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球磨机水泥生料粉磨过程先进控制系统的应用研究

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  摘 要:为了有效提高水泥生料粉磨系统的生产效率,不断降低整个生产流程的耗电量提高水泥产品的合格率,需要对球磨机水泥生料粉磨过程进行有效的改善和优化,并提出了先进的控制系统有效调整了粉磨机的喂料输入状态。本文针对该先进控制系统的具体应用进行了分析和探索。
  关键词:水泥生料粉磨系统;模糊自适应;优化控制;节能降耗
  在水泥材料的生产工作当中,粉磨过程的耗电量占到了整个水泥生产流程总耗电量的75%以上,其中粉磨机的有效电能使用率仅仅为2%~25%。为了最大限度上对电能资源加以充分利用,国内外很多研究人员针对粉磨系统的节能以及控制环节作出了研究和优化,其中分别运用了模型预测控制以及专家系统控制的方式,对球磨机回路系统当中的控制系统进行了完善。通过在线自动计算和优化的方式,准确的找到水泥粉磨过程当中的最高负荷状态,通过IP控制器的控制形式实现了对整个水泥粉磨负荷量的准确控制,进而取得了良好的系统运行和控制效果,大大提高了球磨机粉磨过程的资源利用率,同时实现了整个粉末过程质量和效率的提高。
  1 球磨机水泥生料粉磨过程控制难点
  球磨机粉磨系统的控制工作还存在另外一个工作难点,在于该系统具有较强的耦合性以及滞后性,属于一种多变量的控制系统。材料在颗粒程度、水分大小、工作温度等方面所表现出的性能指标也在不断变化,球磨机的钢球在工作过程中会产生一定的磨损。产生这一问题的主要原因是因为球磨机产生的识别系统特点。球磨机的复合信号量很难进行检测,因为进料数量相互之间的耦合作用,造成了整个球磨机工作流程当中比较复杂,球磨机的动态模型变化明显,因此很难有效的确定球磨机的适时性工作状态。与此同时,系统内部具有比较严重的非线性特点,系统模型具有一定的时变性,系统很难建立起有效的对象控制模型,这对球磨机水泥生料粉磨过程的控制产生了较大的难度。
  2 球磨机水泥生料粉磨过程先进控制系统的应用分析
  在水泥材料的生产工作当中,其中闭路粉磨系统是其中一个非常重要的构成环节,整个系统主要是通过球磨机和选粉机所组成。粉磨机在生产过程中主要负责的是水泥材料的破碎和粉磨,选粉机主要的工作是从中分离出合格的水泥材料作为水泥产品输出。在材料的进料口一端通过配到选料口和选粉机的返回系统所组成。材料进入到旋转球磨机当中,经过充分的粉末和碾碎在规定时间内对材料进行粉末,粉磨机的材料流出量不断增多,通过提升机对材料进行提升,然后直接送入到选粉机当中,然后通过选粉机进行科学的选粉,然后再重新返回到进料口,对粉磨不合格的产品进行二次粉磨机。经过选粉机选择出来的材料更加细致,将作为成品直接被送入到提升机当中运送到仓库来进行保存。对球磨机工作过程当中的负荷大小的检测,其中比较常用的检测方式为电耳法。
  球磨机的实际工作功率的大小和水泥材料之间的关系判断,其中在空载过程当中,球磨机的最大功率可以達到90%以上,随着材料的不断加入,功率的大小先提高、后下降。
  在当前我国现代化水泥材料的生产过程当中,粉磨工作流程通常情况下指的是运用外力的作用,来克服固体材料之间的内聚力,让水泥材料颗粒充分破裂,实现了材料颗粒破坏并且表现出了颗粒逐渐减小的工作过程。球磨机的材料被完全破碎之后,然后再进行后续更加细致的筛选和粉磨操作。球磨机由于自身所具有的良好工作性能,被广泛的运用在我国水泥制造产业、硅酸盐制品以及新型的建筑材料等生产行业当中,也可以对各种不同类型的矿石和其它的可磨性材料来进行粉磨。
  在球磨机的制粉工作系统当中,其中对控制系统的工作要求为,充分保证整个球磨机工作的稳定性,然后充分保证球磨机内部的存料量接近于最佳的出流量。磨机的工作过程当中的系统转速和材料的粉磨量属于固定的,在进料成分的颗粒程度,粉磨过程当中的工作温度,工作湿度以及研磨器当中的填充介质的都在不断的变化。球磨机在正常粉磨工作过程当中,尽量基本上和排量处于平行工作的状态,因此在球磨机的存量方面通常情况下只需要调整供料口的进料数量就可以得到有效的控制,为了保证球磨机工作过程当中的最佳通风量,保证整个粉磨过程的高效化,需要有效的控制球磨机出入口环节当中的负压大小,通常情况下是使用再循环风门或者是粉料阀的开度来实现控制,而球磨机的出口温度主要是通过对弱风门的大小调节来实施掌控。球磨机在工作过程当中的出口温度与入口负载大小,可以直接进行外部测量得到。粉磨负荷的大小测量和控制工作相对比较困难,在实际的工作过程中,通常情况下会选择计算机特定软件测量的形式,也就是使用粉磨机的出入口相互之间的压力差值,有效的调整,球磨机工作当中产生的振动量,或者是对球磨机工作过程当中的噪音信号来进行模拟和判断,这样可以间接的代表球磨机工过程当中的负荷大小。
  3 结束语
  通过以上的分析总结可以看出,水泥球磨机粉磨控制系统属于一种多输入和多出的控制循环系统,在输入变量方面属于热风量和再循环风量输出,变量上属于出口温度、负压和粉磨机负载等。由此可以看出,球磨机的制粉系统可以认为属于一个多变量控制的系统类型,在该系统的控制和工作过程当中具有一定的应变性。
  参考文献:
  [1]房新力.模糊控制算法研究及其在水泥球磨机上的应用[D].济南:济南大学,2010.
  [2]章希胜,郑少华,陶振东,邵明梁,庄立德.改进型奥氏体--贝氏体球墨铸铁在水泥球磨机内的应用[J].山东建材,1999(03):20-22.
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