鋼球磨煤機(jī)中貯式制粉系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化控制

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1、鋼球磨煤機(jī)中貯式制粉系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化控制1中貯式制粉系統(tǒng)運(yùn)行特性分析鋼球磨煤機(jī)內(nèi)運(yùn)動(dòng)機(jī)理可用'鐘表”描述。圖1球磨機(jī)運(yùn)行機(jī)理球磨機(jī)按照最佳轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)，鋼球的最佳分離角為54.44,因此鋼球是在10點(diǎn)到10點(diǎn)半拋出，拋落點(diǎn)在4點(diǎn)到5點(diǎn)半。顯然，鋼球沒有拋落在煤上，而是直接打到了村板上。鋼球拋落動(dòng)能是球磨機(jī)最主要的能量，占總能量的70%左右，因?yàn)橹苯哟虻酱灏迳?，能量基本上是無效的，這即為常規(guī)球磨機(jī)運(yùn)行方式。圖2畫出球磨機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率（曲線1、前軸振動(dòng)量信號(hào)（曲線3）、料位信號(hào)（曲線4）、進(jìn)出口差壓（曲線5）、出口溫度（曲線6）、磨

2、出力（曲線2）與磨簡內(nèi)存煤量間的關(guān)系曲線，圖中橫軸反映存煤量。球磨機(jī)的運(yùn)行范圍可劃分為3個(gè)區(qū)間，如圖中I,II,III所示?？梢钥闯?，運(yùn)行在I區(qū)（即常規(guī)運(yùn)行區(qū)），鋼球的能量有50%左右是無效的，球磨機(jī)的出力很低，非常不經(jīng)濟(jì)；見區(qū)內(nèi)球磨機(jī)易發(fā)生滿灌堵煤事故，是非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)，因此也應(yīng)避免對區(qū)顯然是最佳運(yùn)行區(qū)域。它的前大半段是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)，且應(yīng)使球磨機(jī)的工作點(diǎn)向穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)的邊界點(diǎn)血靠攏，才能使球磨機(jī)的岀力最大，M點(diǎn)的附近區(qū)域就是優(yōu)化運(yùn)行區(qū)。在手動(dòng)方式下球磨機(jī)的工作點(diǎn)只能在最大出力點(diǎn)的左側(cè)，實(shí)際上由于料位沒有靈敏而可靠的檢

3、測方法，運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到最大出力點(diǎn)。通過以上分析可以得到以下結(jié)論：（1）從曲線2可以看出，球磨機(jī)的出力并不隨其內(nèi)存煤量的增加而簡單增大。實(shí)際上，球磨機(jī)的最大出力點(diǎn)在圖2中的M點(diǎn)，這也即是需要尋找的最佳工們消點(diǎn)。當(dāng)存煤量太大時(shí)，工作點(diǎn)過了M點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)滿煤漏粉，這樣球磨機(jī)的出力降到最低。（2）從曲線里可以看出，球磨機(jī)的功率也不隨其內(nèi)存煤量的增加而簡單增大，而是有一個(gè)極值點(diǎn)，并且它在球磨機(jī)最佳工作點(diǎn)M的左邊。過程快速、超調(diào)小，為優(yōu)化控制提供可靠的基礎(chǔ)。MAfi存煤量/t圖2球磨機(jī)特性曲線(3)在球磨機(jī)的運(yùn)行中，當(dāng)其內(nèi)存煤量較少

4、時(shí)，因鋼球相互碰撞，球磨機(jī)軸上的振動(dòng)信號(hào)較強(qiáng)；隨著其內(nèi)存煤量的不斷增加，振動(dòng)信號(hào)逐漸減弱。當(dāng)球磨機(jī)出力達(dá)到最大時(shí)，鋼球門填滿了煤，振動(dòng)信號(hào)也就基本不變了，這吋曲線3變得非常平坦。(4)雖然球磨機(jī)的出力曲線存在著極值特性，但是由于出力很難測量,所以不能直接利用；而振動(dòng)曲線在到達(dá)最大出力點(diǎn)后變化率很小，單獨(dú)利用振動(dòng)信號(hào)或它的變化率來尋找最佳料位值，也難以找到最佳的運(yùn)行點(diǎn)。因此，只能利用穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行邊界其他參數(shù)作為約束，才能在閉環(huán)控制下將料位調(diào)控到最大出力點(diǎn)。影響球磨機(jī)出力的因素很多，不但與系統(tǒng)配套設(shè)備、運(yùn)行管理有關(guān)，還與

5、煤種、煤質(zhì)有關(guān)，相互之間的關(guān)系復(fù)雜。2實(shí)現(xiàn)鋼球磨煤機(jī)優(yōu)化運(yùn)行控制的原理與要求(1)各控制器采用模糊PID參數(shù)自調(diào)整控制，不但可以使系統(tǒng)對來自各方而的擾動(dòng)快速響應(yīng)且超調(diào)量小，得到極佳的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，而且靜態(tài)又有較大的穩(wěn)定裕度，使系統(tǒng)具有較好的魯棒性。因此無論是制粉系統(tǒng)控制特性發(fā)生變化，還是異常推理子系統(tǒng)發(fā)來的大幅度急劇變化控制指令和自尋優(yōu)推理子系統(tǒng)發(fā)來的緩變控制指令，備控制器都能很好地完成調(diào)控任務(wù)，使控制過程快速、超調(diào)小，為優(yōu)化控制提供可靠的基礎(chǔ)。(2)采用異常工況模糊推理子系統(tǒng)，會(huì)在工作點(diǎn)滑入非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)前的那一刻，將適當(dāng)?shù)?/p>

6、設(shè)定值及控制參數(shù)傳送給有關(guān)控制歷路，迅速調(diào)整給煤機(jī)、熱風(fēng)(3)實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)自尋化控制必須首先尋找一個(gè)好的控制量，才能把尋化控制轉(zhuǎn)化成一個(gè)尋找PID控制器最優(yōu)設(shè)定值的控制，通過PID接制器把它控制在最優(yōu)值上而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化控制；其次最優(yōu)控制器必須對煤質(zhì)、鋼球量等的干擾因素具有魯律性。通過最大限度地提高料位，可使制粉效率最高，而最大料位值必須限定在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)與非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)的交界處。但是，煤質(zhì)、鋼球量等發(fā)生變化時(shí),穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)與非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)的交界處會(huì)隨之移動(dòng)，最佳的運(yùn)行點(diǎn)亦移動(dòng)。因此，尋化過程可轉(zhuǎn)化成在非穩(wěn)態(tài)邊界運(yùn)行參數(shù)的約束下，最

7、大限度提高料位的控制。(4)當(dāng)工作點(diǎn)滑入非穩(wěn)態(tài)的運(yùn)行區(qū)，負(fù)壓、溫度、差壓等參數(shù)中的一個(gè)或幾個(gè)不受控制，而所控制的參數(shù)仍然偏離設(shè)定值，球磨機(jī)進(jìn)料與出料的平衡關(guān)系就受到破壞。對此，可利用各回路滑入非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)的特點(diǎn)找到進(jìn)入運(yùn)行區(qū)的邊界參數(shù)，將料位控制在該邊界上。但是，不同煤質(zhì)、鋼球量，負(fù)壓、溫度、差壓等參數(shù)跟隨料位變化的速度不同，無法用確定的數(shù)理方法描述它們間的變化關(guān)系，對此采用模糊表達(dá)方式來反映。(1)為了解決復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制問題，開發(fā)了模糊自調(diào)整尋化步長的算法，即根據(jù)運(yùn)行點(diǎn)與穩(wěn)態(tài)運(yùn)行邊界的距離，調(diào)整尋化的步長和尋化指令

8、的數(shù)值；距離越遠(yuǎn)步長越短，指令越大。隨著運(yùn)行點(diǎn)逼近穩(wěn)態(tài)運(yùn)行邊界，步長加長、指令減小得優(yōu)過程做到快速啟動(dòng)、迅速增加、緩慢逼近、及時(shí)停止，這樣投入自尋優(yōu)控制后運(yùn)行點(diǎn)就可以快速地調(diào)控到最優(yōu)運(yùn)行區(qū)。3制粉系統(tǒng)優(yōu)化控制與常規(guī)運(yùn)行曲線對比分析圖4是手動(dòng)運(yùn)行的曲線。可以看到人工控制時(shí)，各參數(shù)控制不穩(wěn)定；給煤量時(shí)高時(shí)低，下煤極不均勻