水泥粉磨加工中如何優化節能控制系統
水泥粉磨加工中如何優化節能控制系統?
??水泥磨是水泥生產過程中的關鍵設備，能耗高，磨損大，水泥磨的自動化控制水平直接影響著水泥產品的質量、產量以及能耗。然而對于復雜的水泥磨控制系統，由于水泥磨本身具有的大時滯、多約束、多變量以及變量間的強耦合性等特點，準確的數學模型難以建立，控制精度難以保證。隨著計算機技術和控制理論的不斷發展，以PID控制為基本原理的自適應PID、模糊PID等不斷成熟，為水泥磨系統控制注入了新的活力。
??目前我國水泥廠采用的自動配料系統實現了對各路物料下料比例的控制，使生產過程中化學成份達到合格的要求，但在質量控制及產量方面存在如下問題：憑借操作工人經驗控制喂料量，產量調整主要依賴定時化驗結果進行，造成調節滯后；調節滯后容易造成細度（或比表面積）波動；沒有準確有效的磨機料位測量手段，無法判斷磨機內的料位及變化；難以在質量合格前提下實現產量及穩定，因而粉磨過程電耗偏高；當磨機內物料過多時容易形成飽磨，會導致跑粉、磨內溫度增高、水泥細度跑粗等問題；當磨機內物料過少時，會造成鋼球、襯板磨損增大，產量急劇減少等問題。
??“水泥粉磨過程優化節能控制系統”以安全經濟運行為目標，針對粉磨過程的運行特點，采用自尋優、自適應等先進控制算法與常規控制算法相結合的控制策略，實現粉磨過程自動控制，保證了粉磨過程安全、連續、經濟、穩定運行。適用于水泥廠生料粉磨過程和水泥粉磨過程。
??通過噪聲傳感器檢測磨機噪聲信號，經變送器處理后得到能夠準確反映磨機內存料量的標準信號，從而實現磨機內料位的準確測量；控制磨機喂料總量、磨內通風量、選粉機轉速等，調節磨機內物料量、物料流速和循環負荷，并對磨機內料位、物料流動速度和循環負荷進行優化，保證磨機始終能在保證細度指標的前提下運行在狀態；粉磨過程狀態的穩定，能夠使得產品細度穩定、均勻性得到改善，保證質量、提高產量，對水泥廠生產過程降低電耗，提高經濟效益具有十分重要的意義；同時，控制系統投入后，能夠防止空磨及飽磨，減輕運行、勞動強度，減少維護費用，改善工作環境，具有顯著的經濟效益和良好的社會效益。
??2 水泥磨優化控制原理
??2.1磨機內存料量測量
??磨機內鋼球、鋼段和襯板相互碰撞產生噪聲，磨機噪聲隨著磨機內料位（存料量）的變化而變化。在磨機料位低小時，鋼球、襯板碰撞的幾率大、能量大，產生的噪聲大；在磨機料位增高時，因為物料的不斷填充，鋼球、鋼段和襯板碰撞的幾率減小、能量變小，產生的噪聲也減小。因而，用噪聲傳感器采集磨機噪聲信號，經由變送器對現場采集信號進行分析與處理，就可以檢測到磨機料位的大小和變化。
??經過在不同水泥廠、不同型號磨機上的實際應用，噪聲傳感器與料位變送器能夠準確、靈敏地測量磨機內存料量多少和存料量實際變化，而且通風量、原料品質的變化、原料的干濕對測量結果的影響都很小。磨機內料位的準確測量為整個粉磨過程的自動控制奠定了基礎。
??2.2料位優化控制
??在一定工況下，磨機料位--產量特性曲線如圖1所示。從曲線可以看出，磨機的產量并不存料量的增加而持續增大，實際上磨機存在產量料位點，即工作點。雖然磨機的料位-產量特性曲線存在著極值特性，但是其無法用公式表達，而且會隨外界因素（例如物料、工況、機械磨損等）的變化而變化，特性曲線會發生漂移，但仍存在工作點。根據粉磨過程運行存在產量這一特性，采用優化控制算法，對磨機的料位點進行搜索，以找到產量為方向，逐漸向料位點靠近。優化控制屬于控制的上層，對下層控制回路的操作目標值進行設定，以保證系統運行在狀態。
??針對磨機大慣性、純滯后、參數時變的特點，采用自尋優、自適應和智能PI控制相結合的控制策略，控制框圖如圖2所示。智能PI控制算法能夠保證穩定工況下磨機料位的穩定，并有較好動態和靜態控制性能；在粉磨過程工況發生變化時，對象參數隨之改變，采用自適應控制算法使得常規控制器參數能夠自動適應對象模型的變化，保證粉磨系統在工況變化時的控制性能。
??2.3物料流速與循環負荷控制
??物料在磨機內的停留時間主要由物料的流動速度來決定，停留時間過長容易造成過磨，停留時間過短容易造成細度或比表面積不合格，導致產品不合格或經選粉機后再次進入磨機進行二次或多次研磨。循環負荷同樣對磨機產量、質量有至關重要的作用，過大或過小的循環負荷都會導致磨機產量下降。物料流速依靠料位、料位分布及磨內通風進行控制；循環負荷通過物料流速、選粉機轉速進行控制。
??3 水泥磨優化控制系統的應用
??3.1項目背景
??北京市琉璃河水泥有限公司2#水泥磨為閉路磨，磨機規格為￠4.2×11米，控制采用北京和利時控制系統公司的MACS分布式控制系統（DCS），水泥磨的設計產量為90-110T/h，目前42.5#水泥的實際產量為90-100T/h，水泥磨單耗40KWh/T。DCS系統可以為每套粉磨系統提供一組AI點（0-20mA信號）。在實現磨機內物料量的準確測量的基礎上，結合現有運行參數，自動控制磨機喂料量；根據比表質量調節選粉機轉速；在水泥磨喂料、排風機、選粉機、磨機、提升機電流故障情況能夠進行自動處理，在保證質量的前提下，保證水泥磨自動、穩定、經濟運行。
??3.2系統構成
??針對DCS系統的水泥廠粉磨過程優化節能控制系統構成如圖4所示。新增CMOCS站（內置兩塊網卡），CMOCS上運行ifix組態軟件，ifix作為OPC 服務器運行，服務區A、B訪問CMOCS 中的ifix OPC服務器。硬件配置如表1所示。
桂林鴻程是專業的水泥磨粉機廠家，HLM系列立式磨粉機是桂林鴻程通過學習引進國外先進技術，經歷二十多年潛心研究開發出的一款高效節能、烘干兼磨粉功能的系列化先進粉磨設備。
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