基于细度在线检测的立磨与废气处理联动控制方法及系统与流程

本发明涉及自动化控制，尤其涉及基于细度在线检测的立磨与废气处理联动控制方法及系统。

背景技术：

1、立磨作为现代水泥、矿渣、钢渣及非金属矿粉体制备过程中广泛应用的粉磨装备，具有粉磨、分级和烘干一体化的特点。立磨系统运行过程中，物料在磨盘与磨辊之间受到挤压和研磨作用形成不同粒径颗粒，并在气流作用下进入选粉区域完成颗粒分级，符合粒度要求的成品颗粒随废气输送至后续收尘系统进行气固分离，粗颗粒则返回磨内继续循环粉磨。因此，产品细度、气流输运状态以及除尘运行状态共同构成了立磨系统连续运行的重要组成部分。随着在线检测技术、过程控制技术以及工业自动化技术的发展，利用在线粒度检测、风量监测、压差监测及除尘运行参数监测对立磨系统运行状态进行实时监控，并依据监测结果对选粉、风量及除尘运行参数进行调节，已经成为粉磨生产过程中的常用控制方式。

2、现有的立磨细度控制与废气处理控制大都采用相互独立调节方式，由于缺乏跨系统状态关联分析与协同决策机制，从而造成细度控制达标但除尘负荷恶化或者除尘运行正常但细度失控的系统失配问题。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了基于细度在线检测的立磨与废气处理联动控制方法及系统，旨在改善现有的立磨细度控制与废气处理控制大都采用相互独立调节方式，容易造成细度控制达标但除尘负荷恶化或者除尘运行正常但细度失控的系统失配问题。

2、本发明提供了如下技术方案，基于细度在线检测的立磨与废气处理联动控制方法，包括以下步骤：

3、s1、获取成品细度的时序检测值，生成细度演化趋势参数与细度响应状态参数，并获取系统风量、磨内压差、选粉机转速及回料量；

4、s2、根据细度演化趋势参数、细度响应状态参数、系统风量、磨内压差、选粉机转速及回料量之间的对应关系，通过比较由上述参数构成的偏差特征向量与各成因类型对应的参考特征向量的距离，识别细度偏差的成因类型；

5、s3、根据成因类型、系统风量、磨内压差、回料量及细度演化趋势参数，结合成因类型权重，构建废气输运能力指数，并基于废气输运能力指数、系统风量及细度演化趋势参数计算未来进入除尘系统的超细颗粒负荷预估值，其中，所述超细颗粒负荷预估值用于表征在当前工况下，未来预设时长后将进入除尘系统的超细颗粒量；

6、s4、以成因类型、废气输运能力指数及超细颗粒负荷预估值作为输入条件，确定风量调节指令、选粉调节指令及除尘调节指令，并执行风量调节指令、选粉调节指令及除尘调节指令；

7、s5、获取废气输运能力指数及超细颗粒负荷预估值在预设周期内的变化趋势，根据变化趋势在多个预设运行模式之间执行模式切换。

8、采用上述技术方案，通过获取成品细度的时序检测值生成细度演化趋势参数与细度响应状态参数，并结合系统风量、磨内压差、选粉机转速及回料量识别细度偏差的成因类型，进一步构建废气输运能力指数和超细颗粒负荷预估值，并基于成因类型、废气输运能力指数及超细颗粒负荷预估值确定风量调节指令、选粉调节指令及除尘调节指令，进而建立细度状态、输运状态与除尘状态之间的联动控制关系，从而改善了传统的立磨细度控制与废气处理控制大都采用相互独立调节方式，由于缺乏跨系统状态关联分析与协同决策机制，从而造成细度控制达标但除尘负荷恶化或者除尘运行正常但细度失控的系统失配问题。

9、进一步地，在s1中，所述生成细度演化趋势参数与细度响应状态参数的步骤包括：

10、根据成品细度的时序检测值构建连续时间窗口内的细度序列，并根据细度序列计算细度变化速率、细度变化加速度及细度波动特征；

11、根据细度变化速率、细度变化加速度及细度波动特征生成细度演化趋势参数，其中，所述细度演化趋势参数  按照  计算生成，式中  为细度变化速率， 为细度变化加速度， 为细度波动特征， 为预设权重系数，满足；

12、获取预设时间范围内的系统风量调节记录、选粉机转速调节记录及循环风机频率调节记录中的至少一种；

13、根据控制动作发生时刻前后的细度演化趋势参数变化量生成细度响应状态参数。

14、进一步地，在s2中，所述识别细度偏差的成因类型的步骤包括：

15、根据细度演化趋势参数、细度响应状态参数、系统风量、磨内压差、选粉机转速及回料量构建偏差特征组合；

16、对所述偏差特征组合中的各参数进行归一化处理，并基于归一化后的各参数生成偏差特征向量；

17、计算所述偏差特征向量与各成因类型对应的参考特征向量之间的欧式距离；

18、将最小欧式距离对应的成因类型，识别为所述细度偏差的成因类型。

19、进一步地，在s3中，所述构建废气输运能力指数的步骤包括：

20、根据系统风量与磨内压差生成气流输运特征；

21、根据回料量与细度演化趋势参数生成颗粒循环特征；

22、根据气流输运特征、颗粒循环特征及成因类型构建关联特征集合；

23、根据关联特征集合生成废气输运能力指数。

24、进一步地，在s3中，所述计算未来进入除尘系统的超细颗粒负荷预估值的步骤包括：

25、根据细度演化趋势参数，生成用于表征超细颗粒生成能力的超细颗粒生成趋势；

26、根据废气输运能力指数与系统风量，生成用于表征超细颗粒被输送至除尘系统能力的超细颗粒输送趋势；

27、根据超细颗粒生成趋势与超细颗粒输送趋势构建颗粒负荷预测特征集合；

28、根据颗粒负荷预测特征集合计算未来进入除尘系统的超细颗粒负荷预估值。

29、进一步地，在s4中，所述以成因类型、废气输运能力指数及超细颗粒负荷预估值作为输入条件的步骤包括：

30、将所述成因类型映射为量化数值，以生成成因需求特征；

31、对所述废气输运能力指数进行归一化处理，以生成输运状态特征；

32、对所述超细颗粒负荷预估值进行归一化处理，以生成负荷状态特征；

33、根据成因需求特征、输运状态特征及负荷状态特征构建控制决策特征集合。

34、进一步地，在s4中，所述确定风量调节指令、选粉调节指令及除尘调节指令的步骤包括：

35、建立控制决策特征集合与调节动作之间的对应关系，生成控制规则集合；

36、将控制决策特征集合与控制规则集合进行匹配，确定目标调节组合；

37、根据目标调节组合生成风量调节指令、选粉调节指令及除尘调节指令；

38、执行风量调节指令、选粉调节指令及除尘调节指令。

39、进一步地，在s5中，所述根据变化趋势在多个预设运行模式之间执行模式切换的步骤包括：

40、根据废气输运能力指数在预设周期内的变化趋势以及超细颗粒负荷预估值在预设周期内的变化趋势构建运行趋势组合；

41、根据运行趋势组合生成运行状态特征；

42、将运行状态特征与多个预设运行模式分别对应的模式切换条件进行匹配；

43、其中，所述多个预设运行模式包括质量优先模式、能耗优先模式及除尘安全优先模式；

44、根据目标运行模式执行模式切换。

45、本发明还提供了基于细度在线检测的立磨与废气处理联动控制系统，包括：

46、数据获取与处理模块，其与成品粒度在线检测仪及dcs系统的记录单元通信连接，被配置为获取成品细度的时序检测值，生成细度演化趋势参数与细度响应状态参数；

47、成因识别模块，被配置为根据细度演化趋势参数、细度响应状态参数、系统风量、磨内压差、选粉机转速及回料量之间的对应关系，通过比较由上述参数构成的偏差特征向量与各成因类型对应的参考特征向量的距离，识别细度偏差的成因类型；

48、负荷预测模块，被配置为根据成因类型、系统风量、磨内压差、回料量及细度演化趋势参数，结合成因类型权重，构建废气输运能力指数，并基于废气输运能力指数、系统风量及细度演化趋势参数计算未来进入除尘系统的超细颗粒负荷预估值；

49、联动控制模块，其与循环风机变频器、选粉机驱动单元及除尘器脉冲喷吹控制单元电连接，被配置为以成因类型、废气输运能力指数及超细颗粒负荷预估值作为输入条件，确定风量调节指令、选粉调节指令及除尘调节指令，并执行风量调节指令、选粉调节指令及除尘调节指令；

50、模式管理模块，被配置为获取废气输运能力指数及超细颗粒负荷预估值在预设周期内的变化趋势，根据变化趋势在多个预设运行模式之间执行模式切换。

51、本发明具有如下有益效果：

52、1、本发明中，通过获取成品细度的时序检测值生成细度演化趋势参数与细度响应状态参数，并结合系统风量、磨内压差、选粉机转速及回料量识别细度偏差的成因类型，进一步构建废气输运能力指数和超细颗粒负荷预估值，并基于成因类型、废气输运能力指数及超细颗粒负荷预估值确定风量调节指令、选粉调节指令及除尘调节指令，进而建立细度状态、输运状态与除尘状态之间的联动控制关系，从而改善了传统的立磨细度控制与废气处理控制大都采用相互独立调节方式，由于缺乏跨系统状态关联分析与协同决策机制，从而造成细度控制达标但除尘负荷恶化或者除尘运行正常但细度失控的系统失配问题。

53、2、本发明中，通过根据系统风量、磨内压差、回料量及细度演化趋势参数构建废气输运能力指数，并基于废气输运能力指数、系统风量及细度演化趋势参数计算未来进入除尘系统的超细颗粒负荷预估值，进而在超细颗粒进入除尘系统之前获得除尘负荷变化信息，从而改善了传统的废气处理控制大都采用基于当前除尘运行状态的反馈调节方式，由于缺乏对进入除尘系统颗粒负荷变化的提前分析，从而造成除尘系统长期处于被动响应状态的问题。

54、3、本发明中，通过获取废气输运能力指数及超细颗粒负荷预估值在预设周期内的变化趋势，并根据变化趋势在多个预设运行模式之间执行模式切换，进而根据系统运行状态变化调整对应的运行模式，从而改善了传统的立磨与废气处理系统大都采用固定运行模式，由于运行模式无法随细度输运状态及颗粒负荷状态变化进行调整，从而造成系统能耗较高的问题。