水泥是我國(guó)房屋建設(shè)的主要建筑原材料之一,生產(chǎn)量位居世界前列。由于水泥生產(chǎn)粉磨系統(tǒng)高耗能低效率,其節(jié)能降耗成為近年來(lái)日益關(guān)注的熱點(diǎn)。由輥壓機(jī)和球磨機(jī)組合成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)因其擠壓力高、粉磨能力強(qiáng)等特點(diǎn)在我國(guó)被廣泛采用,其生產(chǎn)過(guò)程呈現(xiàn)出的工藝參數(shù)波動(dòng)范圍大、工況過(guò)程多變、操作手段復(fù)雜等特點(diǎn),并且生產(chǎn)環(huán)境使得其具有大滯后、多變量、非線性等特性,所以聯(lián)合粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的平穩(wěn)高效控制研究意義重大。圍繞這一難題,本文在聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的工況模板劃分、建模研究與控制應(yīng)用方面開(kāi)展了深入的研究工作,主要內(nèi)容如下:(1)針對(duì)不同水泥廠的粉磨系統(tǒng)工藝不同,本文從聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝分為開(kāi)路磨粉磨系統(tǒng)和閉路磨粉磨系統(tǒng)兩類(lèi),并對(duì)其工藝特征進(jìn)行了分析。考慮到不同工藝的粉磨生產(chǎn)系統(tǒng)工況劃分區(qū)間不同,給出了單變量表征和多變量表征的工況模板基本構(gòu)建方法。為提高操作員高效操作水平,本文參考水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50295-2008),借鑒現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)秀操作經(jīng)驗(yàn),結(jié)合兩種粉磨生產(chǎn)實(shí)例數(shù)據(jù)分析,分別選取了各環(huán)節(jié)關(guān)鍵參數(shù),建立了各自帶有操作建議的工況模板。對(duì)于開(kāi)路磨粉磨系統(tǒng)工藝設(shè)備少,建立了輥壓機(jī)環(huán)節(jié)穩(wěn)流倉(cāng)料位和球磨機(jī)環(huán)節(jié)出磨提升機(jī)電流單變量表征的工況模板。對(duì)于閉路磨粉磨系統(tǒng)工況參數(shù)變化范圍小,建立了多變量表征球磨機(jī)負(fù)荷的工況模板。通過(guò)工況在線顯示實(shí)例的操作建議和工人操作對(duì)比,驗(yàn)證了工況模板的合理性與有效性。此部分內(nèi)容為后續(xù)T-S模糊建模及典型工況模型擬合奠定基礎(chǔ)。(2)考慮到開(kāi)路磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝設(shè)備少和相鄰參數(shù)影響大的工況特點(diǎn),基于工況模板的T-S模糊建模方法建立了開(kāi)路粉磨系統(tǒng)分環(huán)節(jié)模型。根據(jù)開(kāi)路磨粉磨系統(tǒng)的兩個(gè)環(huán)節(jié)三種工況模板,輥壓機(jī)環(huán)節(jié)選取喂料量作為輸入變量,穩(wěn)流倉(cāng)料位作為輸出變量,球磨機(jī)環(huán)節(jié)選取收塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為輸入變量,出磨提升機(jī)電流作為輸出變量。采集現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)后進(jìn)行均值濾波處理得到建模樣本數(shù)據(jù),利用最小二乘方法辨識(shí)T-S模糊子模型參數(shù),通過(guò)隸屬度函數(shù)將子模型組合得到最終T-S模糊模型。隨機(jī)選取涵蓋全部工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,結(jié)果顯示所建模型精度高,為自動(dòng)控制設(shè)計(jì)提供依據(jù)。(3)考慮到閉路磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定和工況參數(shù)波動(dòng)不頻繁的工況特點(diǎn),在一種典型工況(出磨提升機(jī)電流在125~130A)下,基于最小二乘支持向量機(jī)(Least-square support vector machine,LS-SVM)建立了閉路磨粉系統(tǒng)整體模型。該方法選取循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和收塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為輸入變量,出磨提升機(jī)電流作為輸出變量,采集典型工況的歷史數(shù)據(jù)并均值濾波處理后得到樣本數(shù)據(jù),通過(guò)仿真訓(xùn)練與測(cè)試建立了閉路磨粉磨系統(tǒng)三入一出的整體模型。通過(guò)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法仿真比較,說(shuō)明了所建LS-SVM模型具有更有效、更準(zhǔn)確、更快速的擬合能力。(4)本課題結(jié)合開(kāi)路磨粉磨系統(tǒng)實(shí)際工程項(xiàng)目,參考工況模板特征和模型特點(diǎn),提出了出磨提升機(jī)電流Bang-Bang控制和模糊PID控制相結(jié)合的控制方案,完成了一種水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)自動(dòng)控制應(yīng)用軟件包及DCS接口程序開(kāi)發(fā)。運(yùn)行效果說(shuō)明了控制方案能夠加速被控量的跟蹤誤差收斂速度,驗(yàn)證了其有效性與實(shí)用性。此工程應(yīng)用提高了粉磨生產(chǎn)自動(dòng)化水平,使聯(lián)合粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程長(zhǎng)期處在一個(gè)負(fù)荷較高、電流波動(dòng)小、平穩(wěn)高效的狀態(tài),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了水泥粉磨系統(tǒng)的節(jié)能降耗,在實(shí)際工程中具有一定程度上的應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：TQ172.63
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 研究目的與意義
    1.3 課題相關(guān)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工況研究現(xiàn)狀
        1.3.2 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)建模研究現(xiàn)狀
    1.4 課題研究難點(diǎn)及解決方案
    1.5 本文主要工作
    1.6 本章小結(jié)
第二章 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的工況模板研究
    2.1 水泥生產(chǎn)工藝
    2.2 水泥生產(chǎn)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝分析
        2.2.1 開(kāi)路磨系統(tǒng)工藝
        2.2.2 閉路磨系統(tǒng)工藝
    2.3 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工況模板基本構(gòu)建方法
    2.4 開(kāi)路磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)及其工況模板
        2.4.1 實(shí)際系統(tǒng)工藝及特征
        2.4.2 開(kāi)路磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工況模板
    2.5 閉路磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)及其工況模板
        2.5.1 實(shí)際系統(tǒng)工藝及特征
        2.5.2 閉路磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工況模板
    2.6 工況在線顯示實(shí)例
    2.7 本章小結(jié)
第三章 基于工況模板的開(kāi)路磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)T-S模糊建模
    3.1 T-S模糊建模理論
    3.2 數(shù)據(jù)采集與處理
    3.3 基于T-S模糊的輥壓機(jī)環(huán)節(jié)建模
        3.3.1 模型結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分類(lèi)
        3.3.2 T-S模糊子模型參數(shù)最小二乘辨識(shí)
        3.3.3 輥壓機(jī)環(huán)節(jié)T-S模糊模型
    3.4 基于T-S模糊的球磨機(jī)環(huán)節(jié)建模
        3.4.1 模型結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分類(lèi)
        3.4.2 T-S模糊子模型參數(shù)最小二乘辨識(shí)
        3.4.3 球磨機(jī)環(huán)節(jié)T-S模糊模型
    3.5 模型仿真驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于LS-SVM的閉路磨粉磨系統(tǒng)典型工況建模
    4.1 最小二乘支持向量機(jī)建模理論
    4.2 建模數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
        4.2.1 關(guān)鍵工藝變量選取
        4.2.2 數(shù)據(jù)采集與處理
    4.3 基于LS-SVM的閉路磨粉磨系統(tǒng)典型工況建模仿真與分析
    4.4 LS-SVM建模方法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法的比較
    4.5 本章小結(jié)
第五章 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)控制與工程應(yīng)用
    5.1 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的控制方案
    5.2 工程應(yīng)用的軟件實(shí)現(xiàn)方案
    5.3 一種水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)自動(dòng)控制軟件
    5.4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果及分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A
附錄B

【參考文獻(xiàn)】

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1 顧燕萍;趙文杰;吳占松;;基于最小二乘支持向量機(jī)的電站鍋爐燃燒優(yōu)化[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2010年17期

本文編號(hào)：2831575