水泥粉磨系统建模及控制开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述1. 水泥粉磨系统简介水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。主要功能在于将水泥熟料（及缓凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速率，满足水泥浆体凝结，硬化要求。 （1）水泥粉磨系统按照工艺流程分类：①　开路粉磨工艺流程：物料通过磨机后即为产品。流程简单、设备少、投资少，但是容易产生过粉磨现象。②　闭路粉磨工艺流程：物料出磨后经过选粉机系统选出产品，粗粉返回磨机再磨。③　联合粉磨系统工艺流程：物料通过辊压机或者立磨的预粉磨后，筛选出其中的细料进入球磨机进行终粉，通过选粉机及收尘系统将符合要求的成品选出。（2）按照设备使用的方式分类以及其优缺点比较：①　球磨机粉磨系统：是指以球磨机单独作为主要粉磨设备从而达到最终粉磨效果的粉磨系统。②　立磨终粉系统：是指以立磨单独作为主要粉磨设备从而达到最终粉磨效果的粉磨系统。这种方式比球磨机粉磨系统效能高，但是，经测验，这种方式产生的成品由于是完全靠挤压生成，颗粒级配不太理想，而且颗粒表面形状也不利于水泥的水化及水泥强度。③　立磨-球磨联合粉磨系统：是指在物料在进入球磨机终粉前，先经过以立磨作为主要设备的预粉磨系统，然后分级符合要求的细料进入球磨进行终粉磨，这种方式效率高，而且最后由球磨机进行终粉，颗粒级配及颗粒表面形状好。④　辊压机终粉磨系统：是指以辊压机单独作为主要粉磨设备从而达到最终粉磨效果的粉磨系统。比立磨终粉系统效能更高，但是和立磨终粉系统类似，产品颗粒级配及表面形状不理想。⑤　辊压机-球磨机联合粉磨系统：即在物料在进入球磨机终粉前，先经过以辊压机作为主要设备的预粉磨系统，然后分级符合要求的细料进入球磨进行终粉磨，这种方式比立磨-球磨机联合粉磨系统效率更高，而且最后由球磨机进行终粉，颗粒级配及颗粒表面形状好。⑥　卧式辊磨粉磨系统：卧式辊磨，又称horomill，是一种新式粉磨设备，能效比和辊压机相似，产量更大。用于取代球磨机，目前在国内仅有数台。但是根据其粉磨原理，其产片颗粒状况应当和立磨终粉成品类似，应该不太理想。

2.课题背景以及研究意义水泥工业是一个国家经济发展的重要基础产业，随着国家经济实力的强大提升，水泥工业的发展也应该加快转换模式。不再是只以往追求产量，在技术与设备与时俱进的新世纪，提高水泥生产的质量，提高节能减排技术，降低生产成本，让系统更加趋向智能化是现代水泥工业的当务之急。对于水泥磨粉系统的研究从未间断。水泥粉磨技术经历了技术和设备发展两个阶段【2】-【3】，而在水泥粉磨过程中其中起着重要作用的是球磨机，它决定了水泥产品最后的质量。具有对物料物理性质波动适应强，能够连续生产，粉碎比高，有利于水泥的水化和硬化且设备稳定易于操作。但同时球磨机作为一个大型连续作业设备，有着超高耗能效率不高的缺点。同时它还具有滞后大，非线性和强耦合等特点。以及现场各种故障因素的干扰，如辊压机液压系统不正常呢工作、轴承温度偏高或者温差大、旋风筒堵料、磨机饱磨等，如果操作人员没有及时发现采取措施则会影响整个粉磨系统，对水泥的生产造成严重的损失。所以采用将粉磨系统趋向自动化控制，系统就能够自发的发现故障并作出相应的处理措施，这样可以将损失降到最小，并且使系统长时间处于稳定的工况下。这样不仅降低耗电、节省设备维修费用还降低了相关人员的劳动强度，非常具有实用性。

3.国内外课题研究现状3.1 水泥磨粉技术的发展进入新世纪后，中国水泥工业发生了翻天覆地的变化：从大产量到高质量的发展，从落后的技术设备到先进的技术与设备，从资源能源浪费转向资源能源节约型。我国的水泥技术与装备已经形成系列化、大型化并向生态化迈进，随着新型干法水泥【4】的迅速发展与普及水泥工业技术也有了质的飞跃，但是与世界先进水平仍然相距甚远，我国的水泥技术依旧有非常巨大的发展空间。对于水泥粉磨系统来说，目前国内的研究主要趋向于工艺流程和设备的改进。水泥粉磨系统是由早先的单纯的球磨机系统，逐步发展到球磨机 辊压机系统和辊式磨系统。水泥粉磨系统按工艺流程分为开流和圈流两大系统，其中以球磨机和辊压机组成的联合粉磨系统、球磨机和立磨组成的粉磨系统、以及立磨终粉磨系统三种系统当前使用最为广泛；还有对水泥磨粉系统中的生产设备进行改进，如预粉磨系统中的辊压机、除尘器、选粉机，粉磨系统系统的球磨机以及收尘器等。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

研究内容：对影响粉磨系统的因素进行分析：粉磨系统的粉磨能力和设备能力相匹配是最重要的、最基本的。辊压机预粉磨后物料进入磨机的粒度大小与物料进入磨机的温度以及要实现多回路磨机的负荷能否保证其正常工作等等问题。（1）物料粒度对辊压机以及球磨机选粉机的工作的影响。 （2）物料进入磨机时的温度与水分同样会对设备的运行效果带来影响。（3）针对整个系统中磨机在多个控制回路中的正常运行建立磨机负荷模型。（4）如何将粉磨系统各模块联结起来，优化控制器，根据参数调整实现系统的最优控制，提高整个系统的可靠性。 对水泥粉磨系统进行设计、建模。根据系统的各个参数，结合理论研究和设计软件，在matlab搭建平台完成系统的水泥粒度建模、磨机负荷建模。选择合适的控制算法对水泥粉磨系统控制系统进行优化。

研究方法：1.磨机负荷建模针对磨机负荷建模，电力系统仿真首先是要系统的动态特性不失真，由于负荷建模并不是针对单个设备而是考虑负荷群对外部系统的整体反应，具有多变性。并且磨机具有迟滞大、非线性等特点。了解系统各类负荷构成，对负荷元件进行负荷建模，再进行采用统计综合法负荷模型的综合建模，通过仿真分析研究模型对系统的影响，对参数进行相应调整。本次研究采用n-r算法,来解决求解问题，n-r算法是一种二次收敛算法，相较于传统优化算法在非线性控制中的不足，它的优点是收敛速度快，迭代次数少，在非线性实时控制系优化方案最小化代价函数，得到最优控制输入优化方案最小化代价函数，得到最优控制输入变量。

2.水泥粒度建模 针对水泥粒度建模，分析系统中影响水泥粒度的因素，如选粉机的转速、主排风机转速以及磨机负荷等。选定参数作为模型的输入量与输出量。用最小二乘法算法（ls算法）取得模型参数。它是统计分析中最常用的逼近计算的一种算法，其交替计算结果使得最终结果尽可能地逼近真实结果。