DE69810570T2

DE69810570T2 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung des Mischens von Zementrohmaterialien

Info

Publication number: DE69810570T2
Application number: DE69810570T
Authority: DE
Inventors: Naoki Morihira; Kazuhiro Tsukuda
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Ryosen Engineers Co ltd Hiroshima-Shi Jp
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2018-10-22
Also published as: EP0911303B1; EP0911303A1; DK0911303T3; US6033102A; DE69810570T3; EP0911303B2; KR19990037272A; DK0911303T4; KR100281820B1; JPH11130484A; DE69810570D1

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 und eine automatische Steuervorrichtung zum optimalen Mischen von Rohmaterialien für Zement gemäß Anspruch 3.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein Rohmaterial-Mischsteuersystem für ein Zementwerk hat einen Aufbau, wie er beispielsweise in Fig. 4 gezeigt ist. In Fig. 4 kennzeichnen Bezugszeichen 1, 2 Vorratsbehälter zum Aufbewahren unterschiedlicher Arten von Rohmaterialien für Zement. Wie in Fig. 4 gezeigt, werden die Rohmaterialien für den Zement aus den Vorratsbehältern 1, 2 in vorbestimmten Mengen gleichzeitig durch Zuführeinrichtungen 3, 4 zugeführt, vermischt und durch ein Förderband 5 zu einem Rohmaterial-Pulverisierungsmahlwerk transportiert, wo sie pulverisiert werden.
Die Rohmaterialien, die durch das Rohmaterial-Pulverisierungsmahlwerk 6 pulverisiert werden, werden mittels eines Kübelaufzuges 7 einer Siebeinrichtung 7 zugeführt. In der Siebeinrichtung 8 wird die Rohmaterialmischung klassiert und das resultierende grobe Pulver erneut dem Rohmaterial-Pulverisierungsmahlwerk 6 zugeführt. Die Rohmaterialmischung, der das grobe Pulver entzogen wurde, wird zu einem Mischsilo (nicht gezeigt) über eine Bestandteil-Auswertungseinrichtung 9 geleitet.
Daten über die Zusammensetzung der Bestandteile (CaO, SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, Fe&sub2;O&sub3;) der Rohmaterialmischung, die der Bestandteil-Auswertungseinrichtung 9 zugeführt wird, werden in einen Computer 10 eingegeben. Der Computer 10 zeichnet die aufgenommenen Mengen der entsprechenden Rohmaterialien auf, die mit den Entnahmedetektoren 11, 12 erfaßt wurden, die in den Zuführeinrichtungen 3, 4 angebracht sind.
Ein Funktionsblockschaltbild einer herkömmlichen Steuerung zum Mischen ist als Fig. 5 dargestellt.
In Fig. 5 werden Abweichungen zwischen den Modulsollwerten 13 von Modulparametern und deren gemessenen Modulwerten 15 aus den Messungen durch die Bestandteil-Auswertungseinrichtung 9 errechnet. Die Modulparameter enthalten einen hydraulischen Modul HM, einen Silikamodul SM und einen Eisenmodul IM. Diese Module sind wie folgt definiert:
HM = (CaO)/(SiO&sub2; + Al&sub2;O&sub3; + Fe&sub2;O&sub3;) (1)
SM = (SiO&sub2;)/(Al&sub2;O&sub3; + Fe&sub2;O&sub3;) (2)
IM = (Al&sub2;O&sub3;)/(Fe&sub2;O&sub3;) (3)
Wenn die oben aufgeführten Abweichungen bestimmte Werte oder mehr erreichen, werden Schätzungen der Bestandteilgehalte der Rohmaterialien, die bei der Berechnung des Mischungsverhältnisses verwendet werden, wie es mit 16 gekennzeichnet ist, auf der Basis der gemessenen Bestandteilgehalte 19 der Rohmaterialien zur Berechnung eines Mischungsverhältnisses vorgenommen. Im Hinblick auf die Ergebnisse werden die Rohmaterial-Bestandteilgehalte, die bei der Berechnung eines Mischungsverhältnisses verwendet werden sollen, aktualisiert.
Die Schätzwerte 20 des Rohmaterial-Bestandteilgehaltes 20, die durch diese Berechnungen ermittelt werden, und die Abweichungen 21 zwischen den gemessenen Werten und den Sollwerten der oben beschriebenen Modulparameter werden verwendet, um simultane Gleichungen 17 zu lösen, die aus den Gleichungen für die Verhältnisse der Bestandteile (die Gleichungen, die die Modulparameter definieren) und den Gleichungen für die Materialrestmengen bestehen. Die Entnahmemengen der Rohmaterialien, um die Meßwerte der Modulparameter in Übereinstimmung mit ihren Sollwerten zu bringen, werden auf diese Weise berechnet. Diese Ausgabe wird an die Zuführeinrichtungen 3, 4 ausgegeben.
Bei älteren Technologien gab es folgende Probleme: Zunächst können die geschätzten Werte 20 der Bestandteile der zu mischenden Rohmaterialien von den tatsächlichen Werten abweichen, was zu falschen berechneten Entnahmemengen führt. Wenn zweitens die Messungen der gemischten Rohmaterialien, die durch die Bestandteil-Auswertungseinrichtungen vorgenommen werden, in großem Maße variieren, können die simultanen Gleichungen 17, die die Gleichungen für die Verhältnisse der Bestandteile enthalten, und die Gleichungen für die Materialausgleichsmengen nicht geeignet sein, um eine Lösung zu ermitteln, die die Kapazitäten der Zuführeinrichtungen 3, 4 erfüllt. Bestandteil dieser Fälle ist die Möglichkeit, daß die geschätzten Werte 20 der Bestandteilegehalte der Rohmaterialien negativ ist.
Wenn die Zahl der Rohmaterialien mit der Zahl der simultanen Gleichungen übereinstimmt, gibt es normalerweise eine Lösung. Insbesondere wenn die Abweichungen der chemischen Zusammensetzungen der Rohmaterialien gering sind, werden die Lösungen der simultanen Gleichungen zu Lösungen, die in den Bereich der Kapazitäten der Zuführeinrichtungen fallen.
Wenn die jedoch Abweichungen der chemischen Zusammensetzungen der Rohmaterialien groß sind, wenn der Bestandteil einiger der Rohmaterialien in großem Maße variiert, liegen die Lösungen der simultanen Gleichungen nicht im Bereich der Kapazitäten der Zuführeinrichtungen. Selbst in diesem Fall sollte die Steuerung der Rohmaterialmischung dicht unterbrochen werden. In diesem Fall wurde somit das Mischen der Rohmaterialien derart durchgeführt, daß ein Alarm durch den Computer aktiviert wurde, wodurch die Einstellung der Rohmaterialzuführmengen von einer automatischen Betriebsart zu einer manuellen Betriebsart umgeschaltet und anschließend auf menschliches Ermessen zurückgegriffen wurde. Eine derartige Steuerung des Mischens durch menschliches Ermessen erzeugt im allgemeinen das Problem, daß sich deutliche Unterschiede von einer Person zur einer weiteren Person zeigten.
Wenn die Zahl der zugeführten Rohmaterialien größer oder kleiner ist als die Zahl der simultanen Gleichungen, können die Lösungen der simultanen Gleichungen unendlich oder nicht vorhanden sein. Unter diesen Umständen sind keine Verfahren zum Lösen der simultanen Gleichungen vorhanden, so daß es keine andere Wahl gibt, als auf eine menschliche Betätigung zurückzugreifen. Selbst wenn die Steuerung unter Verwendung des Computers ausgeführt wird, bestand die einzig brauchbare Art und Weise der Steuerung darin, daß der hydraulische Modul HM allein gesteuert wird, ohne eine gleichzeitige Berücksichtigung aller drei Modulparameter (HM, Silikamodul SM und Eisenmodul IM).

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde als Versuch gemacht, die oben beschriebenen Probleme zu lösen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern des Mischens von Rohmaterialien für Zement angegeben, das folgende Schritte umfaßt:
Messen der Bestandteilgehalte eines Probematerials, das man an der Ausgangsseite eine Mahlwerks erhält, in dem Rohmaterialien für Zement gemischt werden, um dadurch Modulmeßwerte von Modulparametern (d. h. hydraulischer Modul HM, Silikamodul SM und Eisenmodul IM) einer Rohmaterialmischung zu erzeugen;
Ermitteln von Modulschätzwerten der Bestandteilgehalte an der Ausgangsseite des Mahlwerks während der Probenentnahme auf der Basis von Entnahmemengen der Rohmaterialien, eines Mahlwerkdurchgangs-Charakteristikmodells, eines Rohmaterialbestandteilgehalt-Meßinstrumentdurchgangs-Charaktersitikmodells und der voreingestellten Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien;
Berechnen der Modulabweichwerte auf der Basis von Differenzen zwischen den Modulschätzwerten und den Modulmeßwerten;
Addieren der Werte, die man durch den Durchlauf der Modulabweichwerte durch ein Rauschentfernungsfilter erhält, zu zukünftigen Modulwerten der Bestandteilgehalte an der Ausgangsseite des Mahlwerks, die auf der Basis der momentanen Entnahmemengen der Rohmaterialien und der voreingestellten Bestandteilgehalten der zu mischenden Rohmaterialien errechnet werden, um damit vorhergesagte Modulwerte zum Berechnen aktualisierter Entnahmemengen zu ermitteln; und
Einstellen der vorhergesagten Modulwerte, um vorbestimmten Zielwerten zu folgen, während ein Ausgleich zwischen den Modulwerten der zahlreichen Modulparameter wie auch die Kapazitäten der Zuführeinrichtungen der zu mischenden Rohmaterialien berücksichtigt wird, um dadurch die aktualisierten Entnahmemengen der Rohmaterialien zu berechnen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern des Mischens von Rohmaterialien für Zement gemäß dem ersten Aspekt angegeben, bei dem die Einstellung, um die Werte der unterschiedlichen Modulparameter in Übereinstimmung mit ihren Sollwerten zu bringen, und die Einstellung zum Unterdrücken plötzlicher Änderungen der Zuführeinrichtungen im Gang des Verfahrens durchgeführt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Steuern des Mischens von Rohmaterialien für Zement angegeben, das enthält:
eine Meßeinheit, die Bestandteilgehalte eines Probematerials mißt, das man an der Ausgabeseite eines Mahlwerks erhält, in dem Rohmaterialien für Zement gemischt werden, um Modulmeßwerte von Modulparametern (d. h. hydraulischer Modul HM, Silikamodul SM und Eisenmodul IM) einer Rohmaterialmischung zu erhalten;
eine Ermittlungseinheit, die Modulschätzwerte der Bestandteilgehalte an der Ausgangsseite des Mahlwerks auf der Basis der momentanen Entnahmemengen der Rohmaterialien, eines Mahlwerkdurchgangs-Charakteristikmodells, eines Rohmaterial-Bestandteilgehalt-Meßinstrumentdurchgangs-Charakteristikmodells und voreingestellter Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien ermittelt;
eine Berechnungseinheit, die Modulabweichwerte auf der Basis der Differenzen zwischen den geschätzten Modulwerten und den gemessenen Modulwerten berechnet;
eine Addiereinheit, die Werte, die man durch den Durchlauf der Modulabweichwerte durch ein Rauschentfernungsfilter erhält, zu zukünftigen Modulwerten der Bestandteilgehalte an der Ausgangsseite des Mahlwerks addiert, die auf der Basis der momentanen Entnahmemengen der Rohmaterialien und der voreingestellten Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien berechnet werden, um vorhergesagte Modulwerte für die Berechnung der aktualisierten Entnahmemengen zu ermitteln; und
eine Steuereinheit, die die aktualisierten Entnahmemengen der Rohmaterialien auf der Basis von Informationen aus der Meßeinheit, der Ermittlungseinheit, der Berechnungseinheit und der Addiereinheit berechnet, wobei
die Steuereinheit die vorhergesagten Modulwerte einstellt, um vorbestimmten Sollwerten zu folgen, während die Ausgleichsmenge zwischen den Modulwerten der zahlreichen Modulparameter und die Kapazitäten der Zuführeinrichtungen der zu mischenden Rohmaterialien berücksichtigt werden, um die aktualisierten Entnahmemengen der Rohmaterialien zu berechnen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird mit der detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen, die lediglich der Veranschaulichung dienen und somit die vorliegende Erfindung nicht beschränken, besser verständlich. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 ein Funktionsblockschaltbild einer Mischungssteuerung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht, die die Ergebnisse der Mischungssteuerung der vorliegenden Erfindung darstellt (Teil 1);
Fig. 3 eine Ansicht, die die Ergebnisse der Mischungssteuerung der vorliegenden Erfindung zeigt (Teil 2);
Fig. 4 eine Darstellung des Aufbaus eines Rohmaterial-Mischsteuersystems einer Zementherstellungsanlage und
Fig. 5 ein Funktionsblockschaltbild einer herkömmlichen Mischungssteuerung.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail beschrieben, wobei es sich jedoch versteht, daß die Erfindung durch diese nicht beschränkt wird.
Fig. 1 ist ein Funktionsblockschaltbild einer Mischungssteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein Verfahren zum Steuern des Mischens von Rohmaterialien für Zement gemäß dieser Ausführungsform folgende Schritte:
(1) Messen der Bestandteilgehalte eines Probematerials, das man an einer Ausgangsseite eines Mahlwerks erhält, in dem die Rohmaterialien gemischt werden, um dadurch Modulmeßwerte (15) von Modulparametern, d. h. hydraulischer Modul HM, Silikamodul SM und Eisenmodul IM, einer Rohmaterialmischung zu erzeugen;
(2) Bestimmen von Modulschätzwerten (22) der Rohmaterialien auf der Ausgangsseite des Mahlwerks während der Probenentnahme auf der Basis momentaner Entnahmemengen (18) der Rohmaterialien, eines Mahlwerkdurchgangs-Charakteristikmodels (24), eines Bestandteil-Auswertungseinrichtungsdurchgangs-Charakteristikmodells (23) und voreingestellter Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien;
(3) Berechnen von Modulabweichwerten (30) aus Unterschieden zwischen den Modulschätzwerten (22) und den Modulmeßwerten (15);
(4) Addieren der Werte, die man durch den Durchlauf der Modulabweichwerte (30) durch das Rauschentfernungsfilter (29) erhält, zu zukünftigen Modulwerten (28) auf der Ausgangsseite des Mahlwerks, die aus den momentanen Entnahmemengen (18) der Rohmaterialien und den voreingestellten Bestandteilgehalten der zu mischenden Rohmaterialien berechnet werden, um dadurch vorhergesagte Modulwerte (27) zu ermitteln, die bei der Berechnung der aktualisierten Entnahmemengen (18) verwendet werden sollen; und
(5) Einstellen der vorhergesagten Modulwerte (27), um vorbestimmten Sollwerten (13) zu folgen, während ein Ausgleich zwischen den Modulwerten der zahlreichen Modulparameter wie auch die Kapazitäten der Zuführeinrichtungen der zu mischenden Rohmaterialien berücksichtigt werden, um dadurch die aktualisierten Entnahmemengen (18) der Rohmaterialien zu berechnen.
Die zuvor genannten Abläufe bestehen aus den folgenden fünf Schritten:

< Schritt 1>

Dem ersten Schritt, zum Messen der Bestandteilgehalte eines Probematerials, das man an einer Ausgangsseite eines Mahlwerks erhält, in dem die Rohmaterialien gemischt werden, um dadurch Modulmeßwerte (15) von Modulparametern, d. h. hydraulischer Modul HM, Silikamodul SM und Eisenmodul IM, einer Rohmaterialmischung zu erzeugen;

< Schritt 2>

Dem zweiten Schritt, zum Bestimmen von Modulschätzwerten (22) auf der Ausgangsseite des Mahlwerks während der Probenentnahme auf der Basis momentaner Entnahmemengen (18) der Rohmaterialien, eines Mahlwerkdurchgangs-Charakteristikmodels (24), eines Bestandteil-Auswertungseinrichtungsdurchgangs-Charakteristikmodells (23) und voreingestellter Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien.

< Schritt 3>

Dem dritten Schritt, zum Berechnen von Modulabweichwerten (30) aus Differenzen zwischen den Modulschätzwerten (22) und den Modulmeßwerten (15).

< Schritt 4>

Dem vierten Schritt, zum Addieren der Werte, die man durch den Durchlauf der Modulabweichwerte (30) durch ein Rauschentfernungsfilter (29) erhält, zu zukünftigen Modulwerten (28) auf der Ausgangsseite des Mahlwerks, die aus den momentanen Entnahmemengen (18) der Rohmaterialien und den voreingestellten Bestandteilgehalten der zu mischenden Rohmaterialien berechnet werden, um dadurch vorhergesagte Modulwerte (27) zu ermitteln, die bei der Berechnung der aktualisierten Entnahmemengen (18) verwendet werden sollen. <

Schritt 5>

Dem fünften Schritt, zum Berechnen der aktualisierten Entnahmemengen (18) der Rohmaterialien durch eine Rohmaterialentnahme-Berechnungsvorrichtung (26), d. h. einer Steuereinheit zum Berechnen der aktualisierten Entnahmemengen der Rohmaterialien auf der Basis der Informationen, die durch die oben erwähnten Schritte eins bis vier geliefert werden, wodurch die vorhergesagten Modulwerte (27) eingestellt werden, um vorbestimmten Modulsollwerten (13) zu folgen, während eine Ausgleichmenge zwischen den Modulwerten der zahlreichen Modulparameter wie auch die Kapazitäten der Zuführeinrichtungen der zu mischenden Rohmaterialien berücksichtigt wird.
Details der beispielhaften Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, was sich auf das Innere des Computers 10 bezieht, der in der zuvor erwähnten Fig. 4 beschrieben ist.
Wie in Fig. 1 und 4 gezeigt, werden die Bestandteilgehalte eines Probenmaterials, das man auf einer Ausgangsseite eines Mahlwerks zum Mischen der Rohmaterialien von Zement erhält, mit der Bestandteilauswertungseinrichtung 9 gemessen, um dadurch Modulmeßwerte 15 von Modulparametern, d. h. den hydraulischen Modul HM, den Silikamamodul SM und den Eisenmodul IM, einer Rohmaterialmischung zu erhalten.
Auf der Basis der momentanen Rohmaterialentnahmemengen 18 und der Bestandteilgehalte 19 der zu mischenden Rohmaterialien werden die zukünftigen Modulwerte 28 unter Verwendung der Bestandteilgehalte berechnet, die vorhanden sind, wenn in diesen momentanen Entnahmemengen gemischt wird. Auf der Basis dieser zukünftigen Modulwerte 28 werden die geschätzten Modulwerte 22 auf der Ausgangsseite des Mahlwerks während der Probenentnahme mittels des Mahlwerkdurchgangs-Charakteristikmodells 24 und des Bestandteilauswertungsdurchgangs-Charakteristikmodells 23 berechnet.
Das Mahlwerkdurchgangs-Charakteristikmodell 24 bezieht sich auf die Änderungscharakteristika über die Zeit (dynamische Charakteristika) der "Mengen" der Rohmaterialien, die durch die Zuführeinrichtungen 3, 4 zugeführt wurden, wobei die Mengen das Rohmaterial-Pulverisierungsmahlwerk 6 durchlaufen. Um die dynamischen Charakteristika der Mengen auszudrücken, die das Mahlwerk durchlaufen, kann beispielsweise der Typ (Totzeit) + (Primärverzögerung) verwendet werden. Die Flußrate der Rohmaterialien auf der Ausgangsseite des Mahlwerks (Y&sub1;(t)) können mit der folgenden Gleichung ermittelt werden:
Y&sub1;(t) = {1 - exp(-(t - L&sub1;)/T}u&sub1;(t - L&sub1;)
wobei
Y&sub1;(t) die Flußrate (Tonnen/Stunde) der Rohmaterialien auf der Ausgangsseite des Mahlwerks,
u&sub1;(t) die Flußrate (Tonnen/Stunde) der Rohmaterialien auf der Eingangseite des Mahlwerks,
L&sub1; der Totzeit (die Verweilzeit im Mahlwerk) und
T die Zeit-(Stunden-)Konstante ist.
Das Bestandteilauswertungsdurchgangs-Charakteristikmodell 23 bezieht sich auf die Zeit, die für die Auswertung durch die Bestandteil-Auswertungseinrichtung 9 erforderlich ist. Die Flußrate der Rohmaterialien auf der Ausgangsseite der Bestandteil-Auswertungseinrichtung (Y&sub2;(t) kann durch die folgende Gleichung ermittelt werden:
Y&sub2;(t) = u&sub2;(t - L&sub2;)
wobei
Y&sub2;(t) die Flußrate (Tonnen/Stunde) der Rohmaterialien auf der Ausgangsseite der Bestandteil-Auswertungseinrichtung,
u&sub2;(t) die Flußrate (Tonnen/Stunde) der Rohmaterialien auf der Eingangsseite der Bestandteil-Auswertungseinrichtung und
L&sub2; die Zeit (Stunde) ist, die für die Auswertung erforderlich ist.
Um den geschätzten Wert zu berechnen, ist ein Zeitverzögerungsparameter in der Gleichung, wie oben gezeigt, enthalten, um den geschätzten Wert mit dem gemessenen Wert in Übereinstimmung zu bringen.
Beim Berechnen der aktualisierten Rohmaterialentnahmemengen gilt die Aufmerksamkeit den Modulparametern, deren vorhergesagter Modulwert 27 die größte Abweichung vom entsprechenden Modulsollwert 13 hat. Die aktualisierten Rohmaterialentnahmemengen werden berechnet, um diese Abweichung zu minimieren. Um derartige vorausgesagte Modulwerte 27 zu berechnen, werden die zukünftigen Modulwerte 28 nicht in ihrer ursprünglichen Form verwendet. Anstelle dessen werden die Modulabweichwerte 30 aus der Differenz zwischen den geschätzten Modulwerten 22 und den gemessenen Modulwerten 15 ermittelt. Diese Modulabweichwerte 30 durchlaufen das Rauschentfernungsfilter 29, um Werte zu erhalten, die zu zukünftigen Modulwerten 28 addiert werden, um die vorhergesagten Modulwerte 27 zu ermitteln.
Mit der Rohmaterialentnahmemenge-Berechnungseinrichtung 26 werden optimale aktualisierte Rohmaterialentnahmemengen 18 innerhalb des Bereiches der Kapazitäten der Zuführeinrichtungen 3, 4 berechnet, so daß die vorhergesagten Modulwerte 27 so nahe wie möglich an den Modulsollwerten 13 liegen und plötzliche Änderungen bei den aktualisierten Rohmaterialentnahmemengen unterdrückt werden. Diese Berechnung wird in der folgenden Art und Weise ausgeführt:
Eine aktualisierte Rohmaterialentnahmemenge f&sub1; wird berechnet, indem eine mathematische Programmierung derart angewendet wird, daß aus den Elementen, die in der folgenden Formel (1):
dargestellt sind, das größte Element innerhalb eines Bereiches minimiert wird; der definiert ist durch:
F = {fi fimin ≤ fi ≤ fimax, fi = ft }
wobei gilt:
HM: Sollwert des hydraulischen Moduls HM,
SM: Sollwert des Silikamoduls SM,
IM: Sollwert des Eisenmoduls IM,
HM: Meßwert des hydraulischen Moduls HM,
SM: Meßwert des Silikamoduls SM,
IM: Meßwert des Eisenmoduls IM,
n: Zahl der zugeführten Rohmaterialien,
f&sub1;: Entnahmemenge (t/h) durch die Zuführeinrichtung 1,
ft: Zuführmenge des Rohmaterials (t/h), das dem Rohmaterial-Pulverisierungsmahlwerk zugeführt wird,
fimin: minimale Entnahmemenge (t/h), die durch die Zuführeinrichtung i zugeführt werden kann
fimax: maximale Entnahmemenge (t/h), die durch die Zuführeinrichtung t zugeführt werden kann, und
wHM, wSM, wIM, w&sub1;, w&sub2;, ..., wn: Gewichtseinstellparameter
Dies bedeutet, daß die Entnahmemengen, die den Modulparameter minimieren, der die größte Abweichung von seinem Sollwert aufweist, innerhalb des Bereiches der Kapazitäten der Zuführeinrichtungen berechnet werden, während plötzliche Änderungen in den aktualisierten Entnahmemengen unterdrückt werden.
Wenn in der Formel (1) die Nachfolgeeigenschaften des hydraulischen Moduls HM im Vergleich zu anderen Modulparametern verstärkt werden, kann wHM ein größerer Wert verliehen werden.
Die Ergebnisse der Berechnung, die auf diesem Verfahren basieren, sind in Fig. 2 und 3 gezeigt, in der die Zahl der zugeführten Rohmaterialien (d. h. die Zahl der Zuführeinrichtungen) drei (3) ist.
Die Bestandteilgehalte der entsprechenden zugeführten Rohmaterialien sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
In der obigen Tabelle wurde F1 als ein Basismaterial verwendet, F2 als Haupteinstell-Zuführquelle von CaO und F3 als eine Haupteinstell-Zuführquelle von Fe&sub2;O&sub3;. Fig. 2 und 3 zeigen die Ergebnisse der Leistungsberechnung, die man erhält, wenn CaO im zugeführten Rohmaterial F1 um 10% vom Rohmaterial-Bestandteilgehalt abweicht (d. h. eine Störgröße von 10% hat), der bei der Berechnung eines Mischungsverhältnisses verwendet wird.
Fig. 2 zeigt die Ergebnisse einer Berechnung, die für ein Beispiel durchgeführt wurde, bei dem die Menge von F2 so eingestellt wurde, daß der CaO-Gehalt verringert wurde. Dieses Beispiel steht für ein Operationsverfahren mit der Betonung auf IM und SM. In diesem Fall ist die Zuführmenge von F2, die Einstell-Zuführquelle von CaO, an ihrer unteren Grenze, so daß HM nicht weiter abgesenkt werden kann. Wenn die Menge von F1 weiter verringert und die Menge von F3 erhöht wird, kann das hydraulische Modul HM stärker verringert werden. In diesem Fall nimmt jedoch die Abweichung des Wertes SM von seinem eingestellten Wert zu. Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß F1, F2 und F3 als geeignete Entnahmemengen der Rohmaterialien (wenn der Eisenmodul IM und der Silikamodul SM verstärkt werden) unter den drei Modulparametern HM, SM und IM berechnet sind.
Wenn im Gegensatz dazu versucht wird, die Folgeeigenschaften am eingestellten Wert des hydraulischen HM in einer Operation zu erhöhen, die sich auf HM konzentriert, ist es zu empfehlen, einen größeren Gewichtsfaktor auf HM anzuwenden.
Fig. 3 zeigt die Ergebnisse, die man erhält, wenn das Gewicht von HM erhöht wurde. Man kann sicherstellen, daß HM eingestellt werden kann, um seinen eingestellten Wert besser zu erreichen als in Fig. 2 Jedoch nimmt die Abweichung (Verschiebung) des Eisenmoduls IM von seinem eingestellten Wert zu.
Diese Ergebnisse zeigen, das die optimalen Entnahmemengen dicht an den Sollwerten unter Berücksichtigung der Grenzen der Kapazitäten der Zuführeinrichtungen berechnet wurden.
Die vorgenannte Ausführungsform wurde in Verbindung mit den drei Materialien beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern auf vier, fünf oder mehr Materialien angewendet werden kann.
Wie oben beschrieben mißt die vorliegende Erfindung die Bestandteilgehalte eines Probematerials, das man auf einer Ausgangsseite eines Mahlwerks erhält, in dem Rohmaterialien für Zement gemischt werden, um dadurch Modulmeßwerte von Modulparametern, d. h. hydraulisches Modul HM, Silikamodul SM und Eisenmodul IM, einer Rohmaterialmischung zu erhalten; ermittelt sie die Modulschätzwerte auf der Ausgangsseite des Mahlwerks während der Probenentnahme aus den momentanen Entnahmemengen der Rohmaterialien, einem Mahlwerkdurchgangs- Charakteristikmodell, einem Rohmaterial-Bestandteilgehalt-Meßinstrumentdurchgangs-Charakteristikmodell und voreingestellten Bestandteilgehalten der zu mischenden Rohmaterialien; berechnet sie die Modulabweichwerte aus den Differenzen zwischen den Modulschätzwerten und den Modulmeßwerten; addiert sie Werte, die man durch den Durchlauf der Modulabweichwerte durch ein Rauschentfernfilter erhält, zu zukünftigen Modulwerten auf der Ausgangsseite des Mahlwerks, die aus den momentanen Entnahmemengen der Rohmaterialien und den voreingestellten Bestandteilgehalten der zu mischenden Rohmaterialien berechnet werden, um dadurch die vorhergesagten Modulwerte für die Verwendung bei der Berechnung der aktualisierten Entnahmemengen zu bestimmen; und stellt sie die vorhergesagten Modulwerte ein, um vorbestimmten Sollwerten zu folgen, während ein Ausgleich unter den Modulwerten der zahlreichen Modulparameter wie auch die Kapazitäten der Zuführeinrichtungen der zu mischenden Rohmaterialien berücksichtigt wird, um dadurch die aktualisierten Entnahmemengen der Rohmaterialien zu berechnen.
Wenn die geschätzten Werte der Bestandteile der zu mischenden Rohmaterialien von den tatsächlichen Werten abweichen, werden somit diese Abweichungen als Abweichungen zwischen den Modulmeßwerten und den Modulschätzwerten genommen. Diese Abweichungen (Modulabweichwerte) spiegeln sich in der Korrektur der zukünftigen Modulwerte wider, die auf der Basis der Schätzwerte der Bestandteile der zu mischenden Rohmaterialien errechnet werden. Durch diese Maßnahme, können die Abweichungen aufgelöst werden.
Beim Berechnen der aktualisierten Entnahmemengen werden die Gegenstände mit den Kapazitäten der Zuführeinrichtungen formuliert, die als positiv betrachtet werden. Unter diesen Umständen werden Formeln zum Lösen der mathematischen Programmierprobleme verwendet. Selbst wenn die Zusammensetzungen der Rohmaterialien in großem Maße variieren, d. h. wenn bestimmte Bestandteile der Rohmaterialien deutlich variieren, wird es demzufolge möglich, die aktualisierten Entnahmemengen zu berechnen, die in den Bereich der Kapazitäten der Zuführeinrichtungen fallen. Dadurch können Lösungen (Rohmaterialentnahmemengen) gefunden werden, die die formulierten Bedingungen erfüllen, selbst wenn die Zahl der zugeführten Rohmaterialien größer oder kleiner als die Zahl der zuvor erwähnten simultanen Gleichungen ist.
Beim Berechnen der aktualisierten Entnahmemengen wird der Gewichtseinstellparameter eines großen Wertes auf einen beliebigen der Modulparameter (hydraulischer Modul HM, Silikamodul SM, Eisenmodul IM) angewendet, dessen Übereinstimmung mit dem entsprechenden Sollwert verstärkt werden soll. Dadurch wird eine intuitive Einstellung möglich. Wenn abrupte Änderungen in den aktualisierten Rohmaterialentnahmemengen vermieden werden sollen, werden große Werte für die Gewichtseinstellparameter für die Zuführeinrichtungen eingestellt, wodurch derartige abrupte Änderungen vermieden werden können.
Beim Verfahren zum Steuern des Mischens eines Rohmaterials für Zement werden die Einstellungen, um die Werte der unterschiedlichen Modulparameter in Übereinstimmung mit ihren Sollwerten zu bringen, und die Einstellungen zum Unterdrücken plötzlicher Änderungen bei den Zuführeinrichtungen im Gang des Verfahrens ausgeführt. Selbst wenn ein Störung auftritt, kann somit eine prompte Aktion beim Mischen der Rohmaterialien für Zement vorgenommen werden.
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise abgeändert werden kann. Derartige Abänderungen werden nicht als Abweichung vom Geist und vom Geltungsbereich der Erfindung erachtet, und alle derartigen Veränderungen sollen, wie es dem Fachmann verständlich sein wird im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche liegen.

Bezugszeichenliste

1, 2 - Vorratsbehälter
3, 4 - Zuführeinrichtung
5 - Förderband
6 - Pulverisierungsmahlwerk
7 - Kübelaufzug
8 - Siebeinrichtung
9 - Bestandteilauswertungseinrichtung
10 - Computer
11, 12 - Entnahmemengedetektor
13 - Modulsoftwerte
14 - Modulumwandlung
15 - Modulmeßwerte
16 - Schätze Bestandteils der Rohmaterialien
17 - Löse simultane Gleichungen, um Rohmaterialentnahmemengen zu berechnen
18 - Rohmaterialentnahmengen
19 - Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien
20 - Schätzwerte der Bestandteilgehalte von Rohmaterialien
21 - Abweichungen zwischen Softwerten und Istwerten
22 - Modulschätzwerte
23 - Bestandteilauswertungsdurchgangs-Charakteristikmodell
24 - Mahlwerkdurchgangs-Charakteristikmodell
25 - Modulumwandlung
26 - Rohmaterialentnahmemenge-Berechnungsvorrichtung
27 - vorhergesagte Modulwerte
28 - Zukünftige Modulwerte
29 - Rauschentfernungsfilter
30 - Modulabweichwerte

Claims

1. Verfahren zum Steuern des Mischens von Rohmaterialien für Zement, enthaltend:

Messen der Bestandteilgehalte eines Probematerials, das man an der Ausgangsseite eine Mahlwerks erhält, in dem Rohmaterialien für Zementgemischt werden, um dadurch Modulmeßwerte von Modulparametern einer Rohmaterialmischung zu erzeugen;

Ermitteln von Modulschätzwerten der Bestandteilgehalte an der Ausgangsseite des Mahlwerks während der Probenentnahme auf der Basis von momentanen Entnahmemengen der Rohmaterialien, eines Charakteristikmodells einer Pulverisierungsvorrichtung (6), eines Charakteristikmodells einer Bestandteilauswertungseinrichtung (9) und voreingestellter Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien;

Berechnen von Modulabweichwerten auf der Basis von Differenzen zwischen den Modulschätzwerten und den Modulmeßwerten;

Addieren von Werten, die man durch den Durchlauf der Modulabweichwerte durch ein Rauschentfernungsfilter erhält, zu zukünftigen Modulwerten der Bestandteilgehalte an der Ausgangsseite des Mahlwerks, die durch die momentanen Entnahmemengen der Rohmaterialien und die voreingestellten Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien errechnet werden, um damit vorhergesagte Modulwerte zum Berechnen aktualisierter Entnahmemengen zu ermitteln; und

Einstellen der vorhergesagten Modulwerte, um vorbestimmten Zielwerten zu folgen, während ein Ausgleich zwischen den Modulwerten der zahlreichen Modulparameter wie auch die Kapazitäten der Zuführeinrichtungen der zu mischenden Rohmaterialien berücksichtigt wird, um dadurch die aktualisierten Entnahmemengen der Rohmaterialien zu berechnen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Einstellung, um die Werte der unterschiedlichen Modulparameter in Übereinstimmung mit ihren Sollwerten zu bringen, und die Einstellung zum Unterdrücken plötzlicher Änderungen der Zuführeinrichtungen im Verlauf des Verfahrens durchgeführt werden.

3. Vorrichtung zum Steuern des Mischens von Rohmaterialien für Zement, die enthält:

eine Meßeinheit, die Bestandteilgehalte eines Probematerials mißt, das man an einer Ausgangsseite eines Mahlwerks erhält, in dem Rohmaterialien für Zement gemischt werden, um Modulmeßwerte von Modulparametern einer Rohmaterialmischung zu erhalten;

eine Ermittlungseinheit, die Modulschätzwerte der Bestandteilgehalte an der Ausgangsseite des Mahlwerks auf der Basis der momentanen Entnahmemengen der Rohmaterialien, eines Charakteristikmodells der Pulverisierungsvorrichtung (6), eines Charakteristikmodells der Bestandteilauswertungseinrichturig (9) und voreingestellter Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien ermittelt;

eine Berechnungseinheit, die Modulabweichwerte auf der Basis der Differenzen zwischen den geschätzten Modulwerten und den gemessenen Modulwerten berechnet;

eine Addiereinheit, die Werte, die man durch den Durchlauf der Modulabweichwerte durch ein Rauschentfernungsfilter erhält, zu zukünftigen Modulwerten der Bestandteilgehalte an der Ausgangsseite des Mahlwerks addiert, die durch die momentanen Entnahmemengen der Rohmaterialien und die voreingestellten Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien berechnet werden, um vorhergesagte Modulwerte für die Berechnung der aktualisierten Entnahmemengen zu ermitteln; und

eine Steuereinheit, die die aktualisierten Entnahmemengen der Rohmaterialien auf der Basis von Informationen aus der Meßeinheit, der Ermittlungseinheit, der Berechnungseinheit und der Addiereinheit berechnet, wobei

die Steuereinheit die vorhergesagten Modulwerte einstellt, um vorbestimmten Sollwerten zu folgen, während die Ausgleichsmenge zwischen den Modulwerten der zahlreichen Modulparameter und die Kapazitäten der Zuführeinrichtungen der zu mischenden Rohmaterialien berücksichtigt werden, um die aktualisierten Entnahmemengen der Rohmaterialien zu berechnen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Modulparameter wenigstens einen hydraulischen Modul, einen Silikamodul oder einen Eisenmodul enthalten.

5. System nach Anspruch 3, dem die Modulparameter wenigstens einen hydraulischen Modul, einen Silikamodul oder einen Eisenmodul enthalten.

6. Verfahren zum Aktualisieren von Entnahmemangen von Rohmaterialien für Zement, enthaltend:

Messen tatsächlicher Modulwerte von Bestandteilgehalten in einer Mischung von Rohmaterialien;

Ermitteln von Schätzwerten der Bestandteilgehalte auf der Basis momentaner Entnahmemengen der Rohmaterialien;

Berechnen von Modulabweichwerten auf der Basis der tatsächlichen Modulmeßwerte und der ermittelten Modulschätzwerte;

Berechnen zukünftiger Modulwerte auf der Basis der momentanen Entnahmemengen der Rohmaterialien und der vorbestimmten Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien;

Berechnen vorhergesagter Modulwerte auf der Basis der berechneten Modulabweichwerte und der berechneten zukünftigen Modulwerte; und

Aktualisieren von Entnahmemengen der Rohmaterialien auf der Basis der vorhergesagten Modulwerte und der vorbestimmten Modulsollwerte derart, daß die vorhergesagten Modulwerte mit den vorbestimmten Modulsollwertenübereinstimmen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Modulmeßwerte wenigstens einen hydraulischen Modul, einen Silikamodul oder einen Eisenmodul enthalten.

8. Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin enthaltend:

Entfernen von Rauschen aus den berechneten Modulabweichwerten vor der Berechnung der vorhergesagten Modulwerte.

9. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Ermittlungsschritt den Schritt zum Ermitteln der Modulschätzwerte auf der Basis der vorbestimmten Bestandteilgehalte der zu mischenden Rohmaterialien und eines Mahlwerkdurchgangs- Charakteristikmodells beinhaltet.

10. Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin enthaltend:

fortwährendes Aktualisierten der Entnahmemengen durch die aktualisierten Entnahmemengen als momentane Entnahmemengen, um die Modulschätzwerte und die zukünftigen Modulwerte zu berechnen.