水泥工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要產(chǎn)業(yè),水泥熟料燒成是水泥生產(chǎn)過(guò)程的重要環(huán)節(jié),具有大慣性、非線性、大滯后、強(qiáng)耦合等特點(diǎn),是水泥生產(chǎn)過(guò)程控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前,很多水泥企業(yè)的自動(dòng)化整體水平還不高,對(duì)質(zhì)量和能耗的控制仍然需要依靠操作人員結(jié)合DCS的監(jiān)控和自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)控。本文研究考慮質(zhì)量與能耗的水泥熟料生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化模型,設(shè)計(jì)分解爐環(huán)節(jié)和回轉(zhuǎn)窯環(huán)節(jié)的模型預(yù)測(cè)控制器,以實(shí)現(xiàn)分解爐爐溫和回轉(zhuǎn)窯窯尾溫度的自動(dòng)控制和生產(chǎn)優(yōu)化。本文首先介紹了新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程及其主要生產(chǎn)環(huán)節(jié),并闡述了本課題的選題背景及意義,同時(shí)綜述了課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二章分析了水泥熟料生產(chǎn)過(guò)程的操作變量和受控變量及其相互關(guān)聯(lián),研究了熟料的質(zhì)量目標(biāo)和能耗目標(biāo)的控制和優(yōu)化方法,并選定熟料質(zhì)量指標(biāo)（游離氧化鈣含量）軟測(cè)量模型的輸入變量,確定以能耗最小化為目標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)為約束的優(yōu)化模型,最后介紹了考慮質(zhì)量與能耗的控制與優(yōu)化系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案。第三章建立了考慮質(zhì)量與能耗的水泥生產(chǎn)過(guò)程控制與優(yōu)化模型。首先介紹了建模所用數(shù)據(jù)的采集方法,進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理,基于擬合誤差最小的原則得到軟測(cè)量模型輸入量和輸出量的最佳時(shí)間匹配。然后分別用最小二乘支持向量... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

讀取指定位號(hào)對(duì)應(yīng)變量數(shù)據(jù)的SQL語(yǔ)句此系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示出各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的操作變量和受控變量的數(shù)據(jù)，用于實(shí)

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文18圖3.2指定時(shí)間跨度數(shù)據(jù)的顯示效果3.1.2數(shù)據(jù)預(yù)處理在建模之前，需要對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理工作，預(yù)處理主要是對(duì)噪音信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾、數(shù)據(jù)的填充以及異常值的剔除。（1）異常值剔除由于設(shè)備故障或者停窯檢修等原因，會(huì)導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯異常。對(duì)于這類異常值，可以通過(guò)確定正常波動(dòng)范圍然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行限幅處理，也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將不合理的數(shù)據(jù)剔除。通常還可根據(jù)3準(zhǔn)則對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)與均值的誤差進(jìn)行判斷，若其大于3倍標(biāo)準(zhǔn)差則予以剔除。21()||31niiixxxxn（3.1）其中：11niixxn為平均值。（2）不完備數(shù)據(jù)處理由于傳感器或者數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計(jì)的問(wèn)題，在某個(gè)別采樣時(shí)刻會(huì)出現(xiàn)一些空值，通�？梢灾苯邮褂蒙弦粋�(gè)有效數(shù)據(jù)插入代替，或者可以選擇使用空值前后數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行插值處理。(1)(1)()2xtxtxt（3.2）其中：x(t)——作為t時(shí)刻的插值數(shù)據(jù)；x(t1)、x(t1)——分別對(duì)應(yīng)t1和t1的真實(shí)數(shù)據(jù)。

水泥熟料燒成是水泥生產(chǎn)過(guò)程最為重要的環(huán)節(jié),由預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、篦冷機(jī)等環(huán)節(jié)配合完成,是一個(gè)分布式的生產(chǎn)系統(tǒng),各個(gè)環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)和影響,上游的操作或擾動(dòng)會(huì)對(duì)下游造成直接影響。水泥熟料燒成主要是水泥生料(其主要成分是碳酸鈣)經(jīng)過(guò)預(yù)熱器和分解爐發(fā)生分解反應(yīng),通�？梢赃_(dá)到90%以上的入窯分解率,然后在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)發(fā)生固相反應(yīng)和燒結(jié)反應(yīng)生成熟料的主要礦物硅酸三鈣,然后高溫熟料經(jīng)過(guò)篦冷機(jī),進(jìn)行急速冷卻,硅酸三鈣等礦物形成晶體析出。生料到熟料的鍛燒流程以及物料和氣體在各環(huán)節(jié)之間的流向過(guò)程如圖1.2所示。生料經(jīng)過(guò)配比和預(yù)均化后,首先進(jìn)入五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器的第一級(jí)預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱,上升的熱氣流與生料熱交換氣固分離,生料往下進(jìn)入二、三、四級(jí)預(yù)熱器之后溫度達(dá)到分解反應(yīng)的溫度并進(jìn)入分解爐,在爐內(nèi)煤粉燃燒熱交換下發(fā)生碳酸鈣的分解反應(yīng)。經(jīng)過(guò)分解的物料通過(guò)第五級(jí)預(yù)熱器,從窯尾進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯,窯內(nèi)物料經(jīng)過(guò)分解、高溫鍛燒完成固相反應(yīng)和燒結(jié)反應(yīng)形成水泥熟料。熟料隨著回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動(dòng)落入篦冷機(jī)內(nèi),進(jìn)行快速冷卻,在篦冷機(jī)的作用下,熟料溫度降至下一階段熟料粉磨機(jī)可接受的溫度。而氣體的流動(dòng)整體上和生料流動(dòng)方向相反,由篦冷機(jī)通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)吹入,除了廢氣排除部分和發(fā)電部分的氣體之外,其余的風(fēng)量分別作為二次風(fēng)和三次風(fēng)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯和分解爐,為熟料的鍛燒和生料的分解提供氧氣和熱源,然后匯合進(jìn)入第五級(jí)預(yù)熱器,沿著各級(jí)預(yù)熱器向上對(duì)生料進(jìn)行旋風(fēng)加熱,最后變成尾氣進(jìn)入收塵裝置。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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