一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种适用于闭路水泥联合粉磨系统自动控制方法，从闭路联合粉磨系统提取4个控制回路：选粉机转速回路、水泥粒度回路、称重仓料位回路和超细粉煤灰提升机电流回路。针对选粉机转速回路，采用乓乓控制对出磨提升机电流的误差进行约束，运用Fuzzy控制使出磨提升机电流的跟踪误差收敛到有界；针对水泥粒度回路，采用乓乓控制和Fuzzy-PID控制对喂料量和选粉机转速进行控制；针对称重仓料位回路，采用乓乓控制对总量给定进行控制；针对超细粉煤灰提升机电流回路，采用乓乓控制对细粉大配比进行控制。本发明有效的避免了堵磨、饱磨、空磨、超细粉煤灰和出磨提升机过载等现象，有效的提高了水泥生产效率。
【专利说明】一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于自动控制【技术领域】，涉及一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制系 统及方法。
【背景技术】
[0002] 国内大部分闭路水泥熟料粉磨系统的控制大部分均是由操作人员手动操作完成。 闭路水泥联合粉磨系统具有纯滞后、大惯性、多变量、强耦合以及模型时变等特点，增加了 磨机人工控制的难度。此外，在闭路水泥联合粉磨系统工作过程中，堵磨、饱磨、空磨、超细 粉煤灰和出磨提升机过载等现象时有发生，这不仅影响正常的生产，降低了水泥生产效率， 减少了部分设备的使用寿命，更增大了电能的消耗。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制方法，解决了目 前闭路水泥熟料粉磨系统的控制大部分均是由操作人员手动操作完成，使得水泥生产效率 低，减少了部分设备的使用寿命，更增大了电能的消耗的问题。
[0004] 本发明所采用的技术方案是包括称重仓，首先将原料按一定的比例进行调配，随 后通过称重仓进行称重，再进入辊压机进行辊压，随后经提升机传送至选粉机筛选，粒度合 格的原料通过旋风筒进入球磨机进行粉磨，循环风机给旋风筒送风，粉磨不合格的原料需 重新回到辊压机进行辊压，粉磨合格的原料由出磨提升机送至空气斜槽，并按一定的配比 加入超细粉煤灰和矿粉，超细粉煤灰通过超细粉煤灰设备和收尘袋加入到空气斜槽，矿粉 通过矿粉设备加入到空气斜槽内，经搅拌后得到成品水泥。
[0005] 进一步，系统分为4个控制回路：出磨提升机电流回路、水泥粒度回路、称重仓料 位回路、超细粉煤灰提升机电流回路。
[0006] 进一步，所述出磨提升机电流回路当从闭路水泥联合粉磨系统采集的出磨提升机 电流与期望值的差值大于预定值时，采用乓乓控制对出磨提升机电流的差值进行约束；当 差值小于预定值时，利用Fuzzy控制使选粉机转速的跟踪误差收敛到有界。
[0007] 进一步，所述水泥粒度回路，当粒度分析仪的检测值未超出控制目标值91 % ±1.0%时，为了保证稳态时控制精度，采用Fuzzy-PID控制选粉机转速；当粒度分析仪的 检测值超出控制目标值91 % ±1.0% (A1是人为设定的偏差值）且未超出控制目标值91 % ±1. 5%时，采用乓乓控制调整选粉机转速步长0. 5Hz/l % ;当粒度分析仪的检测值超出控 制目标值91 % ±1. 5%时，采用乓乓控制相应调整台时3吨/1 %。
[0008] 进一步，所述称重仓料位回路采用乓乓控制对总量给定进行控制，当称重仓的料 位均值大于设定的上限70%时，减少总量的给定，其步长为5吨/时；低于下限50%时的控 制策略与此恰好相反；当称重仓料位均值在上下限之间时，则不进行调节。
[0009] 进一步，所述超细粉煤灰提升机电流回路，采用乓乓控制对细粉大配比进行控制， 当超细粉煤灰提升机电流均值大于上限126A时，说明加入的超细粉煤灰过多，通过降低细 粉大配比来减少台时，从而使提升机电流下降，达到稳定。
[0010] 进一步，所述乓乓控制具体内容是指：当被控对象的测量值与期望值的偏差超过 设定值△时，控制对象的控制量就由程序自动增加或减少相应的步长，与此同时考虑到被 控对象具有大延时的特点，为保证控制的准确性，需等被控对象的延时时间结束后再进行 下一次判断。
[0011] 进一步，Fuzzy控制则是采用的二维Fuzzy控制器，以出磨提升机电流实际值与期 望值的误差e以及误差变化率e。作为输入，以粉机转速增量A U1作为输出。
[0012] 进一步，Fuzzy-PID控制器是采用Fuzzy控制规则来调整PID参数，选取两输入三 输出的MamdaniFuzzy模型。输入为水泥粒度的误差ei和总量给定的误差e2，控制器输出 为 PID 参数 Kp，Ki，Kd。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是水泥联合粉磨硬件系统结构图；
[0014] 图2是闭路联合粉磨系统自动控制结构示意图；
[0015] 图3是磨机控制算法流程图；
[0016] 图4是出磨提升机电流控制原理结构图；
[0017] 图5是出磨提升机电流误差的三角形隶属度函数；
[0018] 图6是选粉机转速控制曲线图；
[0019] 图7是闭路联合粉磨系统中粒度控制原理结构图；
[0020] 图8是水泥粒度控制曲线图；
[0021] 图9是称重仓与总量给定控制流程图；
[0022] 图10是称重仓总量给定控制曲线图；
[0023] 图11是超细粉煤灰提升机与细粉大配比控制流程图；
[0024] 图12是超细粉煤灰库细粉大配比控制曲线图。
[0025] 图1中，1.称重仓，2.辊压机，3.提升机，4.选粉机，5.旋风筒，6.球磨机，7.循环 风机，8.出磨提升机，9.空气斜槽，10.超细粉煤灰设备，11.矿粉设备。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0027] 如图1所示为本发明闭路水泥联合粉磨自动控制系统，首先将石膏、氟石膏、熟料 等原料按一定的比例进行调配，随后通过称重仓1进行称重，再进入辊压机2进行辊压；随 后经提升机3传送至选粉机4筛选，粒度合格的原料通过旋风筒5进入球磨机6进行粉磨， 循环风机7给旋风筒5送风，粉磨不合格的原料需重新回到辊压机2进行辊压，粉磨合格的 原料由出磨提升机8送至空气斜槽9,并按一定的配比加入超细粉煤灰和矿粉，超细粉煤灰 通过超细粉煤灰设备10和收尘袋12加入到空气斜槽9,矿粉通过矿粉设备11加入到空气 斜槽9内，经搅拌后得到成品水泥。
[0028] 如图2所示，本发明的闭路联合粉末系统解耦出4个自动控制回路，包括选粉机转 速回路、水泥粒度回路、称重仓料位回路和超细粉煤灰提升机电流回路。
[0029] 1、针对出磨提升机电流回路：
[0030] 当从闭路水泥联合粉磨系统采集的出磨提升机电流与期望值的差值大于预定值 时，采用乓乓控制对出磨提升机电流的差值进行约束；当差值小于预定值时，利用Fuzzy控 制使选粉机转速的跟踪误差收敛到有界。
[0031] 当出磨提升机电流的误差变化较小时，即与期望的误差e在[-3, 3] A时，会采用自 动控制系统的Fuzzy控制部分，控制器输出出磨提升机电流调整的增量值Au1。当误差的 值大于3A时，则采用自动控制系统的乓乓控制部分，此时控制器输出出磨提升机电流调整 的增量值Au2，那么可得到出磨提升机电流调整的增量Aua的表达式为
【权利要求】
1. 一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制系统，其特征在于：包括称重仓1，首先将 原料按一定的比例进行调配，随后通过称重仓1进行称重，再进入辊压机2进行辊压，随后 经提升机3传送至选粉机4筛选，粒度合格的原料通过旋风筒5进入球磨机6进行粉磨，循 环风机7给旋风筒5送风，粉磨不合格的原料需重新回到辊压机2进行辊压，粉磨合格的原 料由出磨提升机8送至空气斜槽9,并按一定的配比加入超细粉煤灰和矿粉，超细粉煤灰通 过超细粉煤灰设备10和收尘袋12加入到空气斜槽9,矿粉通过矿粉设备11加入到空气斜 槽9内，经搅拌后得到成品水泥。
2. 按照权利要求1所述一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制系统的控制方法，其 特征在于：系统分为4个控制回路：出磨提升机电流回路、水泥粒度回路、称重仓料位回路、 超细粉煤灰提升机电流回路。
3. 按照权利要求2所述一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制方法，其特征在于：所述出磨提升机电流回路当从闭路水泥联合粉磨系统采集的出磨提升机电流与期望 值的差值大于预定值时，采用乓乓控制对出磨提升机电流的差值进行约束；当差值小于预 定值时，利用Fuzzy控制使选粉机转速的跟踪误差收敛到有界。
4. 按照权利要求2所述一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制方法，其特征在于：所述水泥粒度回路，当粒度分析仪的检测值未超出控制目标值91 % ±1.0%时，为了 保证稳态时控制精度，采用Fuzzy-PID控制选粉机转速；当粒度分析仪的检测值超出控制 目标值91 % ±1.0% (八丨是人为设定的偏差值）且未超出控制目标值91 % ±1.5%时，采 用乓乓控制调整选粉机转速步长0. 5Hz/l % ;当粒度分析仪的检测值超出控制目标值91 % ±1.5%时，采用乓乓控制相应调整台时3吨/1 %。
5. 按照权利要求2所述一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制方法，其特征在于：所述称重仓料位回路采用乓乓控制对总量给定进行控制，当称重仓的料位均值大于设 定的上限70%时，减少总量的给定，其步长为5吨/时；低于下限50%时的控制策略与此恰 好相反；当称重仓料位均值在上下限之间时，则不进行调节。
6. 按照权利要求2所述一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制方法，其特征在于：所述超细粉煤灰提升机电流回路，采用乓乓控制对细粉大配比进行控制，当超细粉煤 灰提升机电流均值大于上限126A时，说明加入的超细粉煤灰过多，通过降低细粉大配比来 减少台时，从而使提升机电流下降，达到稳定。
7. 按照权利要求3-6所述一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制方法，其特征在 于：所述乓乓控制具体内容是指：当被控对象的测量值与期望值的偏差超过设定值A时， 控制对象的控制量就由程序自动增加或减少相应的步长，与此同时考虑到被控对象具有大 延时的特点，为保证控制的准确性，需等被控对象的延时时间结束后再进行下一次判断。
8. 按照权利要求3所述一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制方法，其特征在于：Fuzzy控制则是采用的二维Fuzzy控制器，以出磨提升机电流实际值与期望值的误差e 以及误差变化率e。作为输入，以粉机转速增量A Ul作为输出。
9. 按照权利要求4所述一种适用于闭路水泥联合粉磨的自动控制方法，其特征在于：Fuzzy-PID控制器是采用Fuzzy控制规则来调整PID参数，选取两输入三输出的 MamdaniFuzzy模型，输入为水泥粒度的误差ei和总量给定的误差e2，控制器输出为PID参 数 Kp，Ki，Kd。
【文档编号】G05B19/418GK104407573SQ201410515519
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】袁铸钢, 张强, 王孝红, 侯居东, 孟庆金, 景绍洪, 于宏亮, 申涛, 王新江, 邢宝玲, 高红卫, 崔行良, 白代雪, 刘化果, 任春里 申请人:济南大学, 山东恒拓科技发展有限公司