中的差壓傳感器30將差壓信號傳送給磨機喂煤量控制模塊，經過磨機喂煤量控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給轉子稱28 ；
控制方法:差壓傳感器30差壓減小到設定值以下時，開大轉子稱28，增加煤料輸送，當原料磨29中的差壓傳感器30差壓增加到設定值以上時，關小轉子稱28，減小煤料輸送。
[0033]采用磨機喂煤量控制模塊偏差控制方法，可以跟蹤和預測煤種成分變化趨勢和狀況，提高煤種變化的控制適應性和穩(wěn)定性。
【權利要求】
1.干法水泥生產線控制系統(tǒng)，控制單元、燒成控制單元、控制單元，其特征在于: 原料磨控制單元:由原料冷熱風閥控制模塊和原料磨喂料控制模塊組成，原料磨(3)出口溫度傳感器(2)和壓力傳感器(5)將溫度、壓力信號傳送給原料冷熱風閥控制模塊，經過原料冷熱風閥控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給冷風閥(6)、熱風閥(7);原料磨(3)中的差壓傳感器(4)將壓力信號傳送給原料磨喂料控制模塊，經過原料磨喂料控制模分析計算后將控制輸出信號傳送給原料磨(I); 燒成控制單元:由高溫風機控制模塊、窯尾煤控制模塊、窯頭風機控制模塊組成，壓力傳感器(10)和氣體分析儀(9)將壓力信號和CO含量信號傳送給高溫風機控制模塊，高溫風機控制模塊經過分析計算后將輸出控制信號傳送給高溫風機(8);預熱器(12)中的溫度傳感器(11)和分解爐(14)中的溫度傳感器(13 )將溫度測量信號傳送給窯尾煤控制模塊，窯尾煤控制模塊經過分析計算后將輸出控制信號傳送給轉子稱(15);回轉窯(16)中壓力傳感器(17)、篦冷機風機(18)將壓力和篦冷機送風量信號傳送給窯頭風機控制模塊，窯頭風機控制模塊經過分析計算后將控制輸出信號傳送給窯頭風機(23); 篦速控制單元:采用分段篦速控制模塊，一段篦冷機(19)中的壓力傳感器(20)和二段篦冷機(21)中的壓力傳感器(22)將壓力信號傳送給分段篦速控制模塊，經過分段篦速控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給一段篦冷機(19)和二段篦冷機(21)； 煤磨控制單元:由煤磨冷熱風閥控制模塊和磨機喂煤量控制模塊組成，煤磨(29)出口溫度傳感器(27)和壓力傳感器(26)將溫度、壓力信號傳送給煤磨冷熱風閥控制模塊，經過煤磨冷熱風閥控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給冷風閥(25)、熱風閥(24);煤磨(29)中的差壓傳感器(30)將差壓信號傳送給磨機喂煤量控制模塊，經過磨機喂煤量控制模塊分析計算后將控制輸出信號傳送給轉子稱(28)。
【文檔編號】G05B19/418GK103592917SQ201310564078
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權日:2013年11月14日
【發(fā)明者】張曉軍, 劉剛 申請人:沈陽卡斯特科技發(fā)展有限公司