ИИ в производстве цемента: где он окупается и что заводским командам следует проверить в первую очередь

Печь предварительного нагрева производительностью 5000 т/день, температура зоны обжига которой между сменами меняется на 25–30 °C, редко является проблемой дисциплины в диспетчерской. Обычно это проблема с данными и исполнительными механизмами, и именно для решения этой проблемы был создан искусственный интеллект в производстве цемента.

Первый вывод: ИИ быстрее всего окупается благодаря стабильности печи, производительности мельницы и графику технического обслуживания. Эти три области уже оборудованы приборами, их потери измеряются в ккал и кВтч, и оператор может принять или отклонить рекомендацию в течение нескольких секунд.

Далее следует то, что инженер завода или покупатель проекта должен проверить, прежде чем что-либо подписывать.

Контент

1 Где деньги возвращаются в первую очередь
2 Управление печью: цель наивысшей ценности
- 2.1 Что на самом деле меняет модель
- 2.2 Проверка машины перед алгоритмом
3 Измельчение: где выигрывается или теряется электроэнергия
4 Прогнозируемое обслуживание живет или умирает в цикле принятия решений
5 Выбросы, альтернативные виды топлива и минимальный уровень соответствия
6 Что ИИ не может исправить
7 Определение объема первого проекта, пережившего передачу

Где деньги возвращаются в первую очередь

Три условия отделяют проект, показывающий результаты уже через год, от проекта, который незаметно исчезает после отчета о вводе в эксплуатацию. Потери уже должны быть измеримы по топливу, мощности или времени простоя. Управляемые переменные должны быть доступны через существующий уровень управления. А персонал завода должен иметь возможность переобучить модель, не дожидаясь удаленной команды по анализу данных.

Оценка окупаемости предполагает работающее оборудование, механически исправную печь и достоверные лабораторные данные; Плохое состояние оборудования делает недействительной каждую строку ниже.
Вариант использования	Что движется система	Данные, от которых это зависит	Реалистичный горизонт	Самая распространенная поломка
Контроль зоны горения печи	Уголь, подача, внутренний вентилятор, скорость печи	Сканирование корпуса, свободная известь, O2, NOx, крутящий момент	6–12 месяцев	Модель следует за дрейфом датчика, а не за физикой процессов
Оптимизация загрузки мельницы	Подача, давление роликов, скорость сепаратора, вода	Мощность двигателя, перепад давления, Блейна	3–9 месяцев	Изношенные вкладыши создают шум при погоне за моделью.
Прогностическое обслуживание	Сроки выполнения заказа и запасные части	Вибрация, анализ масла, температура подшипников	9–18 месяцев	Оповещение об усталости из-за слишком жестких порогов
Дозирование аммиака SNCR	Расход реагента на уровень впрыска	Анализатор NOx, температурный профиль	3–6 месяцев	Пределы соответствия меняются в середине проекта
Альтернативное смешивание топлива	Соотношение смеси и точка подачи	Теплотворная способность, влага, хлор	6–15 месяцев	Вариативность топлива опережает обновления моделей

Управление печью: цель наивысшей ценности

Что на самом деле меняет модель

Ожидается, что печь с подогревателем будет поддерживать температуру в зоне обжига около 1400–1500 ° C и содержание свободной извести примерно от 0,8% до 1,5%, в то время как лабораторный результат, подтверждающий наличие свободной извести, будет получен через 30–60 минут после изготовления клинкера. Устранение задержки является основной задачей. Используя тепловизионное изображение корпуса печи, крутящий момент печи, O2, NOx и температуру вторичного воздуха, модель может прогнозировать наличие свободной извести на 20–40 минут вперед и регулировать уголь, подачу и скорость печи в пределах ограничений, установленных инженером-технологом.

Цели, заслуживающие внимания: снижение удельного расхода тепла на 1–3 %, снижение стандартного отклонения свободной извести на 30–50 % и меньшее количество аварийных остановок, вызванных нестабильным покрытием. Относитесь к этим цифрам как к форме выгоды, а не как к обещанию.

Проверка машины перед алгоритмом

Адаптивный контроллер не может компенсировать перекос печи, овальный корпус, растрескивание огнеупора или угольную мельницу, которая реагирует с опозданием на несколько минут. Когда профиль температуры оболочки меняется по механическим причинам, модель запоминает неверную пару причинно-следственных связей и берет на себя вину за результат. Сначала проверьте соосность, зазор опорного кольца и состояние огнеупора. Основы оптимизация работы вращающейся печи заслуживают рассмотрения вместе с любым предложением по программному обеспечению, поскольку контроллер может работать только с заданным ему процессом.

Вращающаяся печь Вращающаяся печь является основным оборудованием для обжига цементного клинкера и в основном используется в химической, металлургической и других отраслях промышленности. Вращающаяся печь для обжига... Посмотреть продукт →

Измельчение: где выигрывается или теряется электроэнергия

На измельчение уходит примерно 30–40% электроэнергии завода, а цементный или сырьевой завод обычно является крупнейшим потребителем на объекте. При одинаковой крупности продукта удельная мощность вертикальной валковой мельницы может изменяться на 10–15 % в зависимости от стабильности слоя, расхода газа и настроек сепаратора — разброс достаточно большой, чтобы во много раз окупить затраты на оборудование.

Скорость подачи и консистенция смеси
Давление роликов в зависимости от толщины слоя
Скорость сепаратора, которая меняет тонкость по отношению к кВтч на тонну
Закачка воды для устойчивости пласта на VRM
Расход мельничного газа и положение заслонки

Потолок механический. Изношенные футеровки стола и роликов, поврежденное кольцо сопла или утечки воздуха на входе в мельницу повышают удельную мощность, и ни один алгоритм не компенсирует эту потерю. Если удельная мощность изменилась на 8% за два года без каких-либо изменений в продукте, ответ заключается в твердом покрытии, а не в программном обеспечении.

Цементная мельница Функция цементной мельницы заключается в измельчении измельченного цементного клинкера, гипса, шлака и другого сырья до заданной крупности с помощью механической силы с образованием цемента... Посмотреть продукт →

Прогнозируемое обслуживание живет или умирает в цикле принятия решений

Незапланированные остановки на цементном заводе происходят из короткого списка видов отказов, и о большинстве из них объявляют за несколько недель. Полезную систему от игнорируемой отличает не модель, а то, что происходит после предупреждения.

Вибрация коробок передач и роликовых подшипников мельниц, приводов печей и вентиляторов, преждевременное устранение точечной коррозии и растрескивания.
Анализ масла через фиксированные интервалы времени, отслеживание тенденций содержания воды, железа и вязкости.
Сканирование температуры корпуса, которое отслеживает износ огнеупоров и потерю покрытия.
Перепад давления на фильтре и ток вентилятора, которые сигнализируют о повреждении мешка до выброса пыли.

Сначала назовите режимы отказа, затем выберите датчики, а не наоборот. Слишком жесткие пороговые значения приводят к утомлению бдительности в течение месяца; установлен слишком свободно, и ничего не обнаруживается. В любом случае оповещение, которое никогда не становится рабочим заданием, — это хобби, а не обслуживание.

Выбросы, альтернативные виды топлива и минимальный уровень соответствия

Дозирование аммиака SNCR является одной из самых чистых задач AI на цементном заводе, поскольку компромисс очевиден: слишком большое количество реагента приводит к потере аммиака и приводит к проскальзыванию, слишком малое количество нарушает предел NOx. Модель, которая считывает профиль температуры и анализатор дымовой трубы, может поддерживать этот предел с меньшим количеством реагента, чем при фиксированной кривой дозирования, и реагирует на сбои в работе печи быстрее, чем оператор, наблюдающий за тремя экранами.

Альтернативные виды топлива усложняют проблему. Топливо, полученное из отходов, различается по теплотворной способности, влажности, хлору и размеру частиц каждый час, и печь должна компенсировать эту изменчивость в декарбонизаторе. Управление смешиванием, выбор точки подачи и предварительная обработка — все это имеет значение, но уровень управления — это то, что удерживает процесс от раскачивания. Оборудование для очистки дымовых газов и стратегия контроля должны определяться вместе, а не приобретаться как два отдельных решения.

Desulfurization and denitrification of electric power

Десульфурация и денитрификация электроэнергии Уголь, добываемый тепловыми электростанциями, будет производить большое количество отходящих газов, содержащих серу и нитратный дым, которые будут выбрасываться в атмосферу и... Посмотреть продукт →

Что ИИ не может исправить

Стоит прямо сказать о пробелах, потому что поставщики редко бывают такими.

Механическое состояние: изношены вкладыши, овальная оболочка, негерметичные прокладки, заклинившие амортизаторы.
Приборы: отсутствуют, неправильно размещены или некалиброваны датчики, а также метки без надежных временных меток.
Лабораторная дисциплина: данные по свободной извести, Блейну, влажности и теплотворной способности, которые поступают с опозданием или непоследовательно.
Проект процесса: кальцинатор с коротким временем пребывания или охладитель, который не может регенерировать достаточное количество вторичного воздуха.

В каждом случае деньги лучше потратить в первую очередь на ремонт, КИП или технологические работы. ИИ усиливает хорошо отлаженный процесс и столь же эффективно усиливает небрежный.

Определение объема первого проекта, пережившего передачу

Выбирайте одно подразделение, а не общезаводскую платформу. Единственная печь или мельница с четкой базовой линией лучше, чем установка, которой никто не владеет.
Перед началом испытаний запишите приемочное испытание в виде числа: удельный расход тепла, кВтч на тонну, или стандартное отклонение свободной извести, измеренное относительно определенного базового периода.
Проверьте сквозной путь данных, включая частоту дискретизации и согласованность времени между РСУ, лабораторной системой и анализаторами.
Определите полномочия системы. Какие теги он может перемещать самостоятельно, а какие требуют подтверждения оператора? Запишите это перед первой сменой.
Спланируйте передачу. Переобучение, настройка сигнализации и документация относятся к контракту, а не к отдельному году поддержки.
Выстроить механическую опору для того же окна отключения. Корпуса печей, венцовые шестерни, шлифовальные столы и сосуды под давлением требуют тяжелой механической обработки и термообработки, что является вопросом возможностей, а не программного обеспечения — вид работ, выполняемых в цехах с большие вертикальные токарные станки, зубофрезерные станки и печи для отжига .

Проекты чаще всего терпят неудачу на четвертом этапе, когда система установлена, но никто не договорился, кто будет действовать по ее результатам.

Практический тест прост. Если вы не можете назвать потери в единице измерения, по которой вы уже выставили счет — ккал на килограмм клинкера, кВтч на тонну цемента, часы незапланированной остановки — вы еще не готовы к ИИ, а контрольно-измерительные приборы и механический ремонт — честный первый шаг.

Если вы можете это назвать, описанные выше проекты возвращают деньги примерно за восемнадцать месяцев. Начните с печи, измерьте честно, и пусть второй проект будет выбран по данным первого.