回转窑煅烧过程是水泥熟料生产的关键环节,其通过调节窑头喷煤量来稳定回转窑温度,从而得到质量合格的水泥熟料。其中,窑头用煤量约占整个水泥熟料生产煤耗量的40%。但是由于回转窑大滞后、非线性、多变量耦合等复杂特性,使得国内水泥回转窑控制大多还采用人工控制方式,人工控制水平参差不齐,很难保证较好的控制效果,且能耗较高。国外的一些优化控制软件虽然有较好的控制效果,但是难以适用国内水泥厂原材料波动大、测点少等现状。因此,基于国内回转窑控制现状,研究采用先进控制策略实现回转窑煅烧过程的优化控制,稳定回转窑煅烧温度,进而降低生产能耗,提高水泥质量是一个亟待解决的重要课题。本课题以山东省某水泥厂5000t/d水泥熟料生产线为研究背景,在了解生产工艺的基础上,结合操作专家经验,采用多模态智能控制方法,提出由回转窑温度优化设定系统和自动控制系统组成的水泥回转窑温度优化控制系统总体解决方案;然后,采用面向对象编程策略,研发了水泥回转窑温度优化控制系统软件并进行了现场应用。具体研究内容如下:(1)回转窑温度优化设定系统研究。基于水泥烧成系统工艺,结合操作专家经验,采用LS-SVM建立回转窑温度预设定模型;然后分析总结不同窑况,结合出窑熟料中f-CaO含量,构建温度预设定值修正专家规则,修正回转窑温度预设定值,得出当前窑况下的回转窑温度最优设定值,作为回转窑温度自动控制系统的控制目标值。(2)回转窑温度自动控制系统研究。针对回转窑大滞后、非线性、多变量耦合的特性,提出将Bang-Bang控制、专家规则控制、前馈控制与模糊-PID复合控制相结合的多模态智能控制方案。在工况稳定情况下,采用模糊-PID复合控制实现回转窑温度稳定控制,当工况发生变化时,根据多模态智能切换规则,切换相应模态下的控制器对模糊-PID复合控制进行校正,将回转窑温度稳定在最优设定值;然后选取回转窑典型工况,进行了仿真验证。(3)回转窑温度优化控制系统软件研发。根据回转窑温度优化控制系统总体方案,采用面向对象编程策略,将整体系统分为数据采集子系统,数据库子系统,优化控制子系统,并分别进行研发。通过ADO实现优化控制子系统与数据库子系统的数据互联;通过OPC数据采集子系统实现数据库子系统与现场DCS系统数据互联。最后,将回转窑温度优化控制系统应用于生产现场。结果表明,回转窑温度更加稳定,煤耗更低。因此本课题的研究对水泥熟料的高质低耗生产的意义重大。