滾筒自動(dòng)造粒系統(tǒng)控制的報(bào)告 機(jī)械制造專業(yè)

1、滾筒自動(dòng)造粒控制控制報(bào)告摘要：通過市場(chǎng)調(diào)研和研究分析，當(dāng)前我國(guó)主流復(fù)合肥生產(chǎn)線運(yùn)用的造粒技術(shù)主要有滾筒造粒、高塔造粒、擠壓造粒等，其中滾筒造粒是運(yùn)用最為廣泛的復(fù)合肥造粒技術(shù)之一。滾筒造粒車間受原材料，生產(chǎn)技術(shù)，人力等環(huán)境制約尚未形成一套完整的工藝操作技術(shù)及操作指標(biāo)，隨機(jī)干擾大不穩(wěn)定數(shù)據(jù)很多，嚴(yán)重制約了產(chǎn)量，質(zhì)量波動(dòng)較大及操作環(huán)境較惡劣，近幾年隨著自動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)步，采用自控技術(shù)不僅能提高產(chǎn)量、穩(wěn)定質(zhì)量還能降低人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，把操作人員從惡劣的環(huán)境徹底解放出來，為保護(hù)環(huán)境也作出一點(diǎn)貢獻(xiàn)，因此利用其技術(shù)對(duì)滾筒造粒工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。一、滾筒造粒生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀滾筒造粒是以單體基礎(chǔ)肥料如：尿素、硝銨、氯

2、化銨、硫銨、磷銨（磷酸一銨、磷酸二銨、重鈣、普鈣）、氯化鉀（硫酸鉀）等為原料，經(jīng)粉碎至一定細(xì)度后，物料在轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)的滾動(dòng)床內(nèi)通過增濕、加熱進(jìn)行團(tuán)聚造粒，在成粒過程中，有條件的還可以在轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)加入少量的磷酸和氨，以改善成粒條件。造粒物料經(jīng)干燥、篩分、冷卻即得到氮磷鉀復(fù)合肥料產(chǎn)品。滾筒造粒的主要生產(chǎn)流程如圖一所示：圖一：成產(chǎn)流程圖二、自動(dòng)造粒的現(xiàn)實(shí)需求綜合國(guó)內(nèi)復(fù)合肥生產(chǎn)現(xiàn)有的狀況大部分采用滾筒造粒的居多，而在造粒工段造粒工水平高低不一，絕大多數(shù)都是憑借自己的經(jīng)驗(yàn)操作，沒有具體的科學(xué)數(shù)據(jù)作參考，這也導(dǎo)致了生產(chǎn)過程中車間成品質(zhì)量波動(dòng)幅度較大、產(chǎn)量忽高忽低增大了生產(chǎn)成本；另一方面是生產(chǎn)環(huán)境：現(xiàn)有的生產(chǎn)

3、環(huán)境高溫，潮濕，濃烈的刺鼻性氣味，噪音、粉塵大等原因造就造粒工長(zhǎng)期處于惡劣的工作環(huán)境中操作，對(duì)員工的身體健康產(chǎn)生了不利的影響。隨著社會(huì)的高速發(fā)展，人們對(duì)身體健康和工作環(huán)境的改善日趨重要，越來越多年輕人找工作的硬性指標(biāo)，不愿意從事這種環(huán)境惡劣的工作。所以改善工作環(huán)境成為了需要迫切解決的問題，而改變工作環(huán)境只有從兩方面入手，一是，改善生產(chǎn)系統(tǒng)密封性和運(yùn)用更好的除塵系統(tǒng)；二是，從自動(dòng)化方面入手，把造粒工的崗位從造粒機(jī)挪到中控室。從可行性角度分析，前者投入成本和操作難度均很大，不具備可行性。而后者隨著自動(dòng)控制和測(cè)量?jī)x表技術(shù)的日漸成熟，對(duì)滾筒造粒實(shí)現(xiàn)自動(dòng)造粒提供了技術(shù)基礎(chǔ)。三、自動(dòng)造粒前期準(zhǔn)備和措施1、

4、 成立自動(dòng)造?？刂萍夹g(shù)研發(fā)項(xiàng)目組項(xiàng)目組長(zhǎng)：劉萬強(qiáng)副組長(zhǎng)：張瑞飛組員：吳書國(guó)、景小凱、楊磊2、 技術(shù)參數(shù)的收集為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)造粒，需要分析哪里因素對(duì)造粒有影響。通過分析，列出可能對(duì)造粒有響應(yīng)的因素，制定表格，派專人到造粒車間記錄各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，在數(shù)據(jù)滿足分析需求的前提下，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，總結(jié)出，對(duì)造粒有影響的因素，并分析出每一項(xiàng)因素和成粒的關(guān)系。為自動(dòng)造粒提供數(shù)據(jù)支持3、 儀表選型根據(jù)上述影響造粒的因素選擇測(cè)量和控制變量的儀器，要求儀表量程滿足測(cè)量要求，控制儀表滿足工作環(huán)境、調(diào)節(jié)靈活、操作簡(jiǎn)便。4、 建立數(shù)據(jù)模型造粒過程是在最短的調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)造粒 系統(tǒng)穩(wěn)定過渡到能以最少的原料和能源消耗

5、，獲得最大的合格顆粒產(chǎn)量的生產(chǎn)狀態(tài)。根據(jù)工藝分析 ，擬定的滾筒造粒機(jī)控制方案如下 ：液固比的調(diào)節(jié)對(duì)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運(yùn)行具有決定性作用，因此輸入量選擇混合原料速率、返料速率及蒸汽速率等作為操作變量 。顆粒尺寸分布的相關(guān)參數(shù) ，如尺寸分布寬度、平均直徑、顆粒的圓整度等在一定程度上表征了造粒質(zhì)量，輸出量取為顆粒尺寸分布參數(shù) ，采用數(shù)字圖像檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)時(shí)反饋實(shí)際輸出 。1)噴液系統(tǒng) 蒸汽是造粒生產(chǎn)的重要輸入變量 ，且是對(duì)顆粒質(zhì)量影響最敏感的過程變量 。對(duì)蒸汽實(shí)行控制首先對(duì)其建立數(shù)據(jù)模型如表1找出靈敏數(shù)據(jù)然后通過比例、積分等算法進(jìn)行控制，第二采取主環(huán)抗拒外部干擾內(nèi)環(huán)精準(zhǔn)計(jì)算對(duì)蒸汽進(jìn)行自控,這種噴液方法可

6、提高過程的可控性和安全性，易于根據(jù)已知的影響規(guī)律實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)初始化MATLAB從WinCCFlexible接收數(shù)據(jù)MATLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)處理輸入輸出采樣50次模型辨識(shí)求得預(yù)測(cè)輸出采樣實(shí)際輸出修正預(yù)測(cè)輸出參數(shù)更新結(jié)束WinCCFlexible設(shè)定值e(t)+積分（I）比例（P）微分（D）c(t)+c(t)執(zhí)行器y(t)AI模塊CPU模塊數(shù)據(jù)采集器比例（P） 自動(dòng)造粒部分框架圖 2) 濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 濕度調(diào)節(jié)作為造粒的輔助條件 ，對(duì)水分實(shí)行測(cè)量控制，采用單回路閉環(huán)控制技術(shù) 。濕度控制對(duì)象主要是滾筒造粒后物料的干濕度，保持合理的濕度環(huán)境，可以改善粘結(jié)劑對(duì)粉體的作用，對(duì)顆粒緊密度、孔隙率等質(zhì)量指標(biāo)有重要

7、影響。同時(shí)對(duì)一烘風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量大小和熱風(fēng)爐溫度的高低進(jìn)行檢測(cè)控制。達(dá)到系統(tǒng)的穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行。3）進(jìn)料系統(tǒng)調(diào)節(jié)，通過調(diào)整設(shè)備參數(shù)增加計(jì)量設(shè)備，確保進(jìn)料的準(zhǔn)確性、連續(xù)性。5、 項(xiàng)目進(jìn)程 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：安徽三車間 在通過長(zhǎng)期的深入車間將收集好的相關(guān)參數(shù)，對(duì)自動(dòng)造?？刂葡到y(tǒng)進(jìn)行安裝，經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)過程中反映出的問題，反復(fù)的比對(duì)論證，不斷對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)和控制儀表規(guī)格型號(hào)的最終確立。熟練操作一段時(shí)間后，造粒工根據(jù)生產(chǎn)品種和記錄數(shù)據(jù)計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的設(shè)定系數(shù)，在中控室通過數(shù)字圖像檢測(cè)和各種檢測(cè)儀表相結(jié)合適當(dāng)調(diào)節(jié)達(dá)到系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。四、自動(dòng)造粒系統(tǒng)使用預(yù)期目標(biāo)1)提高生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行效率，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性、連續(xù)性。2

8、）穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提升產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)率。3）提高產(chǎn)品產(chǎn)量從而穩(wěn)定生產(chǎn)一線人員隊(duì)伍。4）改善操作員的工作環(huán)境。五、目前已經(jīng)達(dá)到的目標(biāo)通過對(duì)比以前人工操作在相同情況下，自動(dòng)造粒系統(tǒng)相比于人工造粒，系統(tǒng)成粒率高，過篩率高，返料少，產(chǎn)量高使生產(chǎn)系統(tǒng)能長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。具體數(shù)據(jù)如下：1、 造粒工工作環(huán)境好，設(shè)備易操作調(diào)節(jié)準(zhǔn)確靈活 現(xiàn)階段人工造粒 改造后自動(dòng)造粒2、 班產(chǎn)平均產(chǎn)量增幅10%-20%3、 產(chǎn)品合格率提高約13%，優(yōu)質(zhì)率提高約20%4、 能耗; 電耗降低0.8-1.5度/t 蒸汽降低10%-15% 燃?xì)饨档?.5-1/t5、 裝置通用型強(qiáng)便于維護(hù)保養(yǎng)六、需要改進(jìn)部分1）下一步需要繼續(xù)完善各種操作參數(shù)，在設(shè)備、電氣、儀表選型上需要進(jìn)一步細(xì)化，逐步完善操作程序和技術(shù)指標(biāo)，爭(zhēng)取制定一套系統(tǒng)的生產(chǎn)操作程序和準(zhǔn)確的工藝參數(shù)指標(biāo)。2）加強(qiáng)操作人員培訓(xùn)，掌握生產(chǎn)工藝流程，操作指標(biāo)。 結(jié)束語(yǔ)滾筒自動(dòng)造?？刂葡到y(tǒng)數(shù)學(xué)建模的關(guān)鍵是對(duì)其過程機(jī)理的深入理解 ，我公