烧结机混合料自动加水装置及其控制方法
【专利摘要】烧结机混合料自动加水装置及其控制方法。本发明公开了一种烧结机混合料自动加水装置，该装置包括一混加水装置、二混加水装置、一混入料胶带、一次混合机、一混出料胶带、二次混合机、胶带机、烧结台车。一混入料胶带、一次混合机、一混出料胶带、二次混合机、胶带机和烧结台车依次连接，一混加水装置连接至一次混合机，二混加水装置连接至二次混合机。控制方法包括以下步骤：设定目标水分率；获取混合料原始水分率；跟踪下料量，并计算混合料的入料总量；根据目标水分率和原始水分率计算偏差水分率；计算预加水量；利用PID控制阀位输出。
【专利说明】
烧结机混合料自动加水装置及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及烧结机系统及其控制方法，更具体地说，涉及烧结机混合料自动加水装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]钢铁行业烧结过程是将铁矿粉、熔剂、燃料、代用品及返矿按一定比例组成混合料配以适量水分，于烧结机中烧结。在烧结过程中，上层烧结料中的水分在升温过程中蒸发成水蒸气。随着抽风，水蒸气开始在下层冷料表面冷凝形成过湿层。过湿层的透气性很差，阻碍燃烧和传热，致使烧结总管温度降低、负压升高、烧结缓慢，不仅影响烧结矿的质量，还影响生产效率。因此水分是影响钢铁行业烧结过程的重要因素之一。现烧结机混合料加水方法处于手动控制，具体是通过现场加水装置显示屏上的“上”“下”键来调节阀门开启度。控制加适量，由于人工加水方式掺杂了人为因素，不同操作者之间存在较大差异，易造成生产波动，不利于生产。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的烧结机加水需要手动控制的问题，本发明的目的是提供烧结机混合料自动加水装置及其控制方法。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]—种烧结机混合料自动加水装置，包括一混加水装置、二混加水装置、一混入料胶带、一次混合机、一混出料胶带、二次混合机、胶带机、烧结台车。一混入料胶带、一次混合机、一混出料胶带、二次混合机、胶带机和烧结台车依次连接，一混加水装置连接至一次混合机，二混加水装置连接至二次混合机。
[0006]根据本发明的一实施例，一混加水装置包括一混加水管、一混加水控制器、一混加水电动调节阀、一混加水切断阀、一混加水流量检测仪。一混加水管、一混加水电动调节阀、一混加水切断阀依次连接，一混加水流量检测仪设置于一混加水电动调节阀和一混加水切断阀之间的管线上。一混加水控制器接受一混加水流量检测仪的反馈数据，用以控制一混加水电动调节阀，一混加水切断阀连接一次混合机。
[0007]根据本发明的一实施例，一混加水控制器接收一混入料胶带的水分参数和一混出料胶带的水分参数。
[0008]根据本发明的一实施例，二混加水装置包括二混加水管、二混加水控制器、二混加水电动调节阀、二混加水切断阀、二混加水流量检测仪。二混加水管、二混加水电动调节阀、二混加水切断阀依次连接，二混加水流量检测仪设置于二混加水电动调节阀和二混加水切断阀之间的管线上。二混加水控制器接受二混加水流量检测仪的反馈数据，用以控制二混加水电动调节阀，二混加水切断阀连接二次混合机。
[0009]根据本发明的一实施例，二混加水控制器接收一混出料胶带的水分参数。
[0010]为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案:
[0011]—种烧结机混合料自动加水装置的控制方法，包括以下步骤:设定目标水分率；获取混合料原始水分率；跟踪下料量，并计算混合料的入料总量；根据目标水分率和原始水分率计算偏差水分率；计算预加水量；利用PID控制阀位输出。
[0012]根据本发明的一实施例，还包括:根据阀位输出检测输出水分；根据输出水分和目标水分率计算偏差并反馈至PID控制。
[0013]在上述技术方案中，本发明的烧结机混合料自动加水装置及其控制方法，不仅对混合料水分含量进行准确测定，且实现了水分的自动控制。该装置及控制方法的应用，促进了混合料水分稳定和生产过程的良性循环，有利于烧结矿产量与质量的提高，并减轻了劳动强度、提高了生产率、有利于烧结降耗，在冶金行业具有较大的推广应用价值。
【附图说明】
[0014]图1是本发明烧结机混合料自动加水装置的结构示意图；
[0015]图2是图1中加水控制器的结构示意图；
[0016]图3是本发明烧结机混合料自动加水装置控制方法的流程图；
[0017]图4是图3控制系统的逻辑示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0019]本发明目的在于提供一种烧结机混合料自动加水装置及控制方法，现以一次混合机目标水分率6 %、二次混合机目标水分率7 %为基准，实现在线测量与控制，当混料水分跟踪值偏离基准值时，会自动调整阀门大小输出，也就是改变供水量，确保烧结混合料水分的控制与目标值相近，为稳定烧结生产创造了良好的条件。
[0020]如图1所示，本发明公开一种烧结机混合料自动加水装置，包括一混加水装置、二混加水装置、一混入料胶带、一次混合机、一混出料胶带、二次混合机、胶带机、烧结台车。一混入料胶带、一次混合机、一混出料胶带、二次混合机、胶带机和烧结台车依次连接，一混加水装置连接至一次混合机，二混加水装置连接至二次混合机。
[0021]如图2所示，一混加水装置包括一混加水管、一混加水控制器FIC2201、一混加水电动调节阀FVI2201、一混加水切断阀FSV2202、一混加水流量检测仪PV2201、压力开关、电磁流量计、电动调节阀、切断阀、红外水分仪和PLC控制系统。
[0022]具体来说，一混加水管、一混加水电动调节阀FVI2201、一混加水切断阀FSV2202依次连接，一混加水流量检测仪PV2201设置于一混加水电动调节阀FVI2201和一混加水切断阀FSV2202之间的管线上。一混加水控制器FIC2201接受一混加水流量检测仪PV2201的反馈数据，用以控制一混加水电动调节阀FVI2201，一混加水切断阀FSV2202连接一次混合机。一混加水控制器FIC2201接收一混入料胶带的水分参数和一混出料胶带的水分参数。
[0023]一混加水装置通过工业以太网实现上位机与PLC控制器的连接，现场模拟量及开关量信号均采用信号电缆传输接入PLC。由PLC控制器完成现场设备联锁和模拟量的输入/输出处理、物料跟踪及PID控制算法的实现，并完成控制量的输出。
[0024]继续参照图2，同一混加水装置类似，二混加水装置包括二混加水管、二混加水控制器FIC2301、二混加水电动调节阀FVI2301、二混加水切断阀FSV2302、二混加水流量检测仪PV2303。二混加水管、二混加水电动调节阀FVI2301、二混加水切断阀FSV2302依次连接，二混加水流量检测仪PV2303设置于二混加水电动调节阀FVI2301和二混加水切断阀FSV2302之间的管线上。二混加水控制器FIC2301接受二混加水流量检测仪PV2303的反馈数据，用以控制二混加水电动调节阀FVI2301，二混加水切断阀FSV2302连接二次混合机。二混加水控制器FIC2301接收一混出料胶带的水分参数。
[0025]如图3所示，本发明还公开一种烧结机混合料自动加水装置的控制方法，其主要包括以下步骤:
[0026]步骤S1:设定目标水分率
[0027]步骤S2:获取混合料原始水分率
[0028]步骤S3:跟踪下料量
[0029]步骤S4:计算混合料的入料总量
[0030]步骤S5:根据目标水分率和原始水分率计算偏差水分率
[0031]步骤S6:计算预加水量
[0032]步骤S7:利用PID控制阀位输出
[0033]步骤S8:根据阀位输出检测输出水分
[0034]步骤S9:根据输出水分和目标水分率计算偏差并反馈至PID控制
[0035]通过上述步骤可以看出，混合料加水分两次，即一次混合加水和二次混合加水。其中，一次混合加水为主，其加水量较大；二次混合补充加水，仅起微调作用，其加水量较小。混合料所含水分由原始水量，预加水量和反馈修正水量三部分构成。其中，原始水量为混合料进入混合机前的水量，预加水量为前馈控制计算的粗加水量，反馈修正量是根据设定值与反馈值的偏差计算出的修正加水量(用于反馈控制)。
[0036]从图3可知，系统基本控制思路是:首先跟踪检测每台电子秤的下料量，计算出混合料的入筒(混合机)总重，然后根据每种原料的原始水分计算出入筒物料的含水总量(即原始水量)；其次根据上位机设定的目标水分进行总水量的计算，用计算出的总水量减去原始水量作为粗加水量(即预加水量)；最后根据红外水分仪的实测值与目标值进行偏差计算，通过PID控制调节阀位，实现加水控制的微调。
[0037]具体来说，一混加水为粗加水，其控制方式有“返馈”和“前馈+反馈”两种。当选择“反馈”控制时，以目标水分值作为设定值，以一混水分仪的检测值作为反馈构成单闭环控制。当选择“前馈+反馈”方式时，在单闭环反馈控制的基础上再增加一个前馈控制进行预加水。
[0038]此外，原始水分的获取也有两种方式:手动和跟踪。采用手动方式时，由操作员人工设定混合料原始水分值；采用跟踪方式时，则根据原料厂提供的原料水分进行跟踪并计算得到入筒前混合料水分。操作人员可根据实际生产情况选择合适的控制方式。另外，也可采用人工加水的方式，即操作人员根据混合机目标水分值和测量的混合料水分值，在上位机进行调节阀阀位设定来控制加水。由于人工加水方式掺杂了人为因素，不同操作者之间存在较大差异，易造成生产波动。因此，正常生产时基本上使用自动控制加水，只有当系统处于不稳定状态时，才将加水方式转入手动，由操作员直接设定加水量控制加水。
[0039]二混加水为微调加水，其加水量相对较小，但控制方式与一混加水类似。混合加水控制系统具有如下功能:加水压力的报警及联锁、过程数据的监控、数据归档、历史曲线图、声光报警等，其良好的人机界面为操作人员提供了人性化的人机对话。
[0040]下面通过一个实施例来进一步说明上述技术方案。
[0041 ] 水分自动调节系统现采用前馈加反馈控制。
[0042]a.前馈控制
[0043]系统启动时因为混合机内及其入料皮带上还有物料，混合机内需要迅速加水，否则机内物料会因为加水延迟而造成部分物料变干。此时，自控系统会根据混合机启动信号及其入料皮带秤的料量信号，现一混入料料量280t/h，自控系统判断混料系统启车瞬间，料量超过280t/h就迅速加水，二混同上。
[0044]如图4所示，迅速做出加水的反应，预加水量由入料量、水分估算值及工艺要求达到水分等参数决定，经PLC自动控制电动阀给水量。如一混入料胶带机瞬间停运，而混合机及出料皮带运行。此时自控系统会根据混合机的混料时间(混合机入料口到出料口混料时间)逐渐减小水量而后关闭电动阀，待一混入料皮带运行后，自控系统会根据入料皮带的启停信号及入料皮带下料点到混合机机头加水点的延时时间控制加水。二混同上。此方案能满足烧结混合料水分的在线检测和补加水量的自动控制需求，确保了烧结混合料系统最终水分含量(目标值)的控制范围。
[0045]b.反馈控制
[0046]将一混水流量取样管(电磁流量计)部件插入一混加水管内，检测出来信号用屏蔽电缆先送至隔离器输入端，隔离器输出端再送至Plc模拟量输入模块140AC104000端子上，经CPU处理后，转化成实际压力值也就是过程PV值，流量量程对应关系为0-10m3/h对应4-20MA，也就是现场一混加水管流量pv值为10m3/h，模拟量输入模块140AC104000端子上为20MA，现场显示流量pv值为5m3/h，plc模拟量输入模块140AC104000端子上应为12MA，这样就将现场加水流量信号转换为4-20ma电流信号送至PLC控制。
[0047]流量控制单元具体实施见图1至图4，控制分为自动控制和手动控制两种方式。手动控制即人为给定一个电动调节阀4-20MA电流信号，控制电动调节阀开度，此时查看一混加水管内加水流量PV值，如pv值大于sp值(见图1)，则要减少一混加水控制器mv输出值，如pv值小于sp值(见图1)，则要增大一混加水控制器mv输出值，最终pv过程值接近sp设定值。
[0048]在正常情况下都是自动方式下运行，自动控制即由计算机进行全自动控制，不需要进行人工干预，现一次混合机目标水分率6 %，修正系数为0.7%。通过跟踪每台电子秤的下料量，计算出混合料的入筒总重，现一混入料量为280t/h，通过水分仪检测出一混料入筒前水分率为4.6 %，为达到一混修正后目标水分率6.7%，现设定一混加水控制器SV设定值为6.5m3/h (根据工艺可调整)，系统锁定该值，此时PIC2201控制器op值会自动调整，相应电动调节阀会自动调节开度，对应一混加水管流量pv值自动跟随目标SP值(6.5m3/h)上下移动，最终PV值接近SP值也就是pv值在6.5m3/h下进行定量控制，从而确保一混加水管流量稳定受控。通过跟踪一混料出筒后在胶带机2上入料量为284t/h，水分率检测为6.79%达到验证。二混修正后目标水分率7.8%，其原理与一混调水原理相似。
[0049]本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【主权项】
1.一种烧结机混合料自动加水装置，其特征在于，包括: 一混加水装置、二混加水装置、一混入料胶带、一次混合机、一混出料胶带、二次混合机、胶带机、烧结台车； 所述一混入料胶带、一次混合机、一混出料胶带、二次混合机、胶带机和烧结台车依次连接，所述一混加水装置连接至所述一次混合机，所述二混加水装置连接至所述二次混合机。2.如权利要求1所述的烧结机混合料自动加水装置，其特征在于，所述一混加水装置包括: 一混加水管、一混加水控制器、一混加水电动调节阀、一混加水切断阀、一混加水流量检测仪； 所述一混加水管、一混加水电动调节阀、一混加水切断阀依次连接，所述一混加水流量检测仪设置于所述一混加水电动调节阀和一混加水切断阀之间的管线上； 所述一混加水控制器接受所述一混加水流量检测仪的反馈数据，用以控制所述一混加水电动调节阀； 所述一混加水切断阀连接所述一次混合机。3.如权利要求2所述的烧结机混合料自动加水装置，其特征在于，所述一混加水控制器接收一混入料胶带的水分参数和一混出料胶带的水分参数。4.如权利要求1所述的烧结机混合料自动加水装置，其特征在于，所述二混加水装置包括: 二混加水管、二混加水控制器、二混加水电动调节阀、二混加水切断阀、二混加水流量检测仪； 所述二混加水管、二混加水电动调节阀、二混加水切断阀依次连接，所述二混加水流量检测仪设置于所述二混加水电动调节阀和二混加水切断阀之间的管线上； 所述二混加水控制器接受所述二混加水流量检测仪的反馈数据，用以控制所述二混加水电动调节阀； 所述二混加水切断阀连接所述二次混合机。5.如权利要求4所述的烧结机混合料自动加水装置，其特征在于，所述二混加水控制器接收一混出料胶带的水分参数。6.一种烧结机混合料自动加水装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 设定目标水分率； 获取混合料原始水分率； 跟踪下料量，并计算混合料的入料总量； 根据所述目标水分率和原始水分率计算偏差水分率； 计算预加水量； 利用PID控制阀位输出。7.如权利要求6所述的烧结机混合料自动加水装置的控制方法，其特征在于，还包括: 根据所述阀位输出检测输出水分； 根据所述输出水分和目标水分率计算偏差并反馈至PID控制。
【文档编号】C22B1/16GK105986118SQ201510041796
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月27日
【发明人】侯时云
【申请人】宝钢不锈钢有限公司