水泥分解炉作为新型干法窑外分解系统的核心设备,承担着燃烧、热传递和物料分解的任务。若分解炉出口温度太高,旋风预热器会发生结皮现象;相反,若分解炉出口温度过低,炉内的碳酸盐分解率会降低。因此,保持合理稳定的分解炉的出口温度是分解炉控制的关键所在。考虑到分解炉具有工况波动频繁、非线性、且延时较大等特点,直接建立模型以描述分解炉出口温度变化动态较为困难,为此,需建立完备的分解炉工况模板,而后根据不同的工况建立相应的分解炉数学模型,以便更加准确的实施分解炉出口温度控制。在水泥生产过程能效分析与优化控制理论方法研究(山东省自然科学基金重点项目:ZR2011FZ002)及新型干法水泥生产过程工况识别方法研究(山东省自然科学基金项目:ZR2010FM038)资助下,本文开展工作如下:(1)为精确控制分解炉出口温度,需建立准确的分解炉数学模型。考虑到分解炉工况波动频繁等因素,首先需要建立一个合理完备的分解炉标准工况模板,而后分工况建立分解炉数学模型。参考水泥工厂设计规范(GB 50295-2008),借鉴现场优秀操作人员工作经验,结合某5000t/d水泥厂生产线数据,分析得出喂煤量、生料下料量及三次风温度是影响分解炉出口温度的主要因素,绘制三维曲线,分析了各参变量间的关系,得到了合理的水泥分解炉标准工况模板,为后面建立基于标准工况模板的分解炉数学模型打下基础。(2)根据(1)中所建立的模板,选取喂煤量、生料下料量及三次风温度作为建模所需输入变量,分解炉出口温度作为输出变量,采用回归分析学习算法建立水泥分解炉出口温度在870-880℃时的数学模型。(3)考虑到现场应用,所建模型需具有在线校正能力,以及时准确反映分解炉温度变化动态。因此,在(2)中所述建模方法的基础之上,提出了一种基于灰色关联分析的分解炉出口温度在线切换建模方法。该方法能够实时计算喂煤量、生料下料量、三次风温度与分解炉出口温度之间的灰色关联度,选取关联度最大的变量作为建模的输入变量,建立了分解炉出口温度在870-880℃时的切换模型,并给出了在线模型校正方法。(4)为建立基于标准工况模板的分解炉数学模型,在(3)中所述建模方法的基础之上,提出了一种水泥分解炉出口温度在线T-S模糊建模方法。考虑到三次风温度主要受三次风量的影响,而分解炉在正常工作状态下,三次风阀门开度保持恒定,因此仅选用喂煤量及生料下料量作为建模所需输入变量,采用回归分析和极限学习机方法建立分解炉出口温度局部模型,根据水泥预分解工艺特点,划分隶属度曲线,给出了水泥分解炉出口温度在820-880℃时的T-S模糊模型。(5)为准确控制分解炉出口温度,需结合模型制定控制策略。根据上文所提建模方法,针对分解炉出口温度在840-860℃这一典型工况,建立了分解炉回归模型,并采用自适应趋近率求取最优控制量,设计了具有自适应能力的水泥分解炉滑模控制器。仿真结果证明了所建控制器的准确性。