鎳鐵回轉(zhuǎn)窯的過程控制.pdf

1、回轉(zhuǎn)窯的焙燒過程是鎳鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，其運轉(zhuǎn)效率和燒成質(zhì)量直接影響到鎳鐵生產(chǎn)的成本和品質(zhì)。物料經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯的干燥、加熱、焙燒環(huán)節(jié)，產(chǎn)出粗制鎳鐵合金，這是一個多變量、強耦合、大滯后、時變的非線性系統(tǒng)。目前我國鎳鐵回轉(zhuǎn)窯控制多數(shù)為人工操作，由于操作人員的操作水平參差不齊，回轉(zhuǎn)窯很難達到穩(wěn)定良好的控制效果。為確?；剞D(zhuǎn)窯連續(xù)穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，提高回轉(zhuǎn)窯的燒成質(zhì)量，降低回轉(zhuǎn)窯的焙燒成本，回轉(zhuǎn)窯的自動控制研究成為必然的趨勢。
　　 通過研究鎳鐵回

2、轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)工藝，分析物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運動方式、滯留時間和化學機理反應，提出了鎳鐵回轉(zhuǎn)窯的控制要求，確定了控制系統(tǒng)控制量、被控量和擾動量。研究了鎳鐵回轉(zhuǎn)窯的控制難點，針對鎳鐵回轉(zhuǎn)窯的控制難點，設(shè)計了鎳鐵回轉(zhuǎn)窯的控制方案。方案提出以焙燒渣溫度、尾氣氧含量和窯尾溫度作為鎳鐵回轉(zhuǎn)窯的控制目標，設(shè)計了基于工況識別的智能采樣和PID復合控制系統(tǒng)，同時，針對燃料與風耦合的難點，設(shè)計了比值控制器。
　　 鎳鐵回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng)的輸入變量有焙燒渣溫度

3、、窯尾溫度和壓力、尾氣氧含量、窯頭溫度和壓力等，控制輸出有煤粉流量、天然氣閥門開度和二次風閥門開度。自動控制程序包括數(shù)據(jù)處理模塊、工況識別模塊、增量PID模塊、智能采樣控制模塊、工況補償模塊、比值控制模塊等。通過對鎳鐵回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)參數(shù)的實時值和變化趨勢的分析，綜合給出控制輸出量。
　　 鎳鐵回轉(zhuǎn)窯的復合控制主要包括智能采樣控制和增量式PID控制兩部分。智能采樣控制即“等等-看看-調(diào)調(diào)”的控制算法，結(jié)合回轉(zhuǎn)窯相關(guān)參數(shù)的變化趨勢和實時

4、值進行調(diào)節(jié)輸出，針對回轉(zhuǎn)窯過程的時變、強擾動、大時滯有良好的控制效果。增量式PID在偏差較小時消除穩(wěn)態(tài)誤差，且便于實現(xiàn)手自動無擾切換，同時PID控制采用積分分離的方式，避免了過大的超調(diào)，保證控制精度。
　　 為了驗證控制算法的實用性，需要研究控制對象的模型。當鎳鐵回轉(zhuǎn)窯處于穩(wěn)定工況時，在其他條件不變的情況下，在國內(nèi)某鎳鐵回轉(zhuǎn)窯現(xiàn)場采集天然氣焙燒時的數(shù)據(jù)，通過Matlab系統(tǒng)辨識工具箱得出窯尾溫度、尾氣氧含量和焙燒渣溫度的數(shù)學模型

5、。通過ABB的CBF組態(tài)軟件編寫回轉(zhuǎn)窯過程動態(tài)模型，使用西門子STEP7軟件中SCL語言編寫控制程序，利用OPC通訊建立自動控制程序和動態(tài)模型的連接實現(xiàn)動態(tài)仿真。
　　 鎳鐵回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng)基礎(chǔ)自動化部分包括系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和硬件配置，WINCC和STEP7程序的設(shè)計，西門子PROFIBUS通訊，工業(yè)以太網(wǎng)通訊，現(xiàn)場OPC數(shù)據(jù)采集通訊等。使用西門子SCL高級語言編寫控制程序塊，實現(xiàn)控制算法的設(shè)計。通過動態(tài)仿真驗證了自動控制程序的合理性