一种基于典型工况的自适应水泥生料配料系统及其配料方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于典型工况的自适应水泥生料配料系统及其配料方法，所述配料系统包括判别工况的专家系统、选择最优配比调节策略的知识库和进行配比调节自动调节系统；所述配料方法包括如下步骤：(1)首先建立水泥生料配料过程中典型工况的控制规则的知识库，所述典型工况包括理想工况和特殊工况；(2)使用专家系统判别工况；(3)然后根据不同的工况采取不同的控制规则，自动选择最优配比调节方案。本发明融合理论计算与人工智能的独特控制规则，自适应原料波动的多种工况，确保出磨生料成分稳定；本发明采用多种调整模式及策略，可以满足不同工艺条件下的配料要求。
【专利说明】一种基于典型工况的自适应水泥生料配料系统及其配料方 法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水泥生料配料，特别涉及一种基于典型工况的自适应水泥生料配料系 统及其配料方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内大部分水泥企业生料质量控制采用的是离线式分析与调整方法。其一般 流程为，化验室每一小时向中控操作员报样，操作员根据报样数据调整四种生料配比。采样 器每分钟采集少量出磨生料样本，累计一小时之后使用荧光分析仪分析此一小时内的混合 样本，得出综合样的各氧化物含量及三率值：硅酸率（硅率，SM)，铝酸率（铝率，頂)，饱和比 (KH);而操作员调节配比完全凭借经验，根据上一小时的综合样数据，调整配比以使下一小 时的综合样三率值在目标率值范围内。但是一般情况下原料成分会有波动，且综合样并不 能很好地代表生料实际成分，再加上操作员凭经验调整而不是经过严格计算，所以生料率 值一般会有较大波动。针对这种情况，设计了一种使用专家系统和仿人智能控制计算所需 配比的水泥生料配料系统。
【发明内容】
[0003] 为克服上述现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种基于典型工况的自适应水泥 生料配料系统。
[0004] 本发明的技术方案是：
[0005] 基于典型工况的自适应水泥生料配料系统，包括：
[0006] 专家系统，判别水泥配料工况的；
[0007] 知识库，连接专家系统，添加有应对不同工况采取的计算策略，应对每种工况都有 相应的仿人工智能控制规则，将人工调节配比经验加入到控制规则中，并选择最优策略，即 智能判断工况，并自动选择最优配比调节方案；
[0008] 自动调节系统，连接专家系统，根据专家系统选择的最优配比调节策略，进行配比 调节。
[0009] 基于典型工况的自适应水泥生料配料方法，该生料配料方法包括如下步骤：
[0010] (1)首先建立水泥生料配料过程中典型工况的控制规则的知识库，所述典型工况 包括理想工况和特殊工况，所述理想工况是指各原料成分波动幅度在一天
[0011] 内小于10%以下的工况，所述特殊工况包括：有一种原料成分一天内波动大于 10%、几种原料成分一天内波动大于10%、原料出现易磨性问题和一种原料中含有其他原 料；
[0012] ⑵使用专家系统判别工况；
[0013] (3)然后根据不同的工况采取不同的控制规则，自动选择最优配比调节方案；
[0014] 优选的，所述控制规则使用增量式计算方法为：
[0015] 第一步确定每种原材料每次调节的最大增量阈值Y，即若某种配料在配比P的基 础上需要调节，则本次调节后的配比须在[ρ-γ，ρ+γ]范围内，设定一个递增步长Λ，两者有 关系等式
[0016] γ=Λ*Ν 公式 1
[0017] 其中N为递推次数；
[0018] 第二步选用一种调节方案：增加配料1减少配料2,其他不变，计算当配料1配比 为Ρ-Υ，配料2配比为Q+Y时的三率值，求出与目标三率值的方差和；
[0019] 第三步计算当配料1配比为P-Y+Λ，配料2配比为Q+Y-Λ时的三率值，求出与目 标三率值的方差和，以此类推，直到配料1配比为Ρ+Υ;
[0020] 第四步比较求出方差和最小且计算三率值在目标率值允许范围内的一组，该组对 应的配比即为预确定配比1 ;
[0021] 同理再选用另一种调节方案：增加配料1减少配料3,其他不变，求出预确定配比 2,以此类推，求出若干预确定配比；
[0022] 第五步比较各预确定配比对应的三率值方差，取最小者即为最终配比，然后将此 时配比输出，即为本次调整配比。
[0023] 优选的，在理想工况下，控制规则是直接利用化验室给出的原料成分，根据理论公 式
【权利要求】
1. 基于典型工况的自适应水泥生料配料系统，其特征在于，包括： 专家系统，判别水泥配料工况的； 知识库，连接专家系统，添加有应对不同工况采取的计算策略，应对每种工况都有相应 的仿人工智能控制规则，将人工调节配比经验加入到控制规则中，并选择最优策略，即智能 判断工况，并自动选择最优配比调节方案； 自动调节系统，连接专家系统，根据专家系统选择的最优配比调节策略，进行配比调 节。
2. 基于典型工况的自适应水泥生料配料方法，其特征在于，该生料配料方法包括如下 步骤： (1) 首先建立水泥生料配料过程中典型工况的控制规则的知识库，所述典型工况包括 理想工况和特殊工况，所述理想工况是指各原料成分波动幅度在一天内小于10%以下的工 况，所述特殊工况包括：有一种原料成分一天内波动大于10%、几种原料成分一天内波动 大于10%、原料出现易磨性问题和一种原料中含有其他原料； (2) 使用专家系统判别工况； (3) 然后根据不同的工况采取不同的控制规则，自动选择最优配比调节方案。
3. 根据权利要求2所述的基于典型工况的自适应水泥生料配料方法，其特征在于，所 述控制规则使用增量式计算： 第一步确定每种原材料每次调节的最大增量阈值Y，即若某种配料在配比P的基础上 需要调节，则本次调节后的配比须在[P_Y，P+Y]范围内，设定一个递增步长△，两者有关系 等式 Y = A*N 公式1 其中N为递推次数； 第二步选用一种调节方案：增加配料1减少配料2,其他不变，计算当配料1配比为 P-Y，配料2配比为Q+Y时的三率值，求出与目标三率值的方差和； 第三步计算当配料1配比为P-Y+A，配料2配比为Q+Y-A时的三率值，求出与目标三 率值的方差和，以此类推，直到配料1配比为P+Y; 第四步比较求出方差和最小且计算三率值在目标率值允许范围内的一组，该组对应的 配比即为预确定配比1 ; 同理再选用另一种调节方案：增加配料1减少配料3,其他不变，求出预确定配比2,以 此类推，求出若干预确定配比； 第五步比较各预确定配比对应的三率值方差，取最小者即为最终配比，然后将此时配 比输出，即为本次调整配比。
4. 根据权利要求2所述的基于典型工况的自适应水泥生料配料方法，其特征在于：在 理想工况下，控制规则是直接利用化验室给出的原料成分，根据理论公式 C = C1X1 + C2X2 + C3X3 + C4X4 ^ S = S1X1+S2X2+S3X 3+S4X4 公式 2 A - U1X1 + -T + Ci4X4 F = /,X1 + /2x2 + f3x3 + f4x4 计算出所需配比，式中c、S、A、F分别代表混合料中CaO、Si02、A1203、Fe203的含量， cl-c4、sl-s4、al-a4、fl-f4 分别代表四种原材料中 CaO、Si02、A1203、Fe203 的含量，xl-x4 代表四种原料配比。
5. 根据权利要求4所述的基于典型工况的自适应水泥生料配料方法，其特征在于：有 一种原料成分一天内波动大于10%时，假定其他原料成分稳定不变，通过上一次化验数据 和其他原料成分通过公式2得到该种原料上一次检测时的平均成分。
6. 根据权利要求5所述的基于典型工况的自适应水泥生料配料方法，其特征在于：有 几种原料成分一天内波动都大于10%时，通过最小二乘法计算还原原料成分，再进行配比 计算。
7. 根据权利要求6所述的基于典型工况的自适应水泥生料配料方法，其特征在于：原 料出现易磨性问题时，控制规则是：在T时刻得到的化验结果显示硅酸率SM比给定值高 0. 1以上，，则需要减少硅石配比，如果计算得出减少的硅石配比幅度大于0.5%，那么在 T+1时刻调整配比时需要再加一层判断：如果T+1时刻化验结果显示Si02含量没有减少甚 至继续增加，且硅酸率SM仍然偏大，则按照理想工况下控制规则调整；如果T+1时刻化验结 果显示Si02含量减少，即使SM仍然偏大也不对硅石作调整，而是等待T+2时刻化验结果再 作判断；同理，SM比给定值低0. 1以上时按照此方法增加硅石配比；对于铁质原材料的调整 也遵循这一规则。
8. 根据权利要求7所述的基于典型工况的自适应水泥生料配料方法，其特征在于：若 石灰石中混有泥土时，此时铝质原材料的调节需要先考虑目标率值要求和原料易磨性问 题，如果存在原料易磨性问题，采用调整策略1进行配比调整，如果不存在原料易磨性问 题，则采用调整策略2进行配比调整；调整策略1指原料出现易磨性问题时的调整方法，调 整策略2指理想工况、有一种原料成分一天内波动大于10%和有几种原料成分一天内波动 大于10%的调整方法。
9. 根据权利要求1所述的基于典型工况的自适应水泥生料配料方法，其特征在于：若 在铜矿渣等铁质原材料中混入过高比例的助磨剂，则需要判断该种原料成分能不能依靠化 验室化验结果，如果能化验出，则化验出混合料成分，再采用调整策略a进行配比调整，如 果不能化验出，则采用调整策略b按混合比例配比计算；调整策略a指直接利用化验室化验 的混合料成分进行计算得出配比；调整策略b指将原料成分乘以原料和辅料的比例系数得 出混合料成分，作为该原料的成分进行计算得出配比。
【文档编号】B28C7/04GK104339453SQ201410526051
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】于宏亮, 王孝红, 万新, 景绍洪, 袁铸钢, 孟庆金, 申涛, 王新江, 邢宝玲, 高红卫, 吴芸, 崔行良, 仁春理 申请人:济南大学, 山东恒拓科技发展有限公司