【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及回转窑喂煤量控制，具体涉及一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法。
技术介绍
1、水泥回转窑是烧成系统的核心部件，主要功能是将预分解产生的氧化钙与二氧化硅化合为硅酸二钙和硅酸三钙等水泥熟料的主要成分。其中，回转窑烧成带温度是烧成系统诸多错综复杂的运行参数中的核心参数，烧成温度的高低直接影响熟料质量、产量和能耗指标的实现。在允许范围内提高煅烧温度可加速硅酸三钙的形成，提高回转窑产量；但过高的烧成温度会增加能耗，并对耐火材料造成损伤，造成其性能下降，由此对烧成带温度的控制变得至关重要。
2、但由于烧成带温度一般可到1400℃，无法利用热电偶等常规方式进行直接测量，而高温摄像头等图像设备又易受窑内粉尘的影响，使其温度测量的精度不能保证，因此，在现有条件下烧成带温度无法得到准确测量。这意味着与以分解炉出口温度目标值为调节目标的尾煤控制不同，回转窑头煤的调节没有可直接参照的控制目标，这给头煤喂煤量的调节带来了挑战。
3、在实际生产线的窑操中，操作员一般会根据窑头火焰的明亮程度、窑尾烟室的氮氧化合物浓度等估计回转窑烧成带的温度，并参考实验室测定的熟料游离钙含量来判定烧成反应是否充分，进而决定头煤喂煤量的增减。然而，这种方式存在以下不足：
4、其一，由于操作员的经验和习惯的不同，不同操作员对回转窑烧成带温度的估计存在明显差异，导致头煤调整操作的波动性较大；
5、其二，由于当前头煤的调节主要依赖操作员的操作，因此在工况变动时存在头煤调节不及时的可能，既存在头煤喂煤量不足导致烧成质量较低
6、其三，实验室对当前熟料游离钙含量的测量需要经过取样、混合、滴定、统计、结果上传等步骤，存在着明显的时间延迟，无法实时了解当前时刻的回转窑内的熟料质量，从而依据熟料游离钙含量变化来调整头煤，也存在延时性和不准确性。
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，以解决现有烧成带温度无法准确测量，使回转窑头煤喂煤量调节不够及时和准确，存在较大的波动性，易造成喂煤不足或过量，增加煤耗等，无法保证产品质量稳定性的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案，一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，本方案对当前窑头火焰温度和熟料游离钙含量的值和变化趋势进行实时监测，从而判断当前回转窑的热力工况，进而决定头煤喂煤量的调节方向，使头煤的调节有据可依，确保喂煤量的及时性和准确性，保证产品质量的同时降低煤耗。本方案包括以下步骤：
3、步骤1，从历史数据中筛选出与当前t时刻工况数据相似的历史工况聚类簇，将该聚类簇记为ct；
4、步骤2，计算出聚类簇ct中样本的火焰温度估计值的均值μ和标准差σ，作为判定当前工况火焰温度状态的预设值的一部分；
5、步骤3，取当前和过去一段时间内火焰温度的估计值，取其均值μt，并经线性拟合后计算其斜率kt，通过判定均值μt和斜率kt与预设值的关系，决策当前工况下火焰温度的状态；
6、步骤4，取当前和过去一段时间内熟料游离钙的测量值，取其均值u′t，并经线性拟合后计算其斜率kt'，通过判定均值u′t、斜率kt'与设定阈值的关系，决策当前工况下游离钙的状态；
7、步骤5，根据获取的当前工况下的火焰温度状态和游离钙状态，按照调控模式对头煤喂煤量设置调节动作；
8、步骤6，根据调节动作确定当前时刻对煤粉总热量需求的增减，据此从聚类簇ct中筛选出煤粉总热量符合要求的历史样本，并进一步通过加权的方式计算头煤喂煤量的调节量。
9、本方案的原理及优点是：
10、在回转窑的实际生产控制中，由于其烧成带温度难以采用常规的热电偶等设备进行直接测量，而通过高温摄像头等设备又容易受飞砂、粉尘等的影响，导致其温度的精准测量存在一定的难度。由此难以根据温度值准确的掌控头煤的喂煤量，而头煤的喂煤量与尾煤控制有所不同，尾煤还可根据分解炉出口温度目标值进行判断调节，而头煤没有可直接的参照目标，使头煤的喂煤量控制更加困难。
11、因此，现有的方式普遍采用根据观察火焰明亮程度等方式进行估计，进一步的会采用通过对熟料游离钙含量进行测量的方式，来判断其燃烧是否充分，而即使不断提升对游离钙含量的测量精度，但其测量始终需要一个过程，从而不可避免的存在延时性，导致无法及时对喂煤量进行调控而存在一定的结果偏差，而这种偏差又难以进行精准补偿，导致对头煤喂煤量的控制始终难以保证稳定性和及时性。
12、本方案首先创新地设计了一个用于回转窑的窑头看火电视火焰温度的估测模型，用于降低飞砂等干扰因素对火焰温度测量的影响，以便于能够及时获取当前的火焰温度状态；同时基于当前及历史一段时间内的窑头火焰温度和熟料游离钙含量确定回转窑的烧成工况，从而为喂煤量的调节提供依据。且建立了工况聚类模型，并从历史相似的回转窑喂煤量中寻优当前工况下的喂煤量，充分挖掘了大数据中隐藏的喂煤量调整经验。当前，回转窑喂煤量控制主要依赖操作员，本方案中涉及的自动化喂煤量控制方法有利于降低操作员的工作强度，确保喂煤量调节的及时性和准确性，保持回转窑操作的稳定性，有利于提升产品质量，并降低生产煤耗。
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1.一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于：在步骤3中，预设值包括均值μ、标准差σ以及火焰温度变化斜率的上限阈值kceil和下限阈值kfloor；将均值μt与均值μ和标准差σ进行运算比对，将斜率kt与上限阈值kceil和下限阈值kfloor进行比对，综合判定火焰温度的状态，火焰温度状态包括欠烧、过烧和稳定。
3.根据权利要求1所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于：在步骤4中，设定阈值包括游离钙含量的上限值和下限值，以及游离钙变化斜率的上限阈值kc'eil和下限阈值k'floor；将均值u′t与上限值和下限值进行比对，将斜率kt'与上限阈值kc'eil和下限阈值k'floor进行比对，综合判定游离钙的状态，游离钙的状态包括较好、较差和稳定。
4.根据权利要求1所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于：在步骤1中，还包括构建历史工况聚类簇模型，构建方式包括以下子步骤：
5.根据权利要求1所述的一种水泥烧成系
6.根据权利要求4所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于：在步骤1.1中，选择16个特征参数构成特征向量，并选择历史上文长度为Lcluster＝149共计150个特征向量构成样本矩阵，形成样本数据。
7.根据权利要求5所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于：在步骤2.1中，从该时间段内选择16个特征参数构成特征向量，并选择历史上文长度Lfire＝9共计10个特征向量构成样本矩阵。
8.根据权利要求1所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于：所述调节动作包括保持不变、较小幅加煤、较大幅加煤、较小幅减煤。
9.根据权利要求8所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于，对于较小幅加煤的幅度判定采用以下方式：将与当前t时刻工况近似的聚类簇Ct选出记为聚类簇i，在聚类簇i下进行筛选，选出头煤总热量高于当前时刻头煤总热量的样本集则
10.根据权利要求9所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于，对于较小幅减煤的幅度判定采用以下方式：在聚类簇i下选出头煤总热量低于当前时刻头煤总热量的样本集则则下一时刻的头煤喂煤量为
...【技术特征摘要】
1.一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于：在步骤3中，预设值包括均值μ、标准差σ以及火焰温度变化斜率的上限阈值kceil和下限阈值kfloor；将均值μt与均值μ和标准差σ进行运算比对，将斜率kt与上限阈值kceil和下限阈值kfloor进行比对，综合判定火焰温度的状态，火焰温度状态包括欠烧、过烧和稳定。
3.根据权利要求1所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于：在步骤4中，设定阈值包括游离钙含量的上限值和下限值，以及游离钙变化斜率的上限阈值kc'eil和下限阈值k'floor；将均值u′t与上限值和下限值进行比对，将斜率kt'与上限阈值kc'eil和下限阈值k'floor进行比对，综合判定游离钙的状态，游离钙的状态包括较好、较差和稳定。
4.根据权利要求1所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于：在步骤1中，还包括构建历史工况聚类簇模型，构建方式包括以下子步骤：
5.根据权利要求1所述的一种水泥烧成系统回转窑喂煤量控制方法，其特征在于：在步骤2中，还包括构建火焰温度估计模型，...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪健，窦涛，刘高尔，穆加会，吕绪康，张增吉，许耀赆，李慧霞，褚栋梁，
申请(专利权)人：中材智能科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：
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