水泥回轉(zhuǎn)窯建模研究.pdf

1、回轉(zhuǎn)窯燒成系統(tǒng)是水泥生產(chǎn)過(guò)程中的核心環(huán)節(jié),其中該環(huán)節(jié)用煤量占水泥生產(chǎn)全過(guò)程的一半以上，并且此環(huán)節(jié)在很大程度上決定了最終產(chǎn)品（水泥）的產(chǎn)量與質(zhì)量，因此對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制及過(guò)程優(yōu)化成為水泥生產(chǎn)節(jié)能減排的關(guān)鍵。而對(duì)回轉(zhuǎn)窯及相似熱工系統(tǒng)的優(yōu)化控制正逐漸以過(guò)去的基于操作員模型的控制方法向結(jié)合精確模型的混合控制方向發(fā)展。所以對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯環(huán)節(jié)建模是很有研究意義的，但該系統(tǒng)由于工況復(fù)雜使得單一模型很難滿足控制需求，因此本課題基于混雜系統(tǒng)理論、熱工制度、先

2、驗(yàn)知識(shí)和支持向量機(jī)（SVM）方法對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯環(huán)節(jié)進(jìn)行建模研究，而回轉(zhuǎn)窯燒成過(guò)程中燒成帶溫度是主要關(guān)鍵參數(shù)，為此本文以回轉(zhuǎn)窯燒成帶溫度作為輸出變量建立了基于典型工況的水泥回轉(zhuǎn)窯動(dòng)態(tài)模型，該研究為水泥回轉(zhuǎn)窯優(yōu)化控制提供了更好的建模方法和仿真平臺(tái)。
　　在面向控制的水泥回轉(zhuǎn)窯混雜建模研究項(xiàng)目(山東省高等學(xué)?？萍加?jì)劃項(xiàng)目：J12LN17)資助下，本文開(kāi)展工作如下：
　　(1)基于混雜系統(tǒng)思想完成對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯模型結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)。主要包

3、括動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型和動(dòng)態(tài)模型切換事件：在本課題中選用了窯頭噴煤量作為動(dòng)態(tài)模型的輸入，水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶溫度作為動(dòng)態(tài)模型的輸出；動(dòng)態(tài)模型切換事件為典型工況間的動(dòng)態(tài)模型切換研究。同時(shí)由于該課題是面向控制應(yīng)用，因此在本課題中確定了工況識(shí)別器，進(jìn)而為后期水泥回轉(zhuǎn)窯模型控制研究提供有利方法。
　　(2)建立回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)工況模板。針對(duì)山東某水泥廠歷史數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場(chǎng)操作人員人工經(jīng)驗(yàn)，本課題主要基于典型工況模板下對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行建模研究，其中所分工況

4、模板基本包括了90％的正常生產(chǎn)時(shí)間。典型工況中窯頭噴煤量大致在10.9t/h、11.1t/h、11.3t/h三個(gè)基準(zhǔn)值范圍內(nèi)波動(dòng)，通過(guò)該主導(dǎo)變量的劃分進(jìn)而得到相對(duì)應(yīng)的其它參量的工況基準(zhǔn)值點(diǎn)?；诘湫凸r的研究對(duì)下一步課題研究提供了合理的準(zhǔn)備工作。
　　(3)水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶溫度軟測(cè)量研究。回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)主要研究對(duì)象是燒成帶溫度，但是由于目前檢測(cè)技術(shù)的限制，燒成帶溫度不能夠直接測(cè)量，因此，在閱讀了大量相關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上選擇最小二乘支持

5、向量機(jī)（LS_SVM）方法軟測(cè)量f_CaO，并且通過(guò)f_CaO與燒成帶溫度之間的線性關(guān)系間接得到基于典型工況下的燒成帶溫度軟測(cè)量值。
　　(4)基于典型工況的動(dòng)態(tài)模型研究。通過(guò)操作員經(jīng)驗(yàn)以及查閱參考文獻(xiàn)可知，決定燒成帶溫度高低的主要控制變量為窯頭噴煤量，因此在本課題中研究了基于典型工況的窯頭噴煤量與燒成帶溫度之間的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，并且通過(guò)對(duì)相應(yīng)工況下的其它數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，結(jié)果表明誤差在允許范圍內(nèi)，符合建模要求。
　　

6、(5)典型工況間的動(dòng)態(tài)模型切換研究。由于水泥回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中各工況間存在普遍切換，然而典型工況間的切換呈現(xiàn)出一定的非線性和離散性，為此在本文中建立模糊模型對(duì)各工況間動(dòng)態(tài)模型切換進(jìn)行描述，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)仿真驗(yàn)證該種模型切換方法具有實(shí)用性。
　　(6)面向控制的水泥回轉(zhuǎn)窯動(dòng)態(tài)仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。水泥回轉(zhuǎn)窯模型仿真平臺(tái)中做了如下工作：工況識(shí)別器建立、DCS工程師站燒成帶溫度動(dòng)態(tài)模型組態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)模型之間切換實(shí)現(xiàn)、DCS與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的