前言

　　本文主要解決目前水泥生產(chǎn)控制嚴(yán)重依賴中控操作員，大部分回路通過(guò)手動(dòng)操作、部分回路波動(dòng)過(guò)大等問(wèn)題，在生產(chǎn)過(guò)程中主要通過(guò)人為經(jīng)驗(yàn)操作，存在操作人員操作經(jīng)驗(yàn)參差不齊、處理及時(shí)性差、操作方式不一等情況，還有對(duì)于運(yùn)行狀態(tài)的判斷依據(jù)不一，無(wú)法使粉磨工藝參數(shù)全時(shí)運(yùn)行在最佳狀態(tài)，最終通過(guò)應(yīng)用智能控制解決以上難題。

第一章 工藝流程

蘇州天山水泥工藝流程示意圖

　　蘇州天山水泥生產(chǎn)工藝流程配置為4.2*13M管磨機(jī)+180*120輥壓機(jī)+TS4500雙轉(zhuǎn)籠選粉機(jī)，首先將各原材料按照一定配比通過(guò)電子皮帶秤計(jì)量混合后送至配料提升機(jī),除鐵后進(jìn)入循環(huán)提升機(jī)，提升至V型選粉機(jī)進(jìn)行選粉，粗顆?；睾阒貍}(cāng)緩沖后進(jìn)入輥壓機(jī)中碾壓，碾壓擠碎后通過(guò)循環(huán)提升機(jī)帶至V型選粉機(jī)，V型選粉機(jī)粗選出的較細(xì)物料進(jìn)入TS4500選粉下轉(zhuǎn)籠初選，200um以上的顆粒通過(guò)下轉(zhuǎn)籠選粉后回恒重倉(cāng)，小于200um的顆粒進(jìn)入TS4500選粉機(jī)上轉(zhuǎn)籠再次進(jìn)行選粉，合格品通過(guò)旋風(fēng)筒收集送入成品斜槽與磨機(jī)成品進(jìn)行混合，不合格品進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行粉磨，球磨機(jī)粉磨后的物料通過(guò)出磨提升機(jī)提升至TS5000選粉機(jī)選粉,合格品通過(guò)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)帶入收塵系統(tǒng)收集后進(jìn)入成品斜槽與TS4500成品混合，最終送入水泥庫(kù)作為水泥成品儲(chǔ)存，不合格品回球磨機(jī)進(jìn)行再次粉磨。

蘇州天山水泥廠區(qū)

第二章 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新

　　1.基于大數(shù)據(jù)、人工智能、知識(shí)圖譜等信息技術(shù)，融合現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)則，開(kāi)發(fā)了包含先進(jìn)控制技術(shù)、在線優(yōu)化技術(shù)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的成熟智能控制系統(tǒng)。

　　2.解決了部分應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)對(duì)儀表精度過(guò)于依賴、工況適應(yīng)性不佳等難題，實(shí)現(xiàn)智能優(yōu)化系統(tǒng)可用率始終在90%以上。

　　3.創(chuàng)造性地在水泥生產(chǎn)過(guò)程中采用了“自尋優(yōu)”算法，結(jié)合機(jī)理模型、數(shù)據(jù)模型和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)三者進(jìn)行變步長(zhǎng)、變周期尋優(yōu)，使系統(tǒng)始終運(yùn)行在最佳工況，控制主界面如下圖：

第3章 智能控制方案

　　水泥磨智能控制系統(tǒng)基于RASO系統(tǒng)、水泥磨生產(chǎn)工藝以及資深操作專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了整體的智能控制思路，從而實(shí)現(xiàn)多變量之間的協(xié)調(diào)控制和全局優(yōu)化。具體包含以下幾個(gè)方面的控制單元，輥壓機(jī)負(fù)荷優(yōu)化控制單元、水泥磨負(fù)荷優(yōu)化控制單元、水泥質(zhì)量?jī)?yōu)化控制單元等。通過(guò)對(duì)這些控制單元的協(xié)調(diào)，智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整體水泥磨系統(tǒng)的穩(wěn)定和優(yōu)化操作。

1 輥壓機(jī)負(fù)荷優(yōu)化控制單元

　　輥壓機(jī)負(fù)荷控制是根據(jù)輥壓機(jī)電流目標(biāo)值自動(dòng)調(diào)節(jié)喂料擋板，以保證輥壓機(jī)電流在正常范圍內(nèi)。輥壓機(jī)電流反映輥壓機(jī)碾壓物料的多少，輥壓機(jī)電流不能過(guò)高。通過(guò)輥壓機(jī)喂料擋板自動(dòng)控制穩(wěn)定輥壓機(jī)滾壓物料量，從而穩(wěn)定輥壓質(zhì)量和產(chǎn)量，并且保證輥壓機(jī)電流不超過(guò)設(shè)定限值。

　　控制示意圖如下：

2 水泥磨負(fù)荷優(yōu)化控制單元

干凈整潔的磨機(jī)車(chē)間

　　出磨提升機(jī)電流及穩(wěn)流倉(cāng)倉(cāng)重的平穩(wěn)控制是水泥磨平穩(wěn)生產(chǎn)的核心，但這兩個(gè)指標(biāo)存在較多的共同影響因素，單一的設(shè)定值有可能導(dǎo)致在實(shí)現(xiàn)上述回路的常規(guī)控制后，形成內(nèi)部持續(xù)波動(dòng)，在此需要對(duì)兩者進(jìn)行協(xié)調(diào)。同時(shí)，穩(wěn)流倉(cāng)倉(cāng)重控制的主要目的是使進(jìn)入喂料倉(cāng)的物料與進(jìn)入輥壓機(jī)的物料達(dá)到一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)，以便輥壓機(jī)能夠工作在最佳狀態(tài)并且不會(huì)對(duì)輥壓機(jī)造成太大的沖擊，既可以使輥壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)、利用率提高，也可以延長(zhǎng)其使用壽命。

　　控制示意圖如下：

3 水泥質(zhì)量?jī)?yōu)化控制單元

　　水泥成品粒度是水泥質(zhì)量的核心指標(biāo)，主要依托在線粒度儀實(shí)時(shí)測(cè)量(或化驗(yàn)室數(shù)據(jù))的粒度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)的實(shí)時(shí)控制。粒度控制主要以先進(jìn)預(yù)測(cè)控制方法為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)選粉機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，控制框圖如下：

4 協(xié)調(diào)控制單元

　　出磨提升機(jī)電流以及喂料倉(cāng)倉(cāng)重的平穩(wěn)控制是水泥磨平穩(wěn)生產(chǎn)的核心，但這兩個(gè)指標(biāo)存在較多的共同影響因素，單一的設(shè)定值有可能導(dǎo)致在實(shí)現(xiàn)常規(guī)控制后，形成內(nèi)部持續(xù)波動(dòng)。在此需要對(duì)兩者進(jìn)行協(xié)調(diào)，采用智能設(shè)定調(diào)節(jié)死區(qū)的方式來(lái)避免兩個(gè)控制模型的干擾所導(dǎo)致的發(fā)散。

　　主要采用循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速、總喂料量與稱(chēng)重倉(cāng)下料開(kāi)度等參數(shù)進(jìn)行參考，對(duì)兩者調(diào)節(jié)靈敏度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，如下圖所示：

5 大數(shù)據(jù)挖掘與處理技術(shù)應(yīng)用

　　在先進(jìn)控制與自尋優(yōu)算法實(shí)現(xiàn)后，可基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)無(wú)人化操作、生產(chǎn)過(guò)程平穩(wěn)可靠運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，生產(chǎn)中所關(guān)注的焦點(diǎn)集中在對(duì)控制品質(zhì)的進(jìn)一步提升以及在能耗降低上的需求。為此，將大數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)算法等新技術(shù)應(yīng)用到水泥磨生產(chǎn)智能控制系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)最優(yōu)化，體現(xiàn)出節(jié)能、質(zhì)量、臺(tái)時(shí)等多方先效益。智能控制系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)挖掘與處理技術(shù)應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面：

　　1)軟測(cè)量

　　區(qū)別于傳統(tǒng)的基于公式的軟測(cè)量，RASO系統(tǒng)中的軟測(cè)量采用基于大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方式，解決了傳統(tǒng)軟測(cè)量對(duì)單一測(cè)點(diǎn)與閥門(mén)死區(qū)極為敏感、受條件影響存在不一致、非線性性能差等缺陷。

　　2)佳值統(tǒng)計(jì)優(yōu)化

　　由于水泥生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)(主要是粒度數(shù)據(jù))與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相比，滯后較大，傳統(tǒng)分析過(guò)程無(wú)法準(zhǔn)確得出最終質(zhì)量指標(biāo)。RASO系統(tǒng)采用時(shí)間序列自動(dòng)調(diào)整的方式，將游離氧化鈣化驗(yàn)值、7天強(qiáng)度、28天強(qiáng)度數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合。對(duì)較好的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行收集、統(tǒng)計(jì)(佳值統(tǒng)計(jì))，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以此分析結(jié)果來(lái)修正設(shè)定點(diǎn)。

　　3)智能安全限幅與快速響應(yīng)

　　大數(shù)據(jù)當(dāng)前分析結(jié)果用于直接閥門(mén)輸出等控制過(guò)程時(shí)，考慮其安全性與可靠性，RASO系統(tǒng)中將其運(yùn)算結(jié)果的±20%范圍作為調(diào)節(jié)安全限幅20%為舉例，系統(tǒng)進(jìn)行智能修正)，確保工藝安全。同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)反饋控制進(jìn)行快速響應(yīng)修正，減少傳統(tǒng)算法的穩(wěn)定過(guò)程。

　　4)模型參數(shù)自學(xué)習(xí)與智能自更新

　　由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)原料、設(shè)備、工況均處于動(dòng)態(tài)過(guò)程中，模型參數(shù)的適應(yīng)性會(huì)隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生變化。在RASO系統(tǒng)中，進(jìn)行完調(diào)參工作后，模型參數(shù)可以自身進(jìn)行自學(xué)習(xí)，并采用定期+不定期方式進(jìn)行自更新，以完全適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工況的變化。

　　5)智能語(yǔ)音報(bào)警功能

　　優(yōu)化系統(tǒng)將生產(chǎn)裝置的主要運(yùn)行故障都納進(jìn)了智能語(yǔ)音報(bào)警模型，當(dāng)某種故障發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生，優(yōu)化系統(tǒng)會(huì)以不同的模仿真人聲音進(jìn)行報(bào)警，直接定位到點(diǎn)，如“XX溫度異常，請(qǐng)注意!”

第四章 應(yīng)用效果

　　1、智能控制系統(tǒng)投運(yùn)至今，實(shí)現(xiàn)自控率大于95%，輥壓機(jī)循環(huán)系統(tǒng)和磨機(jī)系統(tǒng)始終保持平衡穩(wěn)定狀態(tài)，各參數(shù)波動(dòng)幅度大幅度降低，水泥生產(chǎn)全智能、準(zhǔn)無(wú)人化運(yùn)行，可靠實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行，下圖為恒重倉(cāng)倉(cāng)位和出磨提升機(jī)電流手動(dòng)控制和自動(dòng)控制趨勢(shì)對(duì)比圖。

　　2、通過(guò)故障預(yù)警、真人語(yǔ)音報(bào)警，實(shí)現(xiàn)多起故障提前預(yù)警，大幅度降低了操作員勞動(dòng)強(qiáng)度，全面提高系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和管控性，下圖為語(yǔ)音智能報(bào)警畫(huà)面。

　　3、通過(guò)對(duì)29個(gè)班次臺(tái)產(chǎn)、電耗、質(zhì)量控制對(duì)比，智能控制實(shí)現(xiàn)水泥粉磨工序電耗降低平均降低2.66%，TS4500選粉機(jī)成品合格率提升11%。

　　綜上，蘇州天山水泥近年來(lái)通過(guò)不斷努力，廠區(qū)環(huán)境持續(xù)亮化、生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)持續(xù)改進(jìn)，競(jìng)爭(zhēng)力持續(xù)增強(qiáng)，經(jīng)營(yíng)指標(biāo)在區(qū)域同類(lèi)企業(yè)中遙遙領(lǐng)先，值得廣大粉磨企業(yè)學(xué)習(xí)借鑒。

相關(guān)問(wèn)題咨詢：張總 18910037609