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生料粉磨过程是水泥生产中的重点耗能环节,其工艺已从球磨机圈流粉磨向立磨粉磨转变,设备升级带来了巨大的节能减排效益,同时其正向煤,熟料粉磨渗透。但鲜有学者对立磨的自动控制进行相关研究,国内外水泥企业的生料立磨基本处在人工操作状态,造成了立磨设备故障率高、持续运行时间短,实际产出低、产品质量不稳定等问题。如何将先进的自动控制技术应用于立磨粉磨过程,进一步降低其生产能耗、提高能效,减小人工劳动强度成为当前亟待解决的难题。
基于立磨的生产工艺和操作特点,提出对喂料、热风和液压的多回路分级协调控制策略。考虑喂料过程的大延时、非线性和强耦合等特点,具有滚动优化、反馈校正等特点且对过程模型要求低、鲁棒性强的广义预测控制方法可以实现其稳定控制。热风和液压过程工艺简单且操作规则少,可以采用专家规则控制。而各回路间通过专家规则实现有效的控制协调。本课题以某水泥厂5000t/d生料生产线为研究对象,深入研究了立磨粉磨过程,归结了喂料、热风和液压的控制特点及相互关系,总结相关控制规则,并利用最小二乘递推辨识喂料过程的数学模型,在此基础上利用C++和Matlab实现了喂料过程预测专家控制、热风和液压过程专家控制、及整体的专家协调控制。开发了控制软件包,结合现场的SUPCONDCS系统,利用OPC技术实现了立磨粉磨过程的自动控制。
现场应用效果表明,基于多回路协调控制、喂料预测控制、热风和液压专家控制的控制器设计思路,很好地解决了立磨的非线性、纯滞后、强耦合等问题,立磨的负荷平稳,控制动作合理稳定。