水泥智能化生產技術的應用

王武軍

摘要：水泥自出現以來，就得到了普遍發展，在各個行業中幾乎都能看得見它的身影。作為最主要的建筑材料，目前水泥的生產技術較之前有了很大的改進和發展，下文主要就水泥智能化生產技術的應用進行探析

關鍵詞：水泥智能化生產；應用；智能模糊控制

前言

水泥生產過程中主要應用設備為分解爐，保證分解爐溫度的合適才能保證水泥生產質量的合格。通過智能模糊控制技術，對影響分解爐溫度的各參數及時調整，能夠有效提高水泥生產效率。同時，應用模糊控制技術，能夠提高水泥生產過程的智能化，實現水泥生產的自動化。

一、我國水泥生產工藝與設備現狀

1）落后的水泥生產工藝和設備逐漸被淘汰。時代的潮流就像大浪淘沙一般，將落后的、不符合現代發展的一切陳舊東西統統會埋如時間的長河之中，留下來的都是經得起考驗和適合社會發展。水泥的發展也太不國這樣的命運。因為我國國情特殊，地理環境復雜，南北方建筑風格的差異性，水泥在過去的使用當中有著天然的區域限制，技術和工藝方面不太成熟，方法老套，浪費資源而且質量也不合格，這使傳統工藝早已不適合現代社會的發展需求。由于建筑業在設計和功能方面與以往也有了很大卻別，突破了地區差異和環境的制約，讓水泥在我國的大部分地區得到了廣泛發展，迫切需求一種新的技術和改進方法，伴隨著新技術的出現和水泥工藝在生產和設備方面的進步，傳統的、落后的方式必須被淘汰。

2）新型干法工藝與設備應用廣泛。新型干法水泥生產工藝與設備因其顯著地優越性受到廣泛歡迎，成為水泥生產工藝技術的新的發展潮流代表。它以懸浮預熱設備技術和預分解技術設備為核心，以現代化的均熱、粉磨、運輸和環保設備為技術，充分利用新型的科學技術和設備，以達到材料充分利用、產量大量提高、環境污染減少的生產目的。我國對于新型干法水泥生產工藝與設備的研究和使用自20世紀70年代開始距今已有半個世紀的時間，該技術的研究和應用都有了巨大成果。

二、水泥生產自動化現狀

目前我國水泥生產產量成逐年增長趨勢，據統計2012年的水泥熟料產量高達12.79億噸，與前一年相比增長近四億噸。由此可見，水泥生產一個龐大的產業體系。在傳統的水泥生產過程中，加工生產設備較為落后，造成水泥生產過程能量消耗巨大，且缺乏先進的生產技術，直接影響了水泥生產效率。近年來，由于引進 DCS 系統，大大提高了水泥生產質量與速度，提高經濟效益。但水泥生產自動化水平仍然不高，在系統控制以及智能管理中仍存在不足，使水泥生產企業無法達到經濟效益最大化。

三、智能控制簡述

智能控制是一門由多個學科集成形成的新的學科，包括人工智能理論、控制論等相關學科理論，具有高度的科學性。智能控制系統是一個完整的集成系統，包括專家系統、神經網絡和模糊控制等多方面的智能控制體系。根據每一部分的智能控制特點具有差異性，使各系統控制被應用到不同行業中。

智能控制中的模糊控制是應用到工業水泥生產自動化的系統控制。模糊控制是一種具體系統的策略控制，實質屬于非線性控制，基于大量程序系統設計以邏輯推理為基礎的計算機控制技術。模糊控制技術不依賴于數學模型的建立，且具有較高的系統確定性，同時模糊控制是將系統復雜性降低的一種簡化技術。模糊控制的變量是通過語言描述的形式，變量處理關系是在控制法則的原則下進行。由于模糊控制變量為非數值形式的描述，使模糊控制技術在應用的過程中促進技術人員的溝通交流，提高技術控制效率。模糊控制具有適應性強的特點，模糊控制器具有簡單易操作的特點，是一種具有較好容錯性的非線性控制器。

四、智能模糊控制在水泥生產自動化中的應用

為提高水泥生產自動化，提高能源利用率，應用智能控制至關重要。在水泥生產自動化中模糊控制做為智能控制技術。下面是對模糊控制原理的分析以及模糊控制技術在水泥自動化生產中的具體應用。

1.模糊控制的原理分析

模糊控制器是模糊控制技術的關鍵組成部分，應用流程較為簡單，便于人員技術操作。模糊控制原理的應用，可以從模糊控制系統的幾個構成部分進行分析：

（1）模糊控制器。模糊控制器是模糊控制系統的關鍵組成部分，可以是一個系統微機，也可以是單板機。在進行微機類型的選擇上要根據控制的需要。（2）輸入/輸出接口。輸入/輸出接口主要負責對模糊控制器信號的傳輸，并對信號進行模擬信號的轉化，傳送出去。（3）執行機構。主要為模糊控制系統中執行命令的構件，包括電動機、氣動調節閥以及液壓缸等。（4）控制對象。模糊控制的控制對象具有模糊性，既可以是一個設備群體，也可以是某種狀態過程，被控對象通常屬于復雜的難以通過數學模型分析的對象。（5）傳感器。傳感器是將模糊控制中對被控制對象的控制量進行轉換，被控制對象的控制量通常為溫濕度情況、壓力速度以及濃度流量等，通常轉換為模擬信號或電信號。

2.模糊控制技術在水泥自動化生產中的具體應用

分解爐是水泥生產過程中重要的應用設備，在應用過程中主要依賴分解爐內部的反應裝置進行材料的處理。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系、相互影響，例如分解爐在進行氣固運輸與換熱的過程中，會受到外界溫濕度以及外作用力的影響，使功能發揮效應發生改變。由于分解爐生產水泥過程中，受氣固流量、外界作用力影響以及原料的大小改變的影響，再多種物理化學的作用下，影響分解爐的溫度，影響水泥生產效率。應用模糊控制技術對分解爐的溫度進行控制，即將溫度作為模糊控制監測量。根據生產經驗以及采樣數據分析，模糊控制的監測量受到喂煤量、水泥生料量以及風壓和風量的影響。由于各影響因素與分解爐溫度的關系如下：首先，對喂煤量的調整，通過分解爐內煤量的增加，使分解爐內的物理化學放映加劇，促進爐內溫度的迅速提高。其次，通過對生料的適當增加，使分解爐內的煤粉流量和添加的生料量成一定的比例關系，根據經驗通常在處理喂煤量和生料量關系時，要在生料量的波動到達最低點前降低喂煤量。最后，對風量風壓的調整改變。將風壓提高到1000Pa以上增加風量，能夠有效的催使分解爐內原料的燃燒，促進溫度提高。

根據影響分解爐溫度的多種影響因素進行分析，通過模糊控制器進行參數的及時調整，保證喂煤量、生料量以及風壓風量的合適，滿足水泥生產的實際需要。目前，模糊控制技術主要應用在分解爐方面，以調整參數為依據，采用條件語句算法對控制過程中的偏差進行調整，使偏差波動幅度控制在合理范圍內。應用智能模糊控制技術，在水泥生產中能夠對分解爐進行控制，根據模糊控制監測量的變化情況調整模糊控制器，提高各用量參數的準確性，保證水泥生產更加高效。

結語

總之，科技的進步推進智能控制技術的發展，使智能控制在工業行業領域內的應用價值越來越大。智能控制理論是一種高度集成的學科理論，在不同行業的應用程度不同。目前我國工業制造領域中，應用智能控制理論現象較為廣泛，在工業水泥生產自動化方面的應用成效顯著，有效提高了水泥生產過程的自動化與智能化水平。

參考文獻

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