水泥智能化生产技术的应用

王武军

摘要：水泥自出现以来，就得到了普遍发展，在各个行业中几乎都能看得见它的身影。作为最主要的建筑材料，目前水泥的生产技术较之前有了很大的改进和发展，下文主要就水泥智能化生产技术的应用进行探析

关键词：水泥智能化生产；应用；智能模糊控制

前言

水泥生产过程中主要应用设备为分解炉，保证分解炉温度的合适才能保证水泥生产质量的合格。通过智能模糊控制技术，对影响分解炉温度的各参数及时调整，能够有效提高水泥生产效率。同时，应用模糊控制技术，能够提高水泥生产过程的智能化，实现水泥生产的自动化。

一、我国水泥生产工艺与设备现状

1）落后的水泥生产工艺和设备逐渐被淘汰。时代的潮流就像大浪淘沙一般，将落后的、不符合现代发展的一切陈旧东西统统会埋如时间的长河之中，留下来的都是经得起考验和适合社会发展。水泥的发展也太不国这样的命运。因为我国国情特殊，地理环境复杂，南北方建筑风格的差异性，水泥在过去的使用当中有着天然的区域限制，技术和工艺方面不太成熟，方法老套，浪费资源而且质量也不合格，这使传统工艺早已不适合现代社会的发展需求。由于建筑业在设计和功能方面与以往也有了很大却别，突破了地区差异和环境的制约，让水泥在我国的大部分地区得到了广泛发展，迫切需求一种新的技术和改进方法，伴随着新技术的出现和水泥工艺在生产和设备方面的进步，传统的、落后的方式必须被淘汰。

2）新型干法工艺与设备应用广泛。新型干法水泥生产工艺与设备因其显著地优越性受到广泛欢迎，成为水泥生产工艺技术的新的发展潮流代表。它以悬浮预热设备技术和预分解技术设备为核心，以现代化的均热、粉磨、运输和环保设备为技术，充分利用新型的科学技术和设备，以达到材料充分利用、产量大量提高、环境污染减少的生产目的。我国对于新型干法水泥生产工艺与设备的研究和使用自20世纪70年代开始距今已有半个世纪的时间，该技术的研究和应用都有了巨大成果。

二、水泥生产自动化现状

目前我国水泥生产产量成逐年增长趋势，据统计2012年的水泥熟料产量高达12.79亿吨，与前一年相比增长近四亿吨。由此可见，水泥生产一个庞大的产业体系。在传统的水泥生产过程中，加工生产设备较为落后，造成水泥生产过程能量消耗巨大，且缺乏先进的生产技术，直接影响了水泥生产效率。近年来，由于引进 DCS 系统，大大提高了水泥生产质量与速度，提高经济效益。但水泥生产自动化水平仍然不高，在系统控制以及智能管理中仍存在不足，使水泥生产企业无法达到经济效益最大化。

三、智能控制简述

智能控制是一门由多个学科集成形成的新的学科，包括人工智能理论、控制论等相关学科理论，具有高度的科学性。智能控制系统是一个完整的集成系统，包括专家系统、神经网络和模糊控制等多方面的智能控制体系。根据每一部分的智能控制特点具有差异性，使各系统控制被应用到不同行业中。

智能控制中的模糊控制是应用到工业水泥生产自动化的系统控制。模糊控制是一种具体系统的策略控制，实质属于非线性控制，基于大量程序系统设计以逻辑推理为基础的计算机控制技术。模糊控制技术不依赖于数学模型的建立，且具有较高的系统确定性，同时模糊控制是将系统复杂性降低的一种简化技术。模糊控制的变量是通过语言描述的形式，变量处理关系是在控制法则的原则下进行。由于模糊控制变量为非数值形式的描述，使模糊控制技术在应用的过程中促进技术人员的沟通交流，提高技术控制效率。模糊控制具有适应性强的特点，模糊控制器具有简单易操作的特点，是一种具有较好容错性的非线性控制器。

四、智能模糊控制在水泥生产自动化中的应用

为提高水泥生产自动化，提高能源利用率，应用智能控制至关重要。在水泥生产自动化中模糊控制做为智能控制技术。下面是对模糊控制原理的分析以及模糊控制技术在水泥自动化生产中的具体应用。

1.模糊控制的原理分析

模糊控制器是模糊控制技术的关键组成部分，应用流程较为简单，便于人员技术操作。模糊控制原理的应用，可以从模糊控制系统的几个构成部分进行分析：

（1）模糊控制器。模糊控制器是模糊控制系统的关键组成部分，可以是一个系统微机，也可以是单板机。在进行微机类型的选择上要根据控制的需要。（2）输入/输出接口。输入/输出接口主要负责对模糊控制器信号的传输，并对信号进行模拟信号的转化，传送出去。（3）执行机构。主要为模糊控制系统中执行命令的构件，包括电动机、气动调节阀以及液压缸等。（4）控制对象。模糊控制的控制对象具有模糊性，既可以是一个设备群体，也可以是某种状态过程，被控对象通常属于复杂的难以通過数学模型分析的对象。（5）传感器。传感器是将模糊控制中对被控制对象的控制量进行转换，被控制对象的控制量通常为温湿度情况、压力速度以及浓度流量等，通常转换为模拟信号或电信号。

2.模糊控制技术在水泥自动化生产中的具体应用

分解炉是水泥生产过程中重要的应用设备，在应用过程中主要依赖分解炉内部的反应装置进行材料的处理。分解炉属于燃烧炉的一种，具有燃料燃烧的功能。同时分解炉还具有碳酸分解以及气固换热等方面的功能。分解炉所具备的各种功能之间相互联系、相互影响，例如分解炉在进行气固运输与换热的过程中，会受到外界温湿度以及外作用力的影响，使功能发挥效应发生改变。由于分解炉生产水泥过程中，受气固流量、外界作用力影响以及原料的大小改变的影响，再多种物理化学的作用下，影响分解炉的温度，影响水泥生产效率。应用模糊控制技术对分解炉的温度进行控制，即将温度作为模糊控制监测量。根据生产经验以及采样数据分析，模糊控制的监测量受到喂煤量、水泥生料量以及风压和风量的影响。由于各影响因素与分解炉温度的关系如下：首先，对喂煤量的调整，通过分解炉内煤量的增加，使分解炉内的物理化学放映加剧，促进炉内温度的迅速提高。其次，通过对生料的适当增加，使分解炉内的煤粉流量和添加的生料量成一定的比例关系，根据经验通常在处理喂煤量和生料量关系时，要在生料量的波动到达最低点前降低喂煤量。最后，对风量风压的调整改变。将风压提高到1000Pa以上增加风量，能够有效的催使分解炉内原料的燃烧，促进温度提高。

根据影响分解炉温度的多种影响因素进行分析，通过模糊控制器进行参数的及时调整，保证喂煤量、生料量以及风压风量的合适，满足水泥生产的实际需要。目前，模糊控制技术主要应用在分解炉方面，以调整参数为依据，采用条件语句算法对控制过程中的偏差进行调整，使偏差波动幅度控制在合理范围内。应用智能模糊控制技术，在水泥生产中能够对分解炉进行控制，根据模糊控制监测量的变化情况调整模糊控制器，提高各用量参数的准确性，保证水泥生产更加高效。

结语

总之，科技的进步推进智能控制技术的发展，使智能控制在工业行业领域内的应用价值越来越大。智能控制理论是一种高度集成的学科理论，在不同行业的应用程度不同。目前我国工业制造领域中，应用智能控制理论现象较为广泛，在工业水泥生产自动化方面的应用成效显著，有效提高了水泥生产过程的自动化与智能化水平。

参考文献

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[2]郭峰.基于模糊 ARX 模型的水泥回转窑预测控制算法研究[D].秦皇岛：燕山大学，2012.

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