论文总字数：20120字

摘 要

水泥行业是支持一个国家经济发展的基础性产业。水泥粉磨既是水泥生产的最后一环也是最关键的一环，对成品的产量与质量有着直接影响。提高我国水泥设备生产的工艺质量，让生产系统更加安全趋向化和智能化将是发展现代中国水泥制造工业的当务之急。

在粉磨过程中涉及到众多工艺参数，综合考虑各个环节参数对整个系统的影响，对于当前水泥粉磨工艺流程出现的一些问题，本文在对水泥粉磨系统工艺流程和各主设备的工作原理以及工作状态进行分析以后，从以下几个方面做了相关分析研究。

1. 针对水泥粉磨回路控制，分析各设备的工作状态，根据主设备运行时参数判断回路是否处于正常状态。采用ABB 公司Control builder F组态软件进行系统设计，应用离散控制系统（DCS）实现控制过程：设备的启停，工况的判断以及对各个环节实时监控反馈。
2. 针对水泥粒度建模，根据辊压机、选粉机、球磨机等多种因素的影响，确定主要影响因素。选择典型连续工业迟滞模型进行离散化，选定选粉机转速作为输入量，水泥粒度作为输出量，采用最小二乘法进行模型参数辨识，取得最佳模型参数。
3. 针对粉磨系统的粒度控制，综合考虑各环节工艺参数对系统的影响，以粉机转速与主风机转速作为调节量，根据正常工况的粒度指标，结合专家控制与Bang-Bang控制在不同偏差量下对选粉机和主风机进行不同方式的调整。

关键词：粉磨流程；回路控制；迟滞建模；离散控制；最小二乘辨识

Abstract

Cement industry is the fundamental part for one country's economic development. Cement grinding is the key and the last link of cement production, which has a great influence about the output of the finished products. It is urgent to improve the process quality of cement equipment production and make the cement grinding more automatic.

many technical parameters were involved in the process of grinding, to comprehensively consider the effect of each link parameters on the system, for the problems faced in the cement grinding process. After analyzing the process flow of the system and the running state of each equipment , from the few respects to do the related analysis research.

(1) familiar with the process and working principle of the control system. The working state of each equipment is analyzed, and the closed-loop feedback control is carried out according to the final influence of the parameters of the main equipment on the particle size. The particle size is detected at the discharge outlet, and the various links are adjusted and controlled to obtain the ideal effect. ABB Control builder F configuration software is adopted to design the system, and the discrete Control system (DCS) is applied to achieve the Control process, and real-time monitoring and feedback are provided for each link.

(2) for the modeling of cement particle size, the main influencing factors were determined according to the influence of various factors such as roller press, powder separator and ball mill. The typical continuous industrial hysteresis model was selected for discretization, the speed of the powder separator was selected as the input and the cement particle size as the output, and used the least square method to recognize the model parameters and obtain the optimal model parameters.

(3) aim at the particle size control of the system, the affection of various process factors on the system was totally considered. Choosing the speed of the powder separator and the speed of the draught fan as the regulating quantity. According to the particle size index of normal working conditions, the powder separator and the main fan were adjusted and controlled in different ways by combining expert control and bang-bang control under different deviations.

Key words: grinding process; Loop control; Hysteresis modeling; Discrete control; Least squares identification

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1水泥行业背景介绍 1

1.2 研究意义 1

1.3 国内外课题现状以及发展趋势 2

1.3.1水泥粉磨回路控制 2

1.3.2 粒度建模研究现状 3

1.3.3 水泥粉磨系统优化控制研究发展现状 3

第二章 粉磨系统工艺流程 5

2.1粉磨工艺流程 5

2.1.1 粉磨系统结构 5

2.1.2 工艺流程 6

2.2工况分析 7

2.2.1 磨机的几种运行状态 7

2.2.2 影响运行的重要因素 8

第三章 水泥粉磨回路控制系统设计 10

3.1控制策略 10

3.1.1 关键影响因素 10

3.1.2 控制方案 11

3.2离散控制系统（DCS）回路设计 12

3.2.1 DCS介绍 12

3.2.2 控制器 13

3.3系统设计 14

3.3.1 硬件设计 14

3.3.2 软件设计 14

第四章 水泥粒度系统建模 20

4.1水泥粒度测量原理 20

4.2粒度建模策略 22

4.3基于最小二乘法参数辨识的粒度模型 23

4.4 仿真验证 25

第五章 水泥粉磨系统粒度的控制优化 27

5.1 粒度控制方案 27

5.1.1 水泥粒度的专家控制 27

5.1.2 水泥粒度的Bang-Bang控制 28

5.2 软件设计及仿真验证 30

第六章 总结与展望 31

参考文献 32

致谢 34

第一章 绪论

1.1水泥行业背景介绍

水泥作为构成现代国家建设的一项重要的基础建筑材料,对于整个国家以及社会发展都有着重大的社会影响。我国是世界水泥需求大国，同时也是世界水泥工业生产大国。但是伴随着水泥行业的飞快发展，一些主要弊端已经逐渐开始显现：水泥资源节约利用不充分而所造成的经济损失严重浪费，污染排放问题一直以来未能真正得到有效的解决，产业结构老旧不足以适应新经济发展的常态。

进入新世纪后，我国水泥工业发生了翻天覆地的巨大变化：从大产量到高质量的发展，从落后的生产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。我国的干法水泥填料技术和生产设备都已经开始形成工业的系列化、大型化并逐渐向工业生态化的方向迈进，随着新型填料干法复合水泥技术的迅速深入发展与广泛普及及其水泥填料工业生产技术也已经有了质的巨大飞跃，但是与目前世界先进技术水平仍然相距甚远，我国的干法水泥工业技术依旧是具有非常巨大的市场发展应用空间。

1.2 研究意义

水泥粉磨技术作为我国水泥设备生产最关键的技术环节之一，需要工艺优化控制人员清楚准确地掌握水泥设备制造的基本原理与工艺流程，分析影响粉磨系统稳定安全运行的各项关键因素。优化系统正常运行的过程控制解决方案，提高系统的正常运行管理效率，在不断提高我国水泥加工产品的粉磨质量、改善我国水泥粉磨行业质量生产体系结构等各个方面也都具有十分重大的意义。

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