毕业设计（论文）-基于模糊控制技术的分解炉的温度控制设计

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1、中国民航大学本科毕业设计论文引言水泥生产过程是一个理化反应过程，系统工况复杂多变，难以得到精确的数学模型。而且随着水泥装备向大型化方向发展的需要，采用传统的控制策略难以获得满意的结果，因此需要现代控制技术运用到水泥生产过程中。我国大力发展的新型干法窑外分解水泥生产技术就是在预热器和回转窑之间增设分解炉。分解炉是预分解系统的核心部分，它承担了预分解窑中煤粉燃烧、气固换热和碳酸盐分解任务，使入窑生料的分解率达到90%以上，从而大大提高了回转窑单位有效容积的产量。碳酸盐的有效分解是制约水泥质量的重要因素，而它的有效分解需要一个相对稳定的温度。如果温度过高，会造成预热器堵塞；

2、如果温度太低，则导致碳酸盐分解不充分，增加了回转窑的负荷，同时，使生产出来的水泥在应用中水解缓慢，严重影响建筑质量。由此可见，分解炉的温度控制对整个预分解系统的热工分布和热工温度的稳定至关重要。分解炉的温度是一大滞后、大慢性、非线形的复杂控制对象，影响的它的因素有很多，并且各个因素之间存在耦合。目前，许多水泥生产厂还是借鉴现场操作人员的经验，通过人工调节来获得满意的分解炉温度。生产效率低、能耗高、质量不稳定是水泥工业普遍存在的问题。而模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经

3、验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确数学模型，使得控制机理和策略易于接受和理解，设计简单，便于应用。因此，利用模糊控制技术对分解炉的温度进行控制具有重要的科学意义和广阔的应用前景。-7--7-中国民航大学本科毕业设计论文第1章绪论1.1课题研究的背景和意义随着大型建筑的不断增多，以及建筑速度的快速化发展，人们对水泥的需求量越来越多，对水泥生产提出的要求也越来越高。传统的水泥生产技术已不能满足现代化建设的需要，因此有必要对水泥的生产设备进行改进。我国正大力发展的新型干法窑外分解水泥生产技术就是在预热器和回转窑之间增设分解炉[1]。分解炉是预分解系统的核心

4、部分，它承担了预分解系统中煤粉燃烧、气固转换和碳酸盐分解任务。而分解炉的温度是一大滞后、大慢性、非线性的复杂控制对象，影响它的因素有很多，并且各个因素之间存在耦合。同时，分解炉是一个耗能设备，大量消耗煤炭资源。因此，如何有效且快速地进行分解炉温度控制不可避免地成了当前水泥生产者必须面对的问题。然而，当被控对象或过程的非线性、时变性、多参数间的强烈耦合、较大的随机干扰、过程机理的错综复杂以及现场测量条件不定时，则很难建立被控对象或过程的精确数学模型。因此，往往采用传统的控制方法，包括基于现代控制理论的控制方法，不如一个有实践经验的操作人员用手动进行控制的效果好。而模糊控

5、制理论的兴起和发展提供了一个契机。模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。它直接应用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，其核心是对复杂的系统或过程建立一种语言分析的数学模式，使人的语言直接转化为计算机能够接受的算法语言。所以，模糊控制在设计中不需要建立被控对象或过程的精确数学模型，使得控制机理和策略易于接受和理解，设计简单，便于使用。因此，利用模糊控制技术对分解炉的温度进行控制具有重要的科学意义和广阔的应用前景。1.2水泥分解炉的结构特点新型干法水泥生产技术是20世纪50年代发展起来的新技术，分解炉

6、是其中的核心设备。在20世纪70年代初，日本石川岛重工业公司从水泥熟料煅烧理论出发，认为回转窑烧成带主要靠辐射进行热交换，其热交换效率比较高。而在温度较低的分解带，使生料悬浮在窑废气中，它们之间进行热交换更剧烈，热交换效率更高。石川岛通过开发分解炉来解决这一问题。生料在分解炉内分解率达到80%～90%，然后喂入回转窑内。这样做的结果，使全部燃料的60%供给分解炉，40%的燃料由窑头喷入，降低了窑内热负荷，还可以大大提高回转窑单位有效容器的产量[2]。-29-中国民航大学本科毕业设计论文进入20世纪70年代以后，随着经济的快速发展，建筑行业也在高速发展，水泥的需求量日益

7、增多。这就对水泥生产行业提出了更高的要求，要求窑的产量不断增多，要求出现新的水泥生产技术能够跟得上水泥的日益消耗。因此，预分解窑在此时段内得到了蓬勃发展。1972年日本小野田公司先建Φ1.8m×25mRSP实验窑，1974年在大船渡水泥厂建成3000t/d的RSP窑。1976年7月日本神户制钢和日本水泥公司先建500t/d的分解实验室，在1978年在上矶建成3600t/d的DD预分解窑。1974年丹麦史密斯公司在丹麦丹尼亚水泥厂建成Φ2.4m×20m预分解实验，1977年，史密斯在日本麻生水泥厂建成4000t/d预分解窑。德国伯力鸠斯和洪堡公司也开发