大數據平臺下的工業優化——面向節能降耗的水泥生產優化決策系統簡介

本刊通訊員 凡福林

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大數據平臺下的工業優化——面向節能降耗的水泥生產優化決策系統簡介

本刊通訊員 凡福林

面對我國制造業產業過剩和產業轉型的嚴峻挑戰，國家提出“兩化”深度融合戰略、邁向工業4.0的目標，2015政府工作報告中又提出“中國制造2025”與“互聯網+”行動計劃，全面提升中國制造產業。在這種新形勢下，南京朗坤軟件有限公司及時把握產品方向，調整資源配置，致力于打造一個大數據平臺下的水泥生產優化決策系統，通過對水泥生產工況數據的深度挖掘，以節能降耗為目標，以穩定水泥質量為突破口，以生產過程控制決策為手段，實現熟料生產、水泥生產工藝參數的最優組合，實現水泥生產優化。

系統總體架構

水泥生產優化決策系統包括水泥能耗控制決策和水泥質量控制決策兩大功能。系統采集水泥生產自動化系統數據和化驗室物理和化學質量檢測數據，建立水泥能耗、質量控制數據模型和專家知識庫，在水泥實時和歷史生產工況數據的大數據平臺下，對生產工況工藝參數識別和推理分析，通過專家知識庫給出優化后的能耗控制、生料配比、入磨配比、生產控制決策等一攬子水泥生產控制決策方案。

系統實時預測，保障質量穩定

目前，水泥廠基于歷史數據采用線性回歸方程的方法來預測3天和28天水泥強度質量，無法達到實時控制水泥質量的要求。水泥質量控制決策系統基于水泥生產工藝參數與化驗室的海量數據，能夠實時預測分析水泥強度，實現水泥磨生產過程中配料、選粉、磨溫等工藝參數的最優組合，保障水泥質量穩定。

1.建立出磨水泥抗壓強度數學模型。水泥抗壓強度分布曲線以目標值為中心線呈高斯分布，±3σ的分布概率達到99.7%，能保證出磨水泥抗壓強度接近百分之百的合格率。

要降低出磨水泥抗壓強度的標準偏差，意味著以抗壓強度為給定的閉環控制系統實現無偏差控制，質量指標中的3天和28天的抗壓強度決定著系統存在著嚴重的反饋滯后，系統的輸出信號反饋對一個閉環控制系統起著非常重要的作用。針對這樣的純滯后系統，按照施密特滯后控制理論，通過滯后補償使系統實現系統輸出超前反饋。

2.水泥磨工況實時分析。水泥細度是決定出磨水泥抗壓強度的一個重要因素，而水泥細度又與喂料量、磨主循環風機、選粉機轉速、出磨斗提電流等工藝參數關系密切。

所以，實時掌握磨機工況，結合反饋的水泥強度預測值，優化水泥磨的各個工藝參數是穩定水泥質量的工作之一。在完成水泥質量預估和水泥磨工況分析基礎上的水泥磨生產決策系統才是科學的、適用的。

建立設備能耗評價模型，優化工藝參數降耗增效

以生料磨電耗模型示例。

1.知識庫的建立。依據水泥廠的生產工藝、能源基準和績效參數制定知識庫。

2.推理機制的建立。通過知識庫建立各個主要工藝參數的隸屬函數，結合實時數據庫對各主要工藝參數進行模糊化處理。

3.分析結論。利用歷史診斷模式可以對能耗 統計結果異常原因進行智能分析，模型通過識別設備運行工況，自動計算各主要能耗特征參數的劣化程度，自動識別具體能耗原因及建議優化控制策略，指導設備節能運行。

水泥生產優化決策系統在徐州中聯和南陽中聯水泥廠推廣使用，實現降低綜合能耗3%以上，降低水泥強度標準偏差0.2MPa，降低熟料摻合比1%，為水泥企業降耗減排、節能增效做出貢獻。

圖1　系統總體框架圖