本發(fā)明涉及一種閉流水泥粉磨生產(chǎn)過程中選粉系統(tǒng)的模糊控制方法，尤其涉及一種優(yōu)化p.o.425出磨水泥的顆粒度分布，自動調(diào)整選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥開度的方法。

背景技術(shù)：

對于閉路流程的水泥粉磨工序，經(jīng)過粉磨的物料在氣流的帶動下進(jìn)入選粉系統(tǒng)，在選粉系統(tǒng)中選粉機(jī)旋轉(zhuǎn)葉輪的作用下，細(xì)小顆粒順利通過篩選成為出磨水泥，粗大的顆粒重新進(jìn)入磨機(jī)進(jìn)行再次粉磨，因此，選粉機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速的高低，在很大程度上影響著出磨水泥的比表面積和篩余量。而帶動物料的氣流大小也同樣影響著選粉系統(tǒng)的工況，過強(qiáng)的氣流，可導(dǎo)致粗顆粒從篩選中逃逸，過弱的氣流，則使得原本細(xì)小的物料也無法通過篩選，通過冷風(fēng)閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)的氣流大小也在很大程度上影響著出磨水泥的比表面積和篩余量。以上闡述表明，對選粉系統(tǒng)中選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥門的開度，是選粉系統(tǒng)的關(guān)鍵性控制參數(shù)，過大或過小會造成要么出磨水泥的顆粒度分布不合理，影響質(zhì)量，要么生產(chǎn)過程處于過粉磨狀態(tài)，影響產(chǎn)量。

出磨水泥的水化活性在很大程度上取決于出磨水泥的顆粒度分布情況，將出磨水泥的比表面積和篩余量這兩項(xiàng)指標(biāo)相結(jié)合，可以得到顆粒度分布的最佳模型，同時gb175/2013中，國家對出磨水泥的比表面積和篩余量也做了強(qiáng)制規(guī)定，所以，閉流水泥粉磨生產(chǎn)過程中，對選粉系統(tǒng)的控制最終是要保證出磨水泥的比表面積和篩余量達(dá)到期望值。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥門開度對比表面積和篩余量的影響程度各有不同，也很難用一個成熟的數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行描述，一般是操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明，是設(shè)計一個模糊控制器來對選粉系統(tǒng)的這兩個控制參數(shù)自動調(diào)整，以出磨水泥的比表面積和篩余量作為系統(tǒng)的輸入，以選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥門開度作為輸出，構(gòu)成一個二輸入二輸出控制系統(tǒng)。模糊控制系統(tǒng)的運(yùn)行，兼顧了生產(chǎn)過程的質(zhì)量和產(chǎn)量兩個要素，使閉流水泥粉磨過程中的選粉流程高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于：以gb175/2013國家標(biāo)準(zhǔn)和歷史最佳值為依據(jù)，建立出磨水泥比表面積和篩余量的隸屬函數(shù)，以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立選粉系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥門開度的隸屬函數(shù)；對以比表面積和篩余量作為控制系統(tǒng)輸入的二維模糊控制器，建立相應(yīng)的模糊控制規(guī)則。根據(jù)控制規(guī)則建立選粉機(jī)轉(zhuǎn)速與比表面積和篩余量的模糊關(guān)系矩陣、根據(jù)控制規(guī)則建立選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥門開度與比表面積和篩余量的模糊關(guān)系矩陣。根據(jù)模糊推理合成規(guī)則得到模糊控制輸出，依模糊控制取值規(guī)則，最終獲取模糊控制器輸出量-即選粉系統(tǒng)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量和冷風(fēng)閥門開度增量。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

s1、建立變量隸屬函數(shù)模型：

對應(yīng)于比表面積、篩余量、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速、冷風(fēng)閥門開度，分別得到隸屬函數(shù)如下：

式中，μb、μr、μrpm、μtv分別是比表面積、篩余量、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速、冷風(fēng)閥門開度的隸屬函數(shù)。

對于比表面積blaine最佳值偏差而言，與比表面積最佳值的偏差由-30m²/kg至30m²/kg的大小劃為七個等級，該論域模糊語言描述為負(fù)大nb、負(fù)中nm、負(fù)小ns、o、正小ps、正中pm、正大pb，則有

當(dāng)x>0時

當(dāng)x<0時，令μpsb(x)＝0,μpmb(x)＝0,μpbb(x)＝0,且

μnsb(x)＝μpsb(-x)

μnmb(x)＝μpmb(-x)

μnbb(x)＝μpbb(-x)

對于出磨水泥篩余量最佳值偏差r80(直徑為80μm方孔篩余量)而言，與出磨水泥篩余量最佳值的偏差由-1.2％至+1.2％的大小劃為七個等級，該論域模糊語言描述為負(fù)大nb、負(fù)中nm、負(fù)小ns、o、正小ps、正中pm、正大pb，則有

當(dāng)x>0時

當(dāng)x<0時，令μpsr(x)＝0,μpmr(x)＝0,μpbr(x)＝0,且

μnsr(x)＝μpsr(-x)

μnmr(x)＝μpmr(-x)

μnbr(x)＝μpbr(-x)

對于水泥磨選粉機(jī)轉(zhuǎn)速最佳值偏差而言，與選粉機(jī)轉(zhuǎn)速最佳值的偏差由-60rpm至+60rpm的大小劃為七個等級，該論域模糊語言描述為負(fù)大nb、負(fù)中nm、負(fù)小ns、o、正小ps、正中pm、正大pb，則有

當(dāng)x>0時

當(dāng)x<0時，令μpsrpm(x)＝0,μpmrpm(x)＝0,μpbrpm(x)＝0,且

μnsrpm(x)＝μpsrpm(-x)

μnmrpm(x)＝μpmrpm(-x)

μnbrpm(x)＝μpbrpm(-x)

對于選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥門最佳開度值偏差v而言，與選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥門最佳開度值的偏差由-12％至+12％的大小劃為七個等級，該論域模糊語言描述為nb、nm、ns、o、ps、pm、pb，則有

當(dāng)x>0時

當(dāng)x<0時，令μpsv(x)＝0,μpmv(x)＝0,μpbv(x)＝0,且

μnsv(x)＝μpsv(-x)

μnmv(x)＝μpmv(-x)

μnbv(x)＝μpbv(-x)

s2、建立模糊控制規(guī)則；

s3、模糊控制輸出

根據(jù)模糊推理合成規(guī)則，選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量rpm以及選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥門開度增量v分別為：

式中

根據(jù)實(shí)時采集到的模擬量,對照相應(yīng)的賦值表，完成變量-比表面積偏移值、篩余量偏移值由基本論域向模糊論域的變換，由(10)式可分別得到是一個1×7的模糊向量。根據(jù)(8)式和(9)式，通過計算可分別得到選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量rpm以及選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥門開度增量v的一個1×7的模糊向量，取值遵循原則為：

1)隸屬度最大值原則；

2)在隸屬度值同為最大值情況下，首選等級絕對值最小的等級值。根據(jù)rpm和v的等級值，對選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥開度進(jìn)行調(diào)整。

按照上述取值原則，最總可以獲得選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量rpm的增量等級，以及選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥開度增量v的增量等級。

本發(fā)明中根據(jù)上述等級劃分，得到模糊變量的賦值表：

表1.出磨水泥比表面積偏差b賦值表

表2.出磨水泥篩余量偏差r賦值表

表3.選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量rpm賦值表

表4.選粉機(jī)旁路風(fēng)門開度增量v賦值表

對于水泥磨選粉系統(tǒng)轉(zhuǎn)速增量模糊控制規(guī)則可以歸納如下：

1)若負(fù)大或正大，則正大；

2)若負(fù)中且正中或正小，則正中；

3)若正中且負(fù)中或負(fù)小，則正中；

4)若負(fù)小且正小或負(fù)小，則正??；

5)若正大或負(fù)大，則負(fù)大；

6)若正中且負(fù)中或負(fù)小，則負(fù)中；

7)若負(fù)中且正中或正小，則負(fù)中；

8)若正小且負(fù)小或正小，則負(fù)??；

根據(jù)上述控制規(guī)則，得到選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量rpm與比表面積偏差b和篩余量r的模糊關(guān)系矩陣：

對于水泥磨選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥開度偏差v，模糊控制規(guī)則可以歸納如下：

1)若負(fù)大或正大，則正大；

2)若負(fù)中且正中或正小，則正中；

3)若正中且負(fù)中或負(fù)小，則正中；

4)若負(fù)小或正小且正小，則正??；

5)若正大或負(fù)大，則負(fù)大；

6)若正中且負(fù)中或負(fù)小，則負(fù)中；

7)若負(fù)中且正中或正小，則負(fù)中；

8)若正小或負(fù)小且負(fù)小，則負(fù)??；

由以上控制規(guī)則，得到選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥開度增量v與比表面積b和篩余量r的模糊關(guān)系矩陣為：

本發(fā)明中，模糊控制周期為5分鐘。

本發(fā)明還提供了一種基于上述方法的閉流水泥粉磨選粉模糊控制系統(tǒng)，該模糊控制系統(tǒng)是一個二輸入二輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸入量是觸摸水泥、出磨水泥篩余量，系統(tǒng)的輸出量是選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥門開度。

本發(fā)明中，根據(jù)上述方法制定模糊控制規(guī)則，并由此生成模糊關(guān)系矩陣，模糊向量的取值規(guī)則，并最終獲得選粉模糊控制系統(tǒng)的控制參數(shù)增量；

本發(fā)明中，表征選粉系統(tǒng)最優(yōu)的特征指標(biāo)是出磨水泥比表面積和出磨水泥篩余量最佳值，通過調(diào)整選粉系統(tǒng)的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥門開度保證選粉系統(tǒng)處于科學(xué)、高效的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明以dcs平臺為基礎(chǔ)，結(jié)合水泥制造工藝?yán)碚摵蛯?shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，建立了閉流水泥磨選粉系統(tǒng)中選粉機(jī)轉(zhuǎn)速與比表面積和篩余量之間的模糊關(guān)系，以及選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥開度與比表面積和篩余量之間的模糊關(guān)系。以一定時間作為模糊控制周期，對選粉系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行實(shí)時調(diào)整，保證選粉系統(tǒng)處于一種高效的運(yùn)行狀態(tài)。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例閉流水泥磨喂料量模糊控制系統(tǒng)人機(jī)界面；

圖2為本發(fā)明控制流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例水泥粉磨生產(chǎn)過程選粉系統(tǒng)的模糊控制方法包括以下步驟：

s1、建立變量隸屬函數(shù)模型：

對應(yīng)于比表面積、篩余量、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速、冷風(fēng)閥門開度，分別得到隸屬函數(shù)如下：

式中，μb、μr、μrpm、μtv分別是比表面積、篩余量、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速、冷風(fēng)閥門開度的隸屬函數(shù)。

對于比表面積blaine最佳值偏差而言，與比表面積最佳值的偏差由-30m²/kg至30m²/kg的大小劃為七個等級，該論域模糊語言描述為nb、nm、ns、o、ps、pm、pb，則有

當(dāng)x>0時

當(dāng)x<0時，令μpsb(x)＝0,μpmb(x)＝0,μpbb(x)＝0,且

μnsb(x)＝μpsb(-x)

μnmb(x)＝μpmb(-x)

μnbb(x)＝μpbb(-x)

對于出磨水泥篩余量最佳值偏差r80(直徑為80μm方孔篩余量)而言，與出磨水泥篩余量最佳值的偏差由-1.2％至+1.2％的大小劃為七個等級，該論域模糊語言描述為nb、nm、ns、o、ps、pm、pb，則有

當(dāng)x>0時

當(dāng)x<0時，令μpsr(x)＝0,μpmr(x)＝0,μpbr(x)＝0,且

μnsr(x)＝μpsr(-x)

μnmr(x)＝μpmr(-x)

μnbr(x)＝μpbr(-x)

對于水泥磨選粉機(jī)轉(zhuǎn)速最佳值偏差而言，與選粉機(jī)轉(zhuǎn)速最佳值的偏差由-60rpm至+60rpm的大小劃為七個等級，該論域模糊語言描述為nb、nm、ns、o、ps、pm、pb，則有

當(dāng)x>0時

當(dāng)x<0時，令μpsrpm(x)＝0,μpmrpm(x)＝0,μpbrpm(x)＝0,且

μnsrpm(x)＝μpsrpm(-x)

μnmrpm(x)＝μpmrpm(-x)

μnbrpm(x)＝μpbrpm(-x)

對于選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥門最佳開度值偏差v而言，與選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥門最佳開度值的偏差由-12％至+12％的大小劃為七個等級，該論域模糊語言描述為nb、nm、ns、o、ps、pm、pb，則有

當(dāng)x＞0時

當(dāng)x＜0時，令μpsv(x)＝0，μpmv(x)＝0，μpbv(x)＝0，且

μnsv(x)＝μpsv(-x)

μnmv(x)＝μpmv(-x)

μnbv(x)＝μpbv(-x)

由此得到模糊變量的賦值表：

表1.出磨水泥比表面積偏差b賦值表

表2.出磨水泥篩余量偏差r賦值表

表3.選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量rpm賦值表

表4.選粉機(jī)旁路風(fēng)門開度增量v賦值表

s2、建立模糊控制規(guī)則：

對于水泥磨選粉系統(tǒng)轉(zhuǎn)速增量模糊控制規(guī)則可以歸納如下：

9)若負(fù)大或正大，則正大；

10)若負(fù)中且正中或正小，則正中；

11)若正中且負(fù)中或負(fù)小，則正中；

12)若負(fù)小且正小或負(fù)小，則正??；

13)若正大或負(fù)大，則負(fù)大；

14)若正中且負(fù)中或負(fù)小，則負(fù)中；

15)若負(fù)中且正中或正小，則負(fù)中；

16)若正小且負(fù)小或正小，則負(fù)??；

根據(jù)上述控制規(guī)則，得到選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量rpm與比表面積偏差b和篩余量r的模糊關(guān)系矩陣：

對于水泥磨選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥開度偏差v，模糊控制規(guī)則可以歸納如下：

9)若負(fù)大或正大，則正大；

10)若負(fù)中且正中或正小，則正中；

11)若正中且負(fù)中或負(fù)小，則正中；

12)若負(fù)小或正小且正小，則正??；

13)若正大或負(fù)大，則負(fù)大；

14)若正中且負(fù)中或負(fù)小，則負(fù)中；

15)若負(fù)中且正中或正小，則負(fù)中；

16)若正小或負(fù)小且負(fù)小，則負(fù)??；

由以上控制規(guī)則，得到選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥開度增量v與比表面積b和篩余量r的模糊關(guān)系矩陣為：

s3、模糊控制輸出

根據(jù)模糊推理合成規(guī)則，選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量rpm以及選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥門開度增量v分別為：

式中

根據(jù)實(shí)時采集到的模擬量,對照相應(yīng)的賦值表，完成變量-比表面積偏移值、篩余量偏移值由基本論域向模糊論域的變換，由(10)式可分別得到是一個1×7的模糊向量。根據(jù)(8)式和(9)式，通過計算可分別得到選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量rpm以及選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥門開度增量v的一個1×7的模糊向量，取值遵循原則為：

3)隸屬度最大值原則；

4)在隸屬度值同為最大值情況下，首選等級絕對值最小的等級值。根據(jù)rpm和v的等級值，對選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥開度進(jìn)行調(diào)整。

按照上述取值原則，最總可以獲得選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量rpm的增量等級，以及選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥開度增量v的增量等級。

本發(fā)明以dcs平臺為基礎(chǔ)，結(jié)合水泥制造工藝?yán)碚摵蛯?shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，建立了閉流水泥磨選粉系統(tǒng)中選粉機(jī)轉(zhuǎn)速與比表面積和篩余量之間的模糊關(guān)系，以及選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥開度與比表面積和篩余量之間的模糊關(guān)系。以5分鐘時間作為模糊控制周期，對選粉系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行實(shí)時調(diào)整，保證選粉系統(tǒng)處于一種高效的運(yùn)行狀態(tài)。

本發(fā)明的閉流水泥粉磨選粉模糊控制系統(tǒng)根據(jù)上述實(shí)施例的方法實(shí)現(xiàn)，是一個二輸入二輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸入量是觸摸水泥、出磨水泥篩余量，系統(tǒng)的輸出量是選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥門開度。

該模糊控制系統(tǒng)根據(jù)上述實(shí)施例的方法制定模糊控制規(guī)則，并由此生成模糊關(guān)系矩陣，模糊向量的取值規(guī)則，并最終獲得選粉模糊控制系統(tǒng)的控制參數(shù)增量；

表征選粉系統(tǒng)最優(yōu)的特征指標(biāo)是出磨水泥比表面積和出磨水泥篩余量最佳值，通過調(diào)整選粉系統(tǒng)的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和冷風(fēng)閥門開度保證選粉系統(tǒng)處于科學(xué)、高效的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

本發(fā)明所設(shè)計的模糊控制系統(tǒng)作為水泥磨生產(chǎn)過程質(zhì)量控制系統(tǒng)的一個子功能模塊，通過dcs系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集，在后臺完成模糊控制運(yùn)算，給出選粉系統(tǒng)控制參數(shù)。

當(dāng)前，實(shí)時獲取的比表面積為321.2m²/kg，篩余量為1.0％，通過隸屬函數(shù)式模糊變量賦值表1、表2，可分別得到當(dāng)前的工況是：比表面積偏差“ns”,篩余量偏差“ns”，與之對應(yīng)的模糊向量分別為：

則

由式(8)計算可得：

由式(9)計算可得：

根據(jù)隸屬度最大原則。此時選粉機(jī)轉(zhuǎn)速增量等級為“1”，即選粉機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)為820rpm；根據(jù)隸屬度最大原則。此時選粉系統(tǒng)冷風(fēng)閥開度增量等級為“-1”，即冷風(fēng)閥開度應(yīng)為79％。模糊控制系統(tǒng)實(shí)際工作中，調(diào)整的選粉機(jī)轉(zhuǎn)速為828rpm，冷風(fēng)閥開度值為87％，如圖1所示。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。