FC分室右膏煅燒過程建模及優(yōu)化控制研究.pdf

1、FC即流態(tài)化煅燒的意思，F(xiàn)C分室石膏煅燒法將煅燒爐分成多個室的方法解決了傳統(tǒng)石膏生產(chǎn)過程中多相混合對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，但同時也增加了十幾個溫度和壓力測點；將烘干和煅燒分成兩個獨立的過程提高了對原料含水率的適應性，但由于烘干所用熱源來自煅燒余熱，并且烘干效果直接影響煅燒過程，對兩個過程間的協(xié)調(diào)控制提出了更高的要求。對于采用FC分室石膏煅燒法的生產(chǎn)過程，不僅要加強監(jiān)控，提高整個石膏煅燒過程的自動化程度，還要對其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如FC爐進行優(yōu)化控制

2、，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
　　 石膏產(chǎn)品中半水石膏的含量是煅燒效果的一個重要指標，F(xiàn)C爐優(yōu)化控制的目的是保證產(chǎn)品中半水石膏的含量在95％以上。而來自熱風爐熱風溫度的波動和原料含水率的波動是FC爐煅燒過程兩個主要干擾，通過對熱風爐的控制使其在石膏生產(chǎn)過程中穩(wěn)定供熱，通過對預烘干過程的控制使進入FC爐的原料含水率維持在5％左右。圍繞這些控制要求，對預烘干過程、FC爐煅燒過程進行了機理分析，通過實驗采集需要的數(shù)據(jù)用不同的方法建立了相應的數(shù)學

3、模型，并結(jié)合經(jīng)驗對滿足要求的數(shù)學模型進行了預測控制算法、PID算法、變比值控制算法的分析、仿真、比較，確定出適合各回路的控制算法，最后通過Visual Studi02005軟件編寫優(yōu)化控制算法和優(yōu)化界面在工業(yè)現(xiàn)場驗證應用。
　　 通過對FC爐煅燒過程的機理分析和FC爐幾個區(qū)溫度與煅燒效果的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)FC爐出料口溫度維持在160℃時，產(chǎn)品中半水石膏的含量最高，而影響FC爐溫度的幾個因素中只有熱風閥閥門是可以隨時調(diào)節(jié)的，所以通

4、過調(diào)節(jié)熱風閥閥門開度控制FC爐出料口溫度。當預烘干機入口氣體溫度恒定時，原料含水率不同時，喂料量也不同，通過分析預烘干機出口溫度與烘干后物料含水率之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當出口溫度維持在75℃時烘干后的物料含水率可以維持在5％左右。
　　 通過前面的分析決定以FC爐出料口溫度為被控量，以熱風閥閥門開度為控制量來建立FC爐的數(shù)學模型。進入FC爐的熱風在四個室均有傳輸延時并且物料在各室的反應過程也可以分別用一個慣性環(huán)節(jié)表示，所以初步確定模型

5、為四階慣性加滯后。在FC爐穩(wěn)定工作狀態(tài)下，采集熱風閥閥門開度自60％階躍變化到65％和從68％階躍變化到63％這兩個過程中的800個數(shù)據(jù)，采用周期為2秒，并對數(shù)據(jù)進行均值濾波處理后，利用最小二乘法原理，采用直接法和間接法建立出料口溫度和熱風閥閥門的數(shù)學模型，并利用幾個月的歷史數(shù)據(jù)驗證和修正，最后確定間接法辨識的模型為最終模型，模型輸出與現(xiàn)場實際輸出的誤差最大為2℃。預烘干機的出口溫度可以反映烘干后的原料含水率，選擇預烘干機出口溫度為被控

6、量，預烘干機喂料量為控制量建立數(shù)學模型。喂料皮帶很短，物料經(jīng)過很短一段時間的傳輸延時后進入預烘干機進行熱交換，經(jīng)過20秒左右被出口降粉器收集，所以確定預烘干過程模型為一階慣性加滯后表示。在預烘干機穩(wěn)定工作狀態(tài)下，采集喂料量自25t/h階躍變化到27t/h和自26t/h階躍變化到24t/h這兩個過程的數(shù)據(jù)進行參數(shù)辨識，經(jīng)過四次辨識后對參數(shù)求平均，并利用現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)進行驗證，最終確定了預烘干過程的數(shù)學模型。
　　 FC石膏總體控制方

7、案包括采用動態(tài)矩陣控制算法對FC爐進行控制和變比值PID串級算法對預烘干進行控制，通過仿真確定了FC爐優(yōu)化控制幾個原始參數(shù)，分析了幾個參數(shù)對控制效果的影響，并與與其他控制算法的比較，發(fā)現(xiàn)動態(tài)矩陣控制具有很強的抗干擾能力。雖然預烘干過程時滯比較小，但單純的PID控制難以適應于原料含水率的波動和快速跟隨預烘干機入口溫度的變化，經(jīng)仿真發(fā)現(xiàn)增加喂料量與入口溫度變比值控制環(huán)節(jié)，解決了單純PID控制不能解決的問題。
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