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《济南大学》 2011年
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新型干法水泥生产线预热与窑外分解过程控制研究

张小霞  
【摘要】:新型干法水泥生产技术现已成为我国水泥工业的主要生产技术。新型干法水泥生产技术的核心是悬浮预热及窑外分解技术。预热及窑外分解过程的稳定直接影响到入窑生料的质量,因此,对悬浮预热及窑外分解过程稳定控制的研究具有重要意义。 针对水泥预热及窑外分解过程中“风、煤、料”三方面存在的控制问题,对预热器一级旋风筒和分解炉进行简单地工况判断,将分解炉工况进行分类,同时基于分解炉的大滞后和多工况特性,提出采用灰色预测模糊控制算法实现分解炉的稳定控制。 生料流量的改变引起预热及窑外分解过程中温度和负压的变化,对用风量需求也有影响。将生料下料情况作为分解炉和预热器一级筒工况分析中的条件;再将悬浮预热器温度和负压的变化情况作为分解炉工况分析时的条件之一。通过综合分析总结出一般情况下预热器一级筒的五种典型工况和分解炉的八种典型工况。根据分解炉在各种工况下控制的难易程度,将分解炉的工况分为正常工况和特殊工况两类。 现场高温风机调速主要根据预热器一级筒负压的变化情况。由于现场暂时不需要实现高温风机自动调速,所以,文中只针对预热器一级筒的其中一种工况分析了高温风机转速调整和预热器一级筒负压变化的关系,提出运用一维模糊控制实现高温风机自动调速的构想,同时实现在该工况下对风量的自动调节。为今后水泥工业实现全自动化提供参考。根据分解炉温度控制的难点即分解炉的大时滞性提出在两类工况下均采用灰色预测方法,同时针对两类工况采用不同的预测算法。正常工况下采用GM(1,1)灰色预测方法;特殊工况下采用GM(1,2)灰色预测方法,这两种方法都用于预测分解炉的出口温度。通过对被控对象滞后特性的分析,确定了预测周期和控制周期的时间。通过对预测周期内温度变化的规律的分析,提出在一个预测周期内分别采用预测温度和反馈校正后的温度数据。运用现场操作经验及分解炉的喷煤增量和出口温度的关系得出模糊规则表。最终通过模糊控制器计算出喂煤增量。 基于MATLAB软件和ABB公司的Control Build F软件对分解炉的控制方案进行仿真。仿真前提取有各种特征的分解炉出口温度样本,对这些样本进行各种方法的初始值处理同时检验预测误差,根据预测结果总结了最优的数据的初始值处理方法,同时在该方法下得出良好的预测效果。仿真时在MATLAB软件中创建OPC客户端,实现MATLAB软件中的OPC客户端与Control Build F软件中的OPC服务器的通信,同时在MATLAB软件中编写工况判断、初值处理、灰色预测及模糊控制程序。仿真中通过设置虚拟设定值改进控制方案,得到良好的仿真效果。仿真证明了基于分解炉的大滞后和多工况特性提出的灰色预测模糊控制算法的控制效果优异于常规控制方法。最终利用ADO接口技术、OPC接口技术及SQL服务器等实现现场的数据读取和写入,根据MATLAB程序编写基于VC++软件的控制程序,使控制算法运用于现场。
【学位授予单位】:济南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ172.6

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【参考文献】
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