对生料配料质量控制系统的研究

对生料配料质量控制系统的研究

王新阳刘永杰汤先毅

青州中联水泥有限公司山东青州262507

摘要：水泥生产的主要工艺单元包括:生料制备(含生料混合、粉磨和均化)、熟料煅烧和水泥粉磨与包装等。水泥生产过程是一个典型的连续过程，任何一个阶段的生产都对后续过程有着重要影响。要生产符合标准的水泥，必须要有稳定、合适的生料，这既体现了生产高质量熟料的要求，又能为烧成操作提供稳定的生产条件。因此，生料配料过程是水泥生产的基础，如果配料的质量达不到要求，轻则造成原料、能源的浪费，重则影响产品的质量和产率，甚至会酿成生产事故。基于此，本文主要对生料配料质量控制系统进行分析探讨。

关键词：生料配料；质量控制系统

1、前言

加强对水泥生料生产过程的质量控制，能够直接决定熟料的质量，从而确保水泥的质量。其主要意义就是按照设计以及相关技术文件规定，将产品生产过程中可能出现的异常加以有效的控制，从而保障产品的出厂能够符合预期的性能指标，进而生产出符合质量标准的产品。

2、生料配料质量控制系统的实施

生料配料质量控制系统工作流程如图1所示。

图2功能模块基本结构

数据采集单元接收的数据来自3个部分：①操作员通过计算机录入的数据，包括各种原料的化学成分、煤灰的化学成分、煤的工业分析数据以及熟料的三率值目标值（石灰石饱和系数KH、硅酸率SM、铝氧率IM）和热耗值；②X射线荧光分析仪向计算机传送的数据，包括出磨生料各种化学成分分析值和三率值；③微机喂料系统向计算机传送的数据，包括各原料喂料机瞬时流量和累计流量值，这些数值都可以在计算机操作界面上进行显示。数据存储单元接收数据采集单元采集到的数据，并将数据分类存储到数据库中。初始原料配比计算单元中装载有原料配比算法，将操作员录入的数据进行计算，得到各种原料的初始配比值和生料三率值目标值，并将原料初始配比数据传送给微机喂料系统，用来控制喂料机按各种原料初始配比值进行第一次喂料。数据分析单元将来自X射线荧光分析仪的分析数据与出磨生料三率值目标值进行对比，求出两者的偏差。如偏差在设定范围内，则不进行配比调整，仍按当前原料配比方案进行下一周期喂料；如超出设定的偏差范围，则将该偏差及偏差微分量输出给生料率值自动控制单元。生料率值自动控制单元中装载有Sugeno型模糊推理算法，利用数据分析单元传输的率值偏差及偏差微分量计算得到各种原料的调整配比值，并将配比数据传送给微机喂料系统控制喂料机按各种原料调整配比值进行下一周期的喂料。

4、水泥生料配料质量控制系统的工作程序

人工启动控制过程，操作人员录入各原料化学成分、煤灰的化学成分、煤的工业分析数据以及熟料要求的三率值目标值和热耗值后，功能模块采集这些数据并进行存储，初始原料配比计算单元计算出一组原料原始配比值和生料三率值的目标值，微机喂料系统按此配比方案控制喂料。取样器每间隔一段时间（如60min）对出磨生料进行采样，通过X射线荧光分析仪进行CaO、Fe2O3、SiO2、Al2O3等化学成分分析和出磨生料三率值的分析，分析结果反馈到数据采集单元，经存储、分析对率值偏差进行判断，如偏差在设定范围内，则按原方案进行下一周期喂料；如偏差超出设定范围，则进入生料率值自动控制单元计算出下一周期原料的调整配比值，并按新方案进行喂料。如此周而复始，系统进入自动控制状态。

5、配料过程控制展望

从配料过程控制发展情况来看，其控制水平的提高与检测仪表的发展是分不开的，从最初的化学试剂滴定法到钙铁分析仪的出现，从国外质量控制系统(QCX，qualitycontrolwithx-ray)的引进到国内自主研发的质量控制系统(QCS，qualitycontrolsystem)的成功应用，每一次更先进的检测仪器的出现，都会对控制系统的改进产生重大影响。国内生产实践也证明，使用在线分析仪比X-荧光分析仪三率值合格率要高得多，料耗降低1～2%，煤耗降低15～20g/kg熟料，产量达到2700t/d以上，熟料3d强度提高2.0MPa以上。而且能适应原料成分的波动，可以减小或简化原料预均化设施，节约投资。但是，在线分析仪在我国并没有得到广泛应用，原因之一就是其价格昂贵，迫切需要研制生产具有我国自主知识产权的在线分析仪。在进行入磨原料配比反馈控制计算时，已知原料的入磨配比和出磨生料的实际测量指标值，而未知当时入磨时原料的有关实际成分，因此如何建立入磨原料配比反馈控制模型是问题的关键，目前大多企业采用以假定原料的成分不变为前提条件，建立一种经验型反馈控制模型，靠调经验参数方法来适应，其应用效果差。所以，合理、智能化的入磨原料配比反馈控制模型仍待进一步研究。

当前我国大部分企业都配备了生料率值自动控制系统，但大多数水泥厂并没有真正实现率值自动控制功能，不投用的原因是应用后效果不好，因为原料情况千变万化，由计算机自动控制时会出现失控，不如人工控制的生料率值合格率高。针对这一状况，文献在已经配置生料率值自动控制系统的基础上开发了助手程序，帮助企业实现率值自动控制。但该系统没有检测与执行功能，新的优化控制软件有待于继续开发，以充分利用设备功能。

在生料质量均匀性评判中，长期流行使用CaCO3标准偏差[3]作指标。在生料均化链理论中以CaCO3的稳定性作指标，对磨前石灰石而言是合理的;但到了配料站，直到入窑，应换成率值的稳定作指标。其次，标准偏差对于生料之类的物流并不合适。标准偏差是一统计概念，与数据的排列顺序无关。但生料制备至入窑过程却与数据的排列紧密相关，希望在时间顺序上反映出数据的波动信息，以便评判和调整。物料流这些十分有用的信息在标准偏差中无任何反映。所以，研究能更好反映物料流信息的性能指标具有重要意义。

我们应借鉴国外先进生产经验，结合本国实际，由过去单纯的反馈控制变为前馈、反馈相结合来控制生料配料过程，以提高生料质量;研究适合水泥配料的下料机构，提高下料的速度和精度;实施先进控制策略，对配料过程进行分析建模，选用合适的算法进行配料计算，从而达到精确控制。

4、结语

综上所述，需要从系统硬件和软件两方面着手来改善控制系统性能，从而进一步提高出磨生料质量。此外，还应加强原料预均化。

传统的生料质量控制项目与控制技术已经相对较为落后。在这个科技发达的现代社会，需要运用先进的质量控制方式，例如使用计算机网络技术进行原料配制，自动化控制机械，减少人为影响等。

参考文献：

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[2]严荣涛.JJG195-2002皮带秤检定规程主要内容介绍及实施[J].衡器，2011，(05):12-14.

[3]赵敏.QCS生料质量控制系统在新型干法水泥生产线上的应用[J].四川水泥，2009，(05):06-08.