При разработке автоматизированной системы управления печью обжига как единым агрегатом в обязательном порядке учитываются взаимные связи между данными процессами, которые накладываются друг на друга. Назначение системы автоматического регулирования состоит в обеспечении стабилизации качества обжига, снижении расхода топлива и ручного труда.
Различают следующие методы автоматизированного контроля и управления производством в зависимости от целей управления и возможности автоматизации:
- автоматизированный контроль технологического процесса;
- дистанционное диспетчерское управление технологическими процессами и агрегатами;
- автоматическое регулирование и автоматизированное управление.
Они и определяют основные мероприятия при проведении управления вращающейся печью:
- подбор оптимального химического и минералогического состава клинкера в сырьевой смеси, обеспечивающего необходимые условия для высокоэффективной работы печи и стабильности процесса;
- выбор рационального режима работы теплообменных устройств для интенсивного теплообмена и снижения потерь теплоты;
- отработка рационального режима сжигания топлива, обеспечивающего экономное его расходование и интенсивность высокотемпературных процессов;
- выбор оптимальных режимных параметров всей печной системы и отработка методов управления процессами.
Выделяют следующие технологические величины и переменные, характеризующие процесс обжига, которые используются при автоматическом контроле и управлении:
- температура и разрежение отходящих газов;
- температура материала по зонам печи (чаще всего измеряют температуру в зоне подогрева, кальцинирования и спекания);
- расход, температура, давление и калорийность газообразного топлива;
- гранулометрический состав клинкера;
- нагрузка на главном приводе печи;
- содержание СО2, О2, NOx и СО в отходящих газах.
На входе печи всегда имеются неконтролируемые возмущения, которые возникают из-за изменения свойств сырья, внешних условий либо других неучитываемых факторов. Для компенсации неконтролируемых возмущений, измеряются промежуточные переменные, такие как температуры по зонам печи, учитывается гранулометрия клинкера, то есть косвенно определяются показатели качества клинкера и отслеживаются значимые параметры технологического процесса.
Если переменные покидают интервал нормального протекания процесса, то это свидетельствует о нежелательных режимах, это требует управления всей системой. При этом в силу случайного характера возмущений измеряемые технологические величины являются стохастическими процессами. По результатам измерений рассчитывается необходимое количество тепла, изменяется тягодутьевой режим, либо корректируются другие управляющие воздействия для компенсирования этих возмущений. Соответственно управляющие воздействия как реакция на входные случайные изменения тоже будут носить стохастический характер, что позволяет применять методы статистической динамики для идентификации математической модели.