APC水泥優(yōu)化控制應(yīng)用

2012-09-17 00:00

  水泥行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

  國家對水泥行業(yè)節(jié)能降耗和環(huán)保的要求越來越嚴(yán)格

  很多國外水泥生產(chǎn)線把優(yōu)化系統(tǒng)作為建廠的標(biāo)配

  優(yōu)化控制系統(tǒng)應(yīng)用

  傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)

  模糊邏輯控制系統(tǒng)

  專家控制系統(tǒng)

  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控系統(tǒng)

  仿真控制

  優(yōu)化控制系統(tǒng)介紹

  模糊控制

  模糊控制基于模糊集理論,模擬人的近似推理和決策過程。自1974年Mamdani成功地將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于高爐和蒸汽機的控制以來獲得了迅猛發(fā)展,它在工業(yè)生產(chǎn),特別是在工業(yè)窯爐、石油化工等復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用成果顯著。1978年,丹麥學(xué)者Larsen首次為一條濕法水泥回轉(zhuǎn)窯設(shè)計的一套模糊控制器取得了成功,由此開辟了應(yīng)用模糊控制實現(xiàn)水泥回轉(zhuǎn)窯自動控制的新途徑,而1981年Holmblad等人研制的濕法水泥回轉(zhuǎn)窯模糊控制器,使窯的運轉(zhuǎn)率達到80~85%,燃料消耗減少4~5%,產(chǎn)品質(zhì)量也有明顯提高。目前國際上不少儀表制造公司已把模糊控制技術(shù)應(yīng)用在DCS系統(tǒng)中。1995年,F(xiàn)isher Rosemount公司設(shè)計了可在PROVOX和RS3分布式過程控制系統(tǒng)上運行的智能模糊邏輯控制器。

  專家控制

  對于任何一個有效的工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計,都不能由控制理論單獨解決,它都隱含著人的重要啟發(fā)式邏輯推理。基于此,專家控制將專家系統(tǒng)技術(shù)和控制理論相結(jié)合,吸收了專家的經(jīng)驗知識,將專家對被控對象的真知灼見、控制技巧和直覺邏輯推理融入了控制策略中。在這方面,日本、美國和歐洲走在了世界的前列。從70年代開始,日本率先將專家系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)生產(chǎn)過程。到80年代,日本鋼管公司福山廠建立起了高爐控制專家系統(tǒng),產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益,引發(fā)了把人工智能技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制特別是冶金工業(yè)的熱潮。在英國,LINKman系統(tǒng)對水泥窯生產(chǎn)過程的控制和管理作用顯著,既提高了經(jīng)濟效率,減少了環(huán)境污染,同時又實現(xiàn)商品化??梢哉f它是專家控制在工業(yè)上成功應(yīng)用的典范。再如,美國的Foxboro公司在1987年時就已把PID專家自校正控制方法應(yīng)用于分布式計算機控制系統(tǒng)中。

  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)試圖模擬人的形象思維以及學(xué)習(xí)和獲取知識的能力。它在工業(yè)生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用,不像前兩者那樣發(fā)展迅猛,這主要是因為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制高度依賴于生產(chǎn)現(xiàn)場所提供的大量訓(xùn)練樣本,而這些樣本的有效性、可靠性直接影響到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的性能,而且訓(xùn)練算法的可實現(xiàn)性也是影響其實用化的重要因素。但盡管如此,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用還是獲得了巨大成功。美國NEURAL公司1991年開發(fā)成功的"智能電弧爐"(IAF)就是一種利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制電爐的新方法,已取得美國的專利。IAF將傳統(tǒng)控制方法與改善功率因素合并起來,使電能消耗減少8%,使電極消耗減少75%,而生產(chǎn)能力增加12%,到降低鋼鐵廠的生產(chǎn)成本。它只需10分鐘的時間去學(xué)習(xí)電爐的運作情況,監(jiān)視電爐,觀察舊控制器的控制行動,并評價這些控制行動的效果。該系統(tǒng)具有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的功能,解決了長期困惑電爐控制系統(tǒng)的技術(shù)難題,在技術(shù)上取得重大突破。

  APC優(yōu)化控制系統(tǒng)

  APC(Advanced Process Control)

  PAVILION-ROCKWELL

  平臺軟件:PAVILION8

  商用的、通用的動態(tài)、非線性、多變量模型預(yù)測控制器(MPC)

  已經(jīng)在化工聚合物等方面有很多成功案例

  APC優(yōu)化控制原理-神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)

  APC水泥優(yōu)化系統(tǒng)應(yīng)用

  控制回路:APC優(yōu)化共投入了5個輸出控制回路

  1.分解爐喂煤

  2.窯頭喂煤

  3.高溫風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)

  4.入窯喂料量的調(diào)節(jié)

  5.窯轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)

  受控變量包括

  分解爐出口溫度、預(yù)熱器氧氣含量、燒成帶溫度、窯NOx化物濃度、窯電流、窯喂料與窯電流比例、熟料游離鈣

  APC 功能設(shè)計

CVs:
Stage 5 exit temperature
Pre-calciner Temperature
Tower exit O2
Tower exit CO
Stage 5 exit O2
Stage 5 exit CO
Kiln NOX
Kiln CO
Kiln drive amps
Feed to Speed ratio
Stage 1 Exit Temp
Kiln outlet Pressure
 
MVs:
Kiln Feed Rate
 
Kiln Speed
 
ID Fan
 
Kiln Fuel Feed
 
Pre-calciner Fuel Feed
 

  TAYNINH 項目工作計劃

  TAYNINH 項目工作內(nèi)容

  oOff Site

  -Function Design Specification and review

  -Create steady-state models

  -Create dynamic models

  -Use simulator to tune controller off-line

  -Remote controller tuning and trouble shooting

  -As-build documents

  oOn Site

  -Install on-line Pavilion8 Controller components and Data collection

  -Kick-off / Plant test

  -DCS Configuration

  -Commission Controller

  -Controller tuning on-line

  -Evaluate and results audit

  模型建立過程

  oComplete flexibility to develop offline and online datasets

  oRealtime setpoint control and optimization

  

      模型處理過程

  RAE Overview

  化驗室非實時數(shù)據(jù)的處理VOA

  What is a VOA or Soft Sensor® ?

  A computer program that accurately predicts Lab analysis values as a function of the plant variables

[Page]

  原始采集數(shù)據(jù)處理

  數(shù)據(jù)預(yù)處理

  建立模型

  模型分析

  模型分析處理

  Can remove outliers with Cut Box tool

  Evaluate First!

  動態(tài)模型調(diào)整

[Page]

  DCS 組態(tài)及人機界面

  系統(tǒng)投入運行結(jié)果

  1.分解爐溫度自動控制

 

 

手動

APC自動

STD減少

溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差

6.4

3

53.1%

  2. 窯頭喂煤自動化控制與喂料比的最大化

 

手動

APC自動

STD減少

游離鈣標(biāo)準(zhǔn)偏差

0.65

0.076

88.3%

 

手動

APC自動

STD減少

燒成溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差

57.7

38.9

32.5%

  3.窯尾高溫風(fēng)機(ID風(fēng)機)的自動控制

  控制器的控制策略控制預(yù)熱器的氧含量盡量低并保證窯的CO控制在安全值之下,這樣同時也減低了熱耗,達到節(jié)能的效果。

  4.窯轉(zhuǎn)速的自動控制

  當(dāng)窯喂料達到自動控制控制后,我們同時也可以使窯轉(zhuǎn)速做相應(yīng)的自動控制,以使窯轉(zhuǎn)速與窯喂料之比保持穩(wěn)定。按照這種控制策略進行的窯轉(zhuǎn)速和窯喂料控制曲線如下圖

  優(yōu)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)場實施

  控制系統(tǒng)對儀表的要求

  高溫氣體分析儀

  比色高溫計

  游離鈣測定(熒光分析儀)

  特點與效益總結(jié)

  1.實現(xiàn)了窯系統(tǒng)的全自動控制(配合篦冷機的18個PID控制回路)

  2.穩(wěn)定生產(chǎn)過程如分解爐溫度、燃燒帶溫度

  3.提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低游離氧化鈣波動,提高其合格率

  4.降低能耗

  5.降低操作工勞動強度

  6.提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率和壽命

編輯:

監(jiān)督:0571-85871667

投稿:news@ccement.com

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2024-10-30 21:32:15