球磨机控制系统存在的问题

导读:理论分析和实践经验表明，当制粉出力最大时，制粉的单位电耗也较小，因此保证球磨机内的存煤量尽可能接近最佳存煤量，是提高制粉系统经济性的关键，球磨机的存煤量一般主要通过调节给煤量来控制；2）为了提高球磨机的干燥能力，应该尽量提高干燥剂的温度，但是为了防止球磨机的煤粉爆燃，又应该保证球磨机出口温度不超过规定值，因此，要对球磨机的出口温度进行控制，一般主要通过调整热风门及冷风门的开度来控制；3）为了保证球磨机的最佳通风量，使得磨制好的煤粉随通风输送到煤粉仓，并防止煤粉泄漏，需要控制球磨机的入口负压，通常由再循环风门的开度来控制。

球磨机控制系统存在的问题 流程工业生产过程中的控制环节的基本要求：即安全性、稳定性和经济性。

球磨机负荷控制系统的设计最基本的要求是保证安全性。

安全性是指在生产过程中确保设备的安全尤其是人的安全。

具体来讲，主要是指辊压机电流不能过高，否则会引起辊压机的跳停。

关键设备如循环风机的转速不能调节过大，否则也容易引起跳停。

球磨机不能处在空磨或饱磨运行状态。

空磨时对设备损耗过大，造成经济损失；饱磨时成品不合适，有时甚至会被迫停机，大大影响生产。

其次是系统运行的稳定性。

在保证成品率的基础上，球磨机负荷尽可能的保持稳定，并处在最佳负荷点位置。

出现欠负荷或过负荷的趋势时能及时的进行调节，避免情况的进一步恶化。

在生产不同型号的水泥时，能根据现场的实际情况进行处理，实现球磨机负荷的平稳变化。

再次是过程控制的经济性。

经济性主要是指生产同质量和产量的产品的能耗的原材料的消耗尽可能的小。

对于一个已经投产的水泥厂，其生产工艺和现场设备已不可能有大的改变。

因此此时做的最主要的工作就是在充分熟悉现场工艺流程和设备操作规律的基础上，选择合适的先进控制算法，使球磨机负荷尽可能的处在最佳负荷状态，这样球磨机的出力最大，成品的合格率将大大提高，对设备的损耗降低，电耗也随之下降。

实际的粉磨系统是一个典型的大惯性、大时滞、强耦合、兼有慢时变和快时变过程的多变量系统。

球磨机模型在生产同一品种的水泥时会缓慢变化，在生产不同品种的水泥时会变化剧烈。

在这个过程中，原料的温度、湿度都将影响其易磨性造成较大的随机扰动。

由于球磨机本身的特性，如衬板厚度及研磨介质的磨损等情况都会对球磨机的工作状态产生较大的影响。

对于熟料仓很小的粉磨系统，还很容易由于熟料的离析作用而对球磨机负荷引起大的扰动。

综合考虑，说明粉磨系统难以控制。

以应用日益广泛的典型的辊压机联合粉磨系统为例，这是一个双回路的生产过程。

前一回路的关键设备是辊压机，通过辊压作用将原料压成细粉，后回路的关键设备是球磨机，通过粉磨作用将细粉变为成品。

前后两回路通过循环风机相联系。

当成品质量不合格或者是球磨机有欠负荷、过负荷的趋势时，必须对循环风机转速进行较大的调整，此时将对前面和后面的回路同时造成影响。

由于球磨机系统的大滞后、大惯性特点，人工调整很容易造成磨内负荷的剧烈波动。

当前面的回路循环负荷变大或原料的易磨性交差时，辊压质量将变差，辊压不完全的原料进入球磨机，将加重后一回路的负担，有可能造成成品的不合格。

此外，在设计优化控制软件时，要还充分考虑到软件和代码的可重复利用。

充分考虑到不同生产厂家自动化程度的差异，在球磨机优化控制软件的实现过程中考虑到软件的重用性。

这样不仅可以加快软件的开发进度，缩短开发周期，也可以提高软件系统的可靠性，方便软件维护。

在具体设计时充分考虑在不同生产过程中具体工艺的变化，在软件上留有标准的编程接口，为新设备、新技术的引用留有余地。

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球磨机制粉系统的控制要求

球磨机制粉系统的控制要求 1、球磨机制粉系统的控制要求 通过上面对球磨机制粉系统的分析，从经济性、安全性的角度出发，要求球磨机自动控制系统在安全运行的情况下，使磨出力达到最大，处于最佳经济运行工况，并避免在制粉过程中的满煤和跑粉等问题，对中储式球磨机制粉系统的控制要求是： 1）保证球磨机内的存煤量接近最佳存煤量。

理论分析和实践经验表明，当制粉出力最大时，制粉的单位电耗也较小，因此保证球磨机内的存煤量尽可能接近最佳存煤量，是提高制粉系统经济性的关键，球磨机的存煤量一般主要通过调节给煤量来控制； 2）为了提高球磨机的干燥能力，应该尽量提高干燥剂的温度，但是为了防止球磨机的煤粉爆燃，又应该保证球磨机出口温度不超过规定值，因此，要对球磨机的出口温度进行控制，一般主要通过调整热风门及冷风门的开度来控制； 3）为了保证球磨机的最佳通风量，使得磨制好的煤粉随通风输送到煤粉仓，并防止煤粉泄漏，需要控制球磨机的入口负压，通常由再循环风门的开度来控制。

此外，制粉控制系统还应当在球磨机运行工况变化时，具有较好的解耦能力，同时具有较强的鲁棒性，能适应多种工况运行，还要拥有可靠的安全保护和监控功能。

2、球磨机制粉系统的控制难点 通过对球磨机制粉系统的特性分析，可以得知制粉系统的回路之间是相互耦合的，相互影响的，再加上其大迟延、大惯性特性，还有各种干扰因素的影响，使得要实现制粉系统的自动控制是很困难的。

根据以往的设计实践表明，球磨机制粉系统的控制难点主要在于： 1）三个被控参数之间相互耦合严重：球磨机入口负压、出口温度和磨负荷三个被控参数反映的是球磨机筒体内工作状态的信息，但是由于筒体内存在的是气固两相流，并且由于测量手段的限制，以上三个被控参数之间存在着严重的耦合现象。

球磨机入口负压的变化将影响到热风量的变化，这会造成球磨机出口温度的变化，同时也会影响到球磨机的压差。

球磨机内原煤量的变化造成压差的变化，影响到入口负压的变化，同时由于需要干燥的原煤量的变化而影响筒体内吸热量的变化，这会使球磨机出口温度发生变化，如此复杂的相互耦合关系，使得球磨机常规的各自独立的三个控制回路在调节过程中相互影响，相互关联，产生共振，从而导致这三个控制回路难以找到稳定的工作点； 2）干扰因素多：球磨机入口负压、出口温度和磨负荷三个被控参数受到的干扰因素较多，在实际运行过程中不可能得到理论上的单输入输出的阶跃响应曲线。

干扰量主要有钢球载煤量、煤含水量、煤含灰量、冷/热风温度等，由于原煤水分、煤质（挥发分、灰分、可磨性等）的变化，以及钢球、衬板磨损等原因，不仅特性复杂，而且缓慢时变，使磨煤、干燥、输出力难以相互匹配。

在稳定工况下，当给煤量的输入是阶跃扰动时，压差的阶跃响应特性表现为无自平衡能力的对象特性，而在入口热风门开度，冷风门开度和再循环风门开度处给定阶跃扰动输入时，球磨机压差的响应表现为有自平衡能力的对象特性； 3）球磨机压差信号迟延大，曲线陡：球磨机中的原煤保有量是用压差信号测量的。

由于球磨机中钢球装载量大，在正常原煤保有量附近变化时，压差信号反应不大，特别是在小径网球量较大的情况下尤其如此，但是当原煤原有量大时，由于球磨机的流通载面减小，压差信号会急剧地变大，这在给煤量阶跃扰动时的压差曲线上反应得很明显。

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球磨机控制系统的总结与展望

球磨机控制系统的总结与展望 钢球球磨机作为主要的制粉设备之一，具有可磨煤种多、可靠性高、使用时间长、维护量小等优点，已广泛应用于国内外的火力发电厂中。

但是球磨机制粉系统是一个典型的多变量非线性时变系统，各控制量和被控量之间存在着相当严重的耦合，这些因素使得基于经典PID方法设计的控制方案多年来几乎没有一套能正常投入运行。

即使投入部分自动，也难以保证磨煤机处在最佳工况，即难以同时保证球磨机的出力大且制粉电耗低的要求。

所以长期以来，球磨机制粉系统一直采用人工手动控制。

因此如何有效地实现这一设备的自动控制和优化运行具有重要的理论意义和现实意义。

本文重点研究了以下几个球磨机方面的问题： 1、本文介绍了模糊控制的理论基础、模糊控制器的结构和原理及模糊控制器的设计过程。

简要介绍了球磨机制粉系统的工作原理，介绍了国内目前制粉系统控制的现状，简要介绍了模糊控制的历史和现状，以及模糊控制在电厂热工生产过程控制中的应用。

2、本文研究了球磨机制粉系统的对象特性及相关的动态数学模型。

研究了制粉系统由磨煤机热风门、冷风门、给煤量对磨煤机入品负压、出口温度和磨煤机负荷的阶跃响应特性，对制粉系统的多变量、强耦合的特性作了详细的分析。

3、根据制粉系统的具体特点，本文将它划分为几个相对独立的子系统。

由于热风量和冷风量对球磨机的入品负压和出口温度有显著的影响，因此，可以把这一过程视为一个2*2的多变量对象，二个输入量分别为热风调门开度和冷风调门开度，二个输出变量分别为磨煤机入口负压、出口温度。

针对这一多变量对象，设计了一个多变量模糊控制系统。

整个模糊控制系统分为二级，第一级是由两个模糊控制器组成，第二级则为模糊解耦算法，解除了多变量对象之间的耦合作用，得到最终的热风门、冷风门的开度指令。

用同样的方法还解决了排粉机入口负压和入口温度的控制问题。

4、由于球磨机的负荷是一个相对独立的系统，而该系统的最大问题是被调量无法精确测量，闭环控制系统无法正常工作。

针对这一特点，本章提出了一个基于制粉系统电耗最小的优化开环控制方法，从而不仅避开了对球磨机负荷的测量，从而确保了制粉系统工作在一个较节能的状态。

5、对于排粉机出口压力（锅炉一次风压力）的控制，应该说它是一个典型的单回路控制系统，但由于排粉机出口手动门的开关及倒风过程对排粉机出口压力的影响很大，而实际运行又要求排粉机出口压力要平稳，以避免锅炉燃烧不稳。

常规的PID控制系统难于满足实际的控制要求，据此，本文提出了模糊-PID复合型控制系统，有效地提高了控制系统的抗干扰能力，可确保排粉机出口压力在规定的范围内。

6、本文以山西热电厂#5机组制粉系统为例讨论了制粉系统的全程控启停的设计，山西热电厂球磨机制粉系统自程控启停功能投入以来，运行5个班组全部采用程控启停功能来启动或停止制粉系统的运行。

大大减少了运行人员的劳动强度，提高了制粉系统运行的安全性和可靠性。

本文对球磨机制粉系统的特性进行了详细的分析，对球磨机制粉系统的控制和优化运行提出了一些新颖的思路和方法。

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