水泥分解炉温度控制系统设计.pdf

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1、2004年l月控制工程Jan.2004第ll卷第l期ControlengineeringofChinaVol.ll，No.l文章编号：l67l-7848（2004）0l-0063-03水泥分解炉温度控制系统设计刘彬，刘晓琳（燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛066004）摘要：根据分解炉温度控制的实际生产情况，确定了三次风、煤粉和生料流量配比、阀门开度与分解炉温度之间的关系，建立了分解炉温度控制的数学模型。由于神经网络可以实现对复杂非线性对象进行有效的控制，因此选定神经网络中应用最广泛的BP神经网络作为控制算法，对三次风和煤粉阀门开度进行预测，为计算机进行计算处理提供

2、了依据。在此基础上，设计了以工控机为核心的分解炉温度控制系统。实际运行结果表明，该控制系统稳定可靠，控制效果良好，满足了生产工艺的要求。关键词：分解炉；温度；控制系统；数学模型；BP神经网络中图分类号：TP273文献标识码：A行计算处理提供了依据。因此，为使预分解窑系!引言统保持最佳的热工制度，确保持续的均衡稳定运我国正大力发展新型干法窑外分解水泥生产转，在实现计算机自动控制之前，建立系统参数间技术，该技术就是在预热器和回转窑之间增设分的数学模型，并对其进行辨识是关键。解炉。分解炉是预分解系统的核心部分，它承担通过分析分解炉内部生料和煤粉的燃烧机了预分解窑系统中煤粉

3、燃烧、气固换热和碳酸盐理，并跟据操作人员经验的总结，可以发现影响分分解任务，使入窑生料的分解率达到90%以上，解炉参数时变的主要因素有煤粉流量的波动、生从而大大提高了回转窑单位有效容积的产料流量的波动和三次风量的波动，且分解炉出口量［l，2］。而碳酸盐的有效分解需要一个相对稳定气体的温度变化趋势与分解炉中的温度变化趋势相同［7，8］。在温度影响因素中，生料流量在分解的温度，如果温度太高，会造成预热器堵塞；如果温度太低，则导致碳酸盐分解不充分，增加了回转炉部分为不可控制量，故本系统中把它作为干扰窑的负荷，同时，使生产出来的水泥在应用中水解因素考虑。而煤粉喂入量和三次风

4、量是由阀门控缓慢，严重影响建筑质量［3，4］。由此可见，分解炉制的，因此，本文考虑通过调节煤粉阀门开度和三的温度控制对整个新型干法窑外分解系统的热力次风阀门开度，来控制送入分解炉的煤量和风量，分布、热工制度的稳定是至关重要的。从而使分解炉出口气体的温度在生料量波动的影目前许多水泥厂还是借鉴现场操作人员的工响下仍保持在规定的范围内。根据以上思想，建作经验，通过人工操作以求获得满意的控制效立分解炉出口气体温度控制的数学模型由如式果［5，6］。正是由于分解炉的温度控制没有从根本（l）的矩阵方程描述上解决，使得依靠经验的控制并不准确，生产效率T=K>T/+B>T~（l）低、

5、能耗高、质量不稳定是水泥工业普遍存在的现式中，T为分解炉出口气体温度预测值；K为流象。因此，采用当前先进的控制手段对分解炉的量配比辨识矩阵；B为阀门开度影响矩阵；T*和温度进行有效的控制是一个重要的研究内容，具T~为分解炉出口气体温度采样值矩阵。且：有重要的科学意义和广阔的应用前景。K=［klk2k3］，B=［blb2］，tl"数学模型的建立t4T/=t2，T~=［］（2）t5数学模型反映了系统输入、内部状态和输出t3之间的逻辑和数量关系，这些关系式为计算机进式中，k为分解炉内三次风量流量配比系数；kl2收稿日期：2003-05-29；收修定稿日期：2003-07-

6、09作者简介：刘彬（l953-），男，河北秦皇岛人，教授，博士生导师，主要从事工业过程的信号采集、处理与智能控制以及信号处理技术等方面的教学与科研工作。·64·控制工程第ll卷为煤粉流量配比系数；k为生料流量配比系数；值与样本的期望值相差很小，其相对误差值多在3bl为三次风阀门开度对温度的影响系数；b2为煤l%以内，说明网络有很好的记忆功能。粉阀门开度对温度的影响系数；m为三次风流量l一定配比情况下分解炉出口气体温度采样值；m2为煤粉流量一定配比情况下分解炉出口气体温度采样值；m为生料流量一定配比情况下分解炉出3口气体温度采样值；m为三次风阀门开度一定情4况下分解炉

7、出口气体温度采样值；m为煤粉阀门5开度一定情况下分解炉出口气体温度采样值。由此分解炉温度控制的数学模型可以表示为图lBP网络的收敛过程!ml#m4!=［klk2k3］m2+［blb2］［］（3）4控制系统的设计m5"m3$在控制方案确定后，计算机按照规定的控制算3控制算法的确定法进行控制。分解炉温度控制硬件系统由工控机、外围设备和分解炉3个部分组成，如图2所示。在分解炉温度控制系统设计中，控制算法的好坏直接影响到控制系统的品质，甚至决定了整个系统的成败。因此，根据分解炉内部燃烧机理和控制性能指标的要求，由数学模型选定控制算法，使计算机按照规定的控制算法对分解炉的