一种回转窑协调温度控制方法和系统与流程

本申请涉及工业回转窑控制，特别是涉及一种回转窑温度控制方法。

背景技术：

1、使用回转圆筒设备对固体物料进行机械、物理或化学处理，这类设备被称为回转窑。回转窑是冶金、建材、水泥等行业的重要工艺设备，回转窑工艺装置通常包括多级旋风预热器、回转窑及冷却机等设备，它是一种倾斜放置的连续旋转圆筒窑体，由于不同物料回转窑温度有着不同的工艺要求，其直接关系到产品产量、质量、原料消耗及成本等，因此，回转窑窑内温度控制至为重要。而回转窑中鼓风、引风、燃气量的输出均会对窑内温度造成影响。因此如何控制鼓风、引风、燃气量的输出使其不会对窑内温度造成影响成为人们重点关注的问题。

2、现有的燃气控制方案大多通过人工观察检测仪表反馈的变量情况从而进行手动控制，手动控制对操作工个人素质以及经验性依赖较强，导致回转窑整体燃烧状况无法实现精确控制；而鼓风以及引风变频的调节没有理论依据全凭经验调节，导致引鼓风量太小影响燃料燃烧，或者太大造成一定程度上资源的浪费；而且各个被控变量处于孤立控制状态，无法从回转窑运行的整体角度进行协调控制，往往造成顾此失彼的现象，从而造成窑内温度频繁波动。

技术实现思路

1、基于此，针对上述技术问题，提供一种回转窑协调温度控制方法和系统，以解决无法精确控制回转窑中鼓风、燃气量的输出从而造成回转窑温度频繁波动的问题。

2、第一方面，一种回转窑温度协调控制方法，包括：针对燃气阀的控制和针对鼓风机的控制；

3、所述针对燃气阀的控制，采用温度和燃气量的串级闭环反馈控制，其中根据窑头温度设定值与反馈的窑头温度实测值计算出燃气量设定值，再基于所述燃气量设定值与反馈的燃气量实测值计算燃气阀的控制量；

4、所述针对鼓风机的控制，是基于风量的闭环反馈控制，加入燃气量作为前馈，使得鼓风机的输出跟随燃气量的变化趋势。

5、上述方案中，可选地，还包括：针对引风机的控制，具体是基于烟气含氧量的闭环反馈控制，加入窑尾温度作为前馈；当窑尾温度实测值低于窑尾温度设定值时：若窑头温度实测值同样低于窑头温度设定值，表明此时燃气量不足，则不对引风机变频进行调节；若窑头温度实测值高于窑头温度设定值，表明此时热量分布不均，则增大引风机的输出。

6、上述方案中，可选地，当窑头温度或者窑尾温度超出运行警戒阈值时及时进行报警提醒。

7、第二方面，一种回转窑温度协调控制系统，包括燃气阀控制系统和鼓风机控制系统；

8、所述燃气阀控制系统包括第一控制模块、第二控制模块、燃气阀、窑头温度传感器和燃气流量传感器；窑头温度设定值与所述窑头温度传感器采集的窑头温度实测值的偏差作为第一控制模块的输入，所述第一控制模块的输出作为燃气量设定值；所述燃气量设定值与燃气流量传感器采集的燃气量实测值的偏差作为第二控制模块的输入，所述第二控制模块的输出为燃气阀的控制量；

9、所述鼓风机控制系统包括第三控制模块、第一前馈模块、鼓风机、鼓风量传感器和燃气流量传感器；鼓风机基础风量设定值与鼓风量传感器采集的实测风量的偏差作为所述第三控制模块的一路输入，所述燃气量设定值与燃气流量传感器采集的燃气量实测值的偏差作为第一前馈模块的输入，所述第一前馈模块的输出作为所述第三控制模块的另一路输入，所述第三控制模块的输出为鼓风机的控制量。

10、上述方案中，可选地，还包括引风机控制系统；所述引风机控制系统包括：第四控制模块、第二前馈模块、引风机、烟气含氧量分析仪、窑头温度传感器、窑尾温度传感器；所述烟气含量设定值与烟气含氧量分析仪采集的烟气含氧量实测值的偏差作为所述第四控制模块的一路输入，窑尾温度设定值与窑尾温度传感器采集的窑尾温度实测值的偏差作为第二前馈模块的输入，所述第二前馈模块的输出作为所述第四控制模块的另一路输入，所述第四控制模块的输出为引风机的控制量；

11、当窑尾温度传感器采集的实测值低于窑尾温度设定值时，若窑头温度传感器采集的实测值同样低于窑头温度设定值，表明此时燃气量不足，则不对引风机变频进行调节；若窑头温度传感器采集的实测值高于窑头温度设定值，表明此时热量分布不均，则增大引风机的输出。

12、上述方案中，可选地，所述第一控制模块、所述第二控制模块、所述第三控制模块、所述第四控制模块均采用pid算法。

13、上述方案中，可选地，还包括报警系统，用于当窑头温度或者窑尾温度超出运行警戒阈值时及时进行报警提醒。

14、本申请至少具有以下有益效果：

15、本申请针对燃气阀的调节采用了温度和燃气量的串级闭环反馈，根据窑头温度设定值确定燃气阀的控制量，针对鼓风机的控制还加入了燃气量作为前馈，使得鼓风机的输出跟随燃气量的变化趋势；通过对燃料气、鼓风进行协调控制，减小回转窑温度波动，实现回转窑更加稳定均衡的运行。

16、本申请还针对引风机的调节加入了窑尾温度作为前馈，使引风机调节含氧量的同时兼顾窑尾温度调节，从而使得回转窑燃烧更加均衡稳定。

技术特征：

1.一种回转窑温度协调控制方法，其特征在于，包括：针对燃气阀的控制和针对鼓风机的控制；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：针对引风机的控制，具体是基于烟气含氧量的闭环反馈控制，加入窑尾温度作为前馈；当窑尾温度实测值低于窑尾温度设定值时：若窑头温度实测值同样低于窑头温度设定值，表明此时燃气量不足，则不对引风机变频进行调节；若窑头温度实测值高于窑头温度设定值，表明此时热量分布不均，则增大引风机的输出。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当窑头温度或者窑尾温度超出运行警戒阈值时及时进行报警提醒。

4.一种回转窑温度协调控制系统，其特征在于，包括燃气阀控制系统和鼓风机控制系统；

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括引风机控制系统；所述引风机控制系统包括：第四控制模块、第二前馈模块、引风机、烟气含氧量分析仪、窑头温度传感器、窑尾温度传感器；所述烟气含量设定值与烟气含氧量分析仪采集的烟气含氧量实测值的偏差作为所述第四控制模块的一路输入，窑尾温度设定值与窑尾温度传感器采集的窑尾温度实测值的偏差作为第二前馈模块的输入，所述第二前馈模块的输出作为所述第四控制模块的另一路输入，所述第四控制模块的输出为引风机的控制量；

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一控制模块、所述第二控制模块、所述第三控制模块、所述第四控制模块均采用pid算法。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括报警系统，用于当窑头温度或者窑尾温度超出运行警戒阈值时及时进行报警提醒。

技术总结
本申请公开了一种回转窑温度协调控制方法和系统，包括：针对燃气阀的控制和针对鼓风机的控制；所述针对燃气阀的控制，采用温度和燃气量的串级闭环反馈控制，其中根据窑头温度设定值与反馈的窑头温度实测值计算出燃气量设定值，再基于所述燃气量设定值与反馈的燃气量实测值计算燃气阀的控制量；针对鼓风机的控制，是基于风量的闭环反馈控制，加入燃气量作为前馈，使得鼓风机的输出跟随燃气量的变化趋势。通过对燃料气、鼓风进行协调精准控制，减小回转窑温度波动，实现回转窑更加稳定均衡的运行。

技术研发人员：李明党,霍晓波,李金
受保护的技术使用者：北京和隆优化科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15