新型干法水泥生产冷却过程建模与控制

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1、济南大学硕士学位论文摘要冷却过程是水泥烧成的重要环节，其功能是对高温熟料进行冷却、输送，同时对热量进行回收。现代化水泥生产线普遍采用篦式冷却方式，篦式冷却过程的控制问题一直是水泥生产过程自动化的难点之一。本文在合理假设条件下，从篦式冷却过程稳定工况下所表现出的实际特性出发，分析了篦式冷却过程的工作机理，利用网格划分法，建立了水泥熟料篦式冷却过程的热力学模型，并依据现场数据对模型进行了仿真研究。同时以山水水泥厂4号线篦式冷却过程为研究对象，研究了模糊预测控制系统，并通过OPC接口将控制系统外挂于DCS，实现了篦式冷却过程的自动控制，实际运行表明了该方案的正确性和实用性。首先，根据篦式

2、冷却过程的工艺特点，深入分析了第三代充气梁篦式冷却机的工作机理。针对篦冷机内熟料冷却效率低问题，在篦冷机和窑系统运转状态稳定、熟料颗粒与气体之间传热稳定等假设条件下，基于气固交叉换热理论，采用网格划分法将篦冷机篦床上的高温熟料进行单元划分，利用气体、熟料以及篦冷机壁之间的热平衡原理和质量平衡原理，建立了篦冷机熟料多通道冷却风流量控制模型，并对计算结果进行验证，验证结果表明该模型能够比较准确地反映了实际情况。其次，在上述模型的仿真结果基础上，提出了一种带有多值逻辑协调控制器的模糊预测控制方法。分别以篦床静压和一室风机电流为主、辅控制目标，以一段篦速为控制量，设计了预测模型，模糊控制器

3、，并设计多值逻辑协调控制器协调主控目标和辅控目标之间的控制策略，其仿真结果通过与常规预测控制系统的对比，发现该算法具有很好的快速性和鲁棒性，在扰动很大的情况下，依然能够保持很好的控制效果。随后，结合山水水泥厂4号线的实际情况，将在VC++环境下编写的预测控制算法通过OPC接口与集散控制系统进行数据通讯，强调并采用了模块化结构，增强了算法的通用性和可移植性，降低了企业成本。实际运行表明，本课题提出的模糊预测协调控制方案对于篦式冷却过程具有良好的控制效果。最后，就所完成的课题做出总结，分析了当前研究工作的不足，并对今后的发展及研究方向进行了展望。整个水泥生产过程，各环节是相互联系的，本

4、文分析的篦冷机系统的控制，仅仅考虑了窑头环节的控制，并未将窑系统等其他环节的影响新型干法水泥生产冷却过程建模与控制因素考虑在内。关键词：篦冷机，模型建立，模糊预测协调控制，冷却机理济南大学硕士学位论文AbstractCoolingprocessisimportanttothesinteringprocessofcement．Itplaysanimportantroleincooling、conveyingandreclaimtheheatofclinker．Gratecoolingprocessisthemostpopularcoolingmethodsinmodemcementp

5、lant，anditsautomationisoneofthemostdifficultproblemsincementproduction．Underthereasonableassumptionandtheactualcharacteristicsofgratecoolinginstableworkingcondition，using鲥ddividemethod，thethermodynamicsmodelofthegratecoolingprocessisbuiltatfirst．Andthenthesimulationwasgivenonthemodelcombinedwi

6、ththerealdata．AssociatedwiththegratecoolingprocessrealityofShanShuiCementPlantandthecharacterofDCS，designedthegratecoolingcontrolsystemwhichusingfuzz—predictivecoordinativecontrolalgorithm．ThecontrolsystemprogrammedbyVC++andbasedonOPCtechnology．Thepracticeshowsthatthealgorithmiscorrectandpract

7、ical．Atfirst，accordingtothetechnologycharacteristicofgratecooling，theoperationcharacterandthemainfactorsofcoolingprocesswereanalyzeddeeplytothethirdtypegenerationofaerationbeamgratecooler．Aimattheproblemthatefficiencyofcementclinkergrat