水泥智能化生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用

王武軍

摘要：水泥自出現(xiàn)以來，就得到了普遍發(fā)展，在各個(gè)行業(yè)中幾乎都能看得見它的身影。作為最主要的建筑材料，目前水泥的生產(chǎn)技術(shù)較之前有了很大的改進(jìn)和發(fā)展，下文主要就水泥智能化生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探析

關(guān)鍵詞：水泥智能化生產(chǎn)；應(yīng)用；智能模糊控制

前言

水泥生產(chǎn)過程中主要應(yīng)用設(shè)備為分解爐，保證分解爐溫度的合適才能保證水泥生產(chǎn)質(zhì)量的合格。通過智能模糊控制技術(shù)，對(duì)影響分解爐溫度的各參數(shù)及時(shí)調(diào)整，能夠有效提高水泥生產(chǎn)效率。同時(shí)，應(yīng)用模糊控制技術(shù)，能夠提高水泥生產(chǎn)過程的智能化，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)的自動(dòng)化。

一、我國水泥生產(chǎn)工藝與設(shè)備現(xiàn)狀

1）落后的水泥生產(chǎn)工藝和設(shè)備逐漸被淘汰。時(shí)代的潮流就像大浪淘沙一般，將落后的、不符合現(xiàn)代發(fā)展的一切陳舊東西統(tǒng)統(tǒng)會(huì)埋如時(shí)間的長河之中，留下來的都是經(jīng)得起考驗(yàn)和適合社會(huì)發(fā)展。水泥的發(fā)展也太不國這樣的命運(yùn)。因?yàn)槲覈鴩樘厥猓乩憝h(huán)境復(fù)雜，南北方建筑風(fēng)格的差異性，水泥在過去的使用當(dāng)中有著天然的區(qū)域限制，技術(shù)和工藝方面不太成熟，方法老套，浪費(fèi)資源而且質(zhì)量也不合格，這使傳統(tǒng)工藝早已不適合現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求。由于建筑業(yè)在設(shè)計(jì)和功能方面與以往也有了很大卻別，突破了地區(qū)差異和環(huán)境的制約，讓水泥在我國的大部分地區(qū)得到了廣泛發(fā)展，迫切需求一種新的技術(shù)和改進(jìn)方法，伴隨著新技術(shù)的出現(xiàn)和水泥工藝在生產(chǎn)和設(shè)備方面的進(jìn)步，傳統(tǒng)的、落后的方式必須被淘汰。

2）新型干法工藝與設(shè)備應(yīng)用廣泛。新型干法水泥生產(chǎn)工藝與設(shè)備因其顯著地優(yōu)越性受到廣泛歡迎，成為水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)的新的發(fā)展潮流代表。它以懸浮預(yù)熱設(shè)備技術(shù)和預(yù)分解技術(shù)設(shè)備為核心，以現(xiàn)代化的均熱、粉磨、運(yùn)輸和環(huán)保設(shè)備為技術(shù)，充分利用新型的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備，以達(dá)到材料充分利用、產(chǎn)量大量提高、環(huán)境污染減少的生產(chǎn)目的。我國對(duì)于新型干法水泥生產(chǎn)工藝與設(shè)備的研究和使用自20世紀(jì)70年代開始距今已有半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，該技術(shù)的研究和應(yīng)用都有了巨大成果。

二、水泥生產(chǎn)自動(dòng)化現(xiàn)狀

目前我國水泥生產(chǎn)產(chǎn)量成逐年增長趨勢，據(jù)統(tǒng)計(jì)2012年的水泥熟料產(chǎn)量高達(dá)12.79億噸，與前一年相比增長近四億噸。由此可見，水泥生產(chǎn)一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)體系。在傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)過程中，加工生產(chǎn)設(shè)備較為落后，造成水泥生產(chǎn)過程能量消耗巨大，且缺乏先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，直接影響了水泥生產(chǎn)效率。近年來，由于引進(jìn) DCS 系統(tǒng)，大大提高了水泥生產(chǎn)質(zhì)量與速度，提高經(jīng)濟(jì)效益。但水泥生產(chǎn)自動(dòng)化水平仍然不高，在系統(tǒng)控制以及智能管理中仍存在不足，使水泥生產(chǎn)企業(yè)無法達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化。

三、智能控制簡述

智能控制是一門由多個(gè)學(xué)科集成形成的新的學(xué)科，包括人工智能理論、控制論等相關(guān)學(xué)科理論，具有高度的科學(xué)性。智能控制系統(tǒng)是一個(gè)完整的集成系統(tǒng)，包括專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制等多方面的智能控制體系。根據(jù)每一部分的智能控制特點(diǎn)具有差異性，使各系統(tǒng)控制被應(yīng)用到不同行業(yè)中。

智能控制中的模糊控制是應(yīng)用到工業(yè)水泥生產(chǎn)自動(dòng)化的系統(tǒng)控制。模糊控制是一種具體系統(tǒng)的策略控制，實(shí)質(zhì)屬于非線性控制，基于大量程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)以邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。模糊控制技術(shù)不依賴于數(shù)學(xué)模型的建立，且具有較高的系統(tǒng)確定性，同時(shí)模糊控制是將系統(tǒng)復(fù)雜性降低的一種簡化技術(shù)。模糊控制的變量是通過語言描述的形式，變量處理關(guān)系是在控制法則的原則下進(jìn)行。由于模糊控制變量為非數(shù)值形式的描述，使模糊控制技術(shù)在應(yīng)用的過程中促進(jìn)技術(shù)人員的溝通交流，提高技術(shù)控制效率。模糊控制具有適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，模糊控制器具有簡單易操作的特點(diǎn)，是一種具有較好容錯(cuò)性的非線性控制器。

四、智能模糊控制在水泥生產(chǎn)自動(dòng)化中的應(yīng)用

為提高水泥生產(chǎn)自動(dòng)化，提高能源利用率，應(yīng)用智能控制至關(guān)重要。在水泥生產(chǎn)自動(dòng)化中模糊控制做為智能控制技術(shù)。下面是對(duì)模糊控制原理的分析以及模糊控制技術(shù)在水泥自動(dòng)化生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。

1.模糊控制的原理分析

模糊控制器是模糊控制技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，應(yīng)用流程較為簡單，便于人員技術(shù)操作。模糊控制原理的應(yīng)用，可以從模糊控制系統(tǒng)的幾個(gè)構(gòu)成部分進(jìn)行分析：

（1）模糊控制器。模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，可以是一個(gè)系統(tǒng)微機(jī)，也可以是單板機(jī)。在進(jìn)行微機(jī)類型的選擇上要根據(jù)控制的需要。（2）輸入/輸出接口。輸入/輸出接口主要負(fù)責(zé)對(duì)模糊控制器信號(hào)的傳輸，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)化，傳送出去。（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)。主要為模糊控制系統(tǒng)中執(zhí)行命令的構(gòu)件，包括電動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥以及液壓缸等。（4）控制對(duì)象。模糊控制的控制對(duì)象具有模糊性，既可以是一個(gè)設(shè)備群體，也可以是某種狀態(tài)過程，被控對(duì)象通常屬于復(fù)雜的難以通過數(shù)學(xué)模型分析的對(duì)象。（5）傳感器。傳感器是將模糊控制中對(duì)被控制對(duì)象的控制量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，被控制對(duì)象的控制量通常為溫濕度情況、壓力速度以及濃度流量等，通常轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)或電信號(hào)。

2.模糊控制技術(shù)在水泥自動(dòng)化生產(chǎn)中的具體應(yīng)用

分解爐是水泥生產(chǎn)過程中重要的應(yīng)用設(shè)備，在應(yīng)用過程中主要依賴分解爐內(nèi)部的反應(yīng)裝置進(jìn)行材料的處理。分解爐屬于燃燒爐的一種，具有燃料燃燒的功能。同時(shí)分解爐還具有碳酸分解以及氣固換熱等方面的功能。分解爐所具備的各種功能之間相互聯(lián)系、相互影響，例如分解爐在進(jìn)行氣固運(yùn)輸與換熱的過程中，會(huì)受到外界溫濕度以及外作用力的影響，使功能發(fā)揮效應(yīng)發(fā)生改變。由于分解爐生產(chǎn)水泥過程中，受氣固流量、外界作用力影響以及原料的大小改變的影響，再多種物理化學(xué)的作用下，影響分解爐的溫度，影響水泥生產(chǎn)效率。應(yīng)用模糊控制技術(shù)對(duì)分解爐的溫度進(jìn)行控制，即將溫度作為模糊控制監(jiān)測量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及采樣數(shù)據(jù)分析，模糊控制的監(jiān)測量受到喂煤量、水泥生料量以及風(fēng)壓和風(fēng)量的影響。由于各影響因素與分解爐溫度的關(guān)系如下：首先，對(duì)喂煤量的調(diào)整，通過分解爐內(nèi)煤量的增加，使分解爐內(nèi)的物理化學(xué)放映加劇，促進(jìn)爐內(nèi)溫度的迅速提高。其次，通過對(duì)生料的適當(dāng)增加，使分解爐內(nèi)的煤粉流量和添加的生料量成一定的比例關(guān)系，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通常在處理喂煤量和生料量關(guān)系時(shí)，要在生料量的波動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)前降低喂煤量。最后，對(duì)風(fēng)量風(fēng)壓的調(diào)整改變。將風(fēng)壓提高到1000Pa以上增加風(fēng)量，能夠有效的催使分解爐內(nèi)原料的燃燒，促進(jìn)溫度提高。

根據(jù)影響分解爐溫度的多種影響因素進(jìn)行分析，通過模糊控制器進(jìn)行參數(shù)的及時(shí)調(diào)整，保證喂煤量、生料量以及風(fēng)壓風(fēng)量的合適，滿足水泥生產(chǎn)的實(shí)際需要。目前，模糊控制技術(shù)主要應(yīng)用在分解爐方面，以調(diào)整參數(shù)為依據(jù)，采用條件語句算法對(duì)控制過程中的偏差進(jìn)行調(diào)整，使偏差波動(dòng)幅度控制在合理范圍內(nèi)。應(yīng)用智能模糊控制技術(shù)，在水泥生產(chǎn)中能夠?qū)Ψ纸鉅t進(jìn)行控制，根據(jù)模糊控制監(jiān)測量的變化情況調(diào)整模糊控制器，提高各用量參數(shù)的準(zhǔn)確性，保證水泥生產(chǎn)更加高效。

結(jié)語

總之，科技的進(jìn)步推進(jìn)智能控制技術(shù)的發(fā)展，使智能控制在工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用價(jià)值越來越大。智能控制理論是一種高度集成的學(xué)科理論，在不同行業(yè)的應(yīng)用程度不同。目前我國工業(yè)制造領(lǐng)域中，應(yīng)用智能控制理論現(xiàn)象較為廣泛，在工業(yè)水泥生產(chǎn)自動(dòng)化方面的應(yīng)用成效顯著，有效提高了水泥生產(chǎn)過程的自動(dòng)化與智能化水平。

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