智能优化节能减排控制系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102540883A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102540883A(43)申请公布日2012.07.04(21)申请号201010595226.2(22)申请日2010.12.20(71)申请人北京西玛通科技有限公司地址100085北京市海淀区上地六街17号康得大厦6305B(72)发明人马学增李全在张建伟孙海滨马学亮马学武(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)C25C3/12(2006.01)F27D19/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图22页(54)发明名称智能优化节能减排控制系统(57)摘要智能优化节能减排控制系统。本发明适用于阳极焙烧，阴极焙烧，石墨电极，炭电极，特种炭，肉串石墨化的焙烧炉燃烧控制系统，主要对温度控制进行检测，碳素焙烧温度控制的精度决定了碳电极的质量。有很多控制方法能够使温度控制达到指定的精度。对温度控制方法的要求是在满足温度控制精度要求的基础上，尽量消耗更少的燃料。碳素焙烧温度控制的难点在于，炉室庞大、工况复杂、干扰因素多。控制方法的设计，关键在于剔除焙烧现场数据中的干扰因素。CN1025483ACN102540883A权利要求书1/1页1.智能优化节能减排控制系统，其特征如下：(1)建立温度控制模型(2)采集数据：包括炉室温度(T)、燃料开度(v)、负压(P)，(3)数据去噪处理，(4)模型辨识，(5)用模型控制温度。2.如权利1所述的智能优化节能减排系统，其特征在于：此数学模型具有向后二阶差分项。3.如权利1所述的智能优化节能减排系统，其特征在于：基于数据挖掘技术，剔除历史数据中受强干扰的采样点。4.如权利1所述的智能优化节能减排系统，其特征在于：对数据进行去噪处理，为了从历史数据中剔除受到较大干扰的数据，定义数据与模型的关联度：其中：Δvi：是历史数据项(Ti，vi，pi，ΔTi)中的燃料开度梯度是用当前模型从i、i-1两个时刻的历史数据项中获得的燃料开度梯度关联度λi衡量了i时刻的历史数据与当前模型的关联程度，取值范围为[-1，1]。关联度数值绝对值越小，历史数据项与模型关联度越高。2CN102540883A说明书1/4页智能优化节能减排控制系统技术领域：[0001]本发明适用阳极焙烧，阴极焙烧，石墨电极，炭电极，特种炭，肉串石墨化的焙烧炉燃烧控制系统，达到优化节能减排的效果。背景技术：[0002]我国是电解铝业生产大国，随着电解铝的大幅增长，对阳极碳块的需求也与日俱增，目前大多数厂家都采用了手动控制模式，存在不一控温，焙烧周期长，生产效率低下等问题，尤其对在炭块焙烧构成中产生的挥发份无法控制，造成挥发份大量流失，燃料浪费，污染环境。发明内容：[0003]鉴于手动和基于传统控制理论的PID焙烧炉燃烧控制系统，存在的焙烧温度控制差，耗能，污染环境，生产效率低下等问题，发明了一种新的焙烧炉燃烧控制方法和系统取而代之。碳素焙烧温度控制的精度决定了碳电极的质量。有很多控制方法能够使温度控制达到指定的精度。对温度控制方法的要求是在满足温度控制精度要求的基础上，尽量消耗更少的燃料。碳素焙烧温度控制的难点在于，炉室庞大、工况复杂、干扰因素多。控制方法的设计，关键在于剔除焙烧现场数据中的干扰因素。[0004]本发明提供的技术方案：[0005]基于上述问题我们采用的方法是基于数据挖掘技术中的关联度概念，即剔除数据中与模型关联度低(受干扰较大)的数据。[0006]一.建立温度控制模型。由于焙烧的整个过程要求其温度控制是一条曲线而不是一条直线，而常规仪表无法自动调整设定值，这就要求操作人员要随时去修改设定值，这也是过去所作的焙烧炉设计无法达到理想温度控制的原因。另一方面，由于现场环境条件恶劣，燃烧装置的移动性等因素，火道温度控制一直难以满足要求。[0007]温度控制包括三个方面：首先，负压的控制。负压的作用有两个，一是保证燃烧的氧气供应，使燃烧架的燃料、以及沥青挥发份的充分燃烧；一是控制排烟架负压架的温度与目标温度的差在允许范围之内。而且，还要求在以尽量小的燃料消耗完成上述任务。控制的基本策略是当排烟架、负压架温度过高时减少负压；温度过低时增加负压，以便燃烧架的高温烟气尽快流动到负压架。为了达到以上述目的，我们采用的数学模型如下：[0008]Δvi＝α(Oi+1-Ti)+β(Ti-Ti-1)+γ(ΔTi-ΔTi-1)(1)[0009]其中，[0010]Δvi：i(下一时刻)时刻的燃料开度增量；[0011]Oi+1：i+1时刻的目标温度[0012]Ti：i时刻的实际温度[0013]ΔTi：i-1时刻到i时刻期间的温度梯度，等于Ti-Ti-1[0014]α，β，γ：是3个模型参数3CN10254