滚筒自动造粒系统控制的报告 机械制造专业.doc

滚筒自动造粒控制控制报告 摘要：通过市场调研和研究分析，当前我国主流复合肥生产线运用的造粒技术主要有滚筒造粒、高塔造粒、挤压造粒等，其中滚筒造粒是运用最为广泛的复合肥造粒技术之一。滚筒造粒车间受原材料，生产技术，人力等环境制约尚未形成一套完整的工艺操作技术及操作指标，随机干扰大不稳定数据很多，严重制约了产量，质量波动较大及操作环境较恶劣，近几年随着自动控制技术的进步，采用自控技术不仅能提高产量、稳定质量还能降低人员的劳动强度，把操作人员从恶劣的环境彻底解放出来，为保护环境也作出一点贡献，因此利用其技术对滚筒造粒工艺实现自动化控制。 一、滚筒造粒生产工艺现状 滚筒造粒是以单体基础肥料如：尿素、硝铵、氯化铵、硫铵、磷铵（磷酸一铵、磷酸二铵、重钙、普钙）、氯化钾（硫酸钾）等为原料，经粉碎至一定细度后，物料在转鼓造粒机的滚动床内通过增湿、加热进行团聚造粒，在成粒过程中，有条件的还可以在转鼓造粒机加入少量的磷酸和氨，以改善成粒条件。造粒物料经干燥、筛分、冷却即得到氮磷钾复合肥料产品。 滚筒造粒的主要生产流程如图一所示： 图一：成产流程图 二、自动造粒的现实需求 综合国内复合肥生产现有的状况大部分采用滚筒造粒的居多，而在造粒工段造粒工水平高低不一，绝大多数都是凭借自己的经验操作，没有具体的科学数据作参考，这也导致了生产过程中车间成品质量波动幅度较大、产量忽高忽低增大了生产成本；另一方面是生产环境：现有的生产环境高温，潮湿，浓烈的刺鼻性气味，噪音、粉尘大等原因造就造粒工长期处于恶劣的工作环境中操作，对员工的身体健康产生了不利的影响。 随着社会的高速发展，人们对身体健康和工作环境的改善日趋重要，越来越多年轻人找工作的硬性指标，不愿意从事这种环境恶劣的工作。所以改善工作环境成为了需要迫切解决的问题，而改变工作环境只有从两方面入手，一是，改善生产系统密封性和运用更好的除尘系统；二是，从自动化方面入手，把造粒工的岗位从造粒机挪到中控室。从可行性角度分析，前者投入成本和操作难度均很大，不具备可行性。而后者随着自动控制和测量仪表技术的日渐成熟，对滚筒造粒实现自动造粒提供了技术基础。 三、自动造粒前期准备和措施 1、 成立自动造粒控制技术研发项目组 项目组长：刘万强 副组长：张瑞飞 组员：吴书国、景小凯、杨磊 2、 技术参数的收集 为实现自动造粒，需要分析哪里因素对造粒有影响。通过分析，列出可能对造粒有响应的因素，制定表格，派专人到造粒车间记录各项技术参数，在数据满足分析需求的前提下，对各项参数进行系统的分析，总结出，对造粒有影响的因素，并分析出每一项因素和成粒的关系。为自动造粒提供数据支持 3、 仪表选型 根据上述影响造粒的因素选择测量和控制变量的仪器，要求仪表量程满足测量要求，控制仪表满足工作环境、调节灵活、操作简便。 4、 建立数据模型 造粒过程是在最短的调节时间内，实现造粒 系统稳定过渡到能以最少的原料和能源消耗 ，获得最大的合格颗粒产量的生产状态。根据工艺分析 ，拟定的滚筒造粒机控制方案如下 ：液固比的调节对生产过程的稳定运行具有决定性作用，因此输入量选择混合原料速率、返料速率及蒸汽速率等作为操作变量 。颗粒尺寸分布的相关参数 ，如尺寸分布宽度、平均直径、颗粒的圆整度等在一定程度上表征了造粒质量，输出量取为颗粒尺寸分布参数 ，采用数字图像检测技术可以实时反馈实际输出 。 1)喷液系统 蒸汽是造粒生产的重要输入变量 ，且是对颗粒质量影响最敏感的过程变量 。对蒸汽实行控制首先对其建立数据模型如《表1》找出灵敏数据然后通过比例、积分等算法进行控制，第二采取主环抗拒外部干扰内环精准计算对蒸汽进行自控,这种喷液方法可提高过程的可控性和安全性，易于根据已知的影响规律实现自动化调节 初始化 MATLAB从WinCCFlexible 接收数据 MATLAB进行数据处理 输入输出采样50次 模型辨识 求得预测输出 采样实际输出 修正预测输出 参数更新 结束 WinCCFlexible 设定值e(t) + 积分（I） 比例（P） 微分（D） c(t) + + + c(t) 执行器 y(t) AI模块 CPU模块 数据采集器 比例（P） 自动造粒部分框架图 2) 湿度调节系统 湿度调节作为造粒的辅助条件 ，对水分实行测量控制，采用单回路闭环控制技术 。湿度控制对象主要是滚筒造粒后物料的干湿度，保持合理的湿度环境，可以改善粘结剂对粉体的作用，对颗粒紧密度、孔隙率等质量指标有重要影响。同时对一烘风机的通风量大小和热风炉温度的高低进行检测控制。达到系统的稳定、连续运行。 3）进料系统调节，通过调整设备参数增加计量设备，确保进料的准确性、连续性。 5、 项目进程 实验地点：安徽三车间 在通过长期的深入车间将收集好的相关参数，对自动造粒控制系统进行安装，经过实际生产过程中反映出的问题，反复的比对论证，不断对操作系统进行改进升级和控制仪表规格型号的最终确立。熟练操作一段时间后，造粒工根据生产品种和记录数据计算出相对应的设定系数，在中控室通过数字图像检测和各种检测仪表相结合适当调节达到系统的正常运转。 四、自动造粒系统使用预期目标 1)提高生产设备运行效率，保证生产的稳定性、连续性。 2）稳定产品质量，提升产品的优质率。 3）提高产品产量从而稳定生产一线人员队伍。 4）改善操作员的工作环境。 五、目前已经达到的目标 通过对比以前人工操作在相同情况下，自动造粒系统相比于人工造粒，系统成粒率高，过筛率高，返料少，产量高使生产系统能长时间的连续、稳定运行。具体数据如下： 1、 造粒工工作环境好，设备易操作调节准确灵活 现阶段人工造粒 改造后自动造粒 2、 班产平均产量增幅10%-20% 3、 产品合格率提高约13%，优质率提高约20% 4、 能耗; 电耗降低0.8-1.5度/t 蒸汽降低10%-15% 燃气降低0.5-1㎥/t 5、 装置通用型强便于维护保养 六、需要改进部分 1）下一步需要继续完善各种操作参数，在设备、电气、仪表选型上需要进一步细化，逐步完善操作程序和技术指标，争取制定一套系统的生产操作程序和准确的工艺参数指标。 2）加强操作人员培训，掌握生产工艺流程，操作指标。 结束语 滚筒自动造粒控制系统数学建模的关键是对其过程机理的深入理解 ，我公司大部分复混肥车间配料控制系统已经得到广泛应用在此基础改进开发滚筒造粒过程自控系统 ，实现造粒自动化和粒度控制精细化 ，对于企业提高生产效率 、节约生产成本 、保证产品质量 ，同时改善工人的工作环境等具有重要意义，也是为国内复合肥造粒工艺实现自动化开启了新的篇章。