专利名称：一种多品种焦炭筛分非线性控制装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种筛分处理装置和方法，尤其涉及一种焦炭筛分控制装置和方法。
背景技术：
在现代化大型冶金企业中，高炉使用的入炉焦炭须通过筛分处理来提高焦炭筛分质量已成为一种不可或缺的有效手段，焦炭筛分效率的高低、稳定会直接影响高炉的稳定
与高产。目前，在涉及高炉焦炭筛分控制技术领域内，常用的是采用手动定式化的焦炭筛 分控制方法，即PLC (可编程序控制器)依据稳定的高炉焦炭原料质量信息设定单位时间通过入炉焦炭的吨位数(或称为焦炭给定重量)，手动调整筛分调节控制器(PID)，调节料流闸门的开度和振动筛的振动频率初始时全开料流闸门，振动筛全频振动，当达到设定的单位时间通过入炉焦炭的吨位数的95%时，关小料流闸门，当达到设定的单位时间通过入炉焦炭的吨位数100%时,关闭料流闸门,振动筛停止振动。上述手动定式化的焦炭筛分控制方法中，料流闸门的开度和振动筛的振动频率大小取决于根据稳定的焦炭原料质量信息而设定的单位时间通过入炉焦炭的吨位数。然而，在实际生产过程中，越来越多的企业采购的焦炭原料品种、规格、产地呈多样化，导致高炉焦炭原料质量波动大。鉴于焦炭原料的强度、粒度、水分等质量要素的变量均会直接影响焦炭筛分效率，显而易见，当高炉焦炭原料质量要素发生变化的情况下，现有的手动定式化的焦炭筛分控制方法缺乏对应的实时控制手段，其必然导致焦炭筛分质量不稳定，严重影响闻炉的稳定与闻广，还会因为返焦过多，造成生广成本的提闻、能源消耗的增大。
发明内容
本发明的目的是提供一种多品种焦炭筛分非线性控制装置和方法，采用该装置和方法能够根据焦炭的不同品种和质量，实时调整筛分调节控制器，进而实时调节料流闸门开度和振动筛振动频率，以获得稳定和闻效的焦炭筛分效率，满足闻炉稳定、闻广的要求，降低生产成本。本发明根据上述发明目的，提供了一种多品种焦炭筛分非线性控制装置，其与一料流阀门和一振动筛分别连接，该多品种焦炭筛分非线性控制装置包括一振动筛控制调节器，其与所述料流阀门和振动筛分别连接，控制料流阀门的开度和振动筛的振动频率；一 PLC，其与所述振动筛控制调节器连接，向其输送控制信号；一模糊控制模块，其包括一数据采集子模块，一焦炭质量评价子模块，一专家库，一模糊推理子模块和一数据输出子模块，其中所述数据采集子模块采集焦炭的原料信息，并将该原料信息传输至所述子焦炭质量评价模块；所述焦炭质量评价子模块根据所述原料信息对焦炭进行评价，并将评价等级输出；所述专家库内存储有一定范围的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值;所述模糊推理子模块根据焦炭质量评价子模块输出的不同评价等级，从专家库内选取不同的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值与评价等级进行匹配，并将匹配结果输出至所述数据输出子模块；所述数据输出子模块与所述PLC连接，其接收模糊推理子模块的匹配结果，并将其传输至所述PLC。所述专家库内存储的焦炭流量控制值为260_350t/h，闸门开度控制值为70% -95%，振动频率控制值为670-960HZ。
相应地，本发明还提供了采用该多品种焦炭筛分非线性控制装置进行非线性控制的方法，其包括下列步骤(I)数据采集子模块采集当前批次焦炭的原料信息，所述原料信息包括粒度；(2)焦炭质量评价子模块根据原料信息，将焦炭质量评价为A、B、C、D和E五个等级，并将评价结果输出，其中A等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例> 80% ；B等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为70% -79%;C等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为60% -69% ；D等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为50% -59% ；E等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为40% -49% ;所述a级颗粒的粒度为25-40mm ；(3)模糊推理子模块根据接收到的评价结果，将其与不同的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值与评价等级进行匹配，其中A等级匹配模糊推理子模块根据接收到的评价结果，将其与不同的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值与评价等级进行匹配，其中A等级匹配焦炭流量控制值330-350t/h，闸门开度控制值89% -95%，振动频率控制值670-700Hz ;B等级匹配焦炭流量控制值310_329t/h，闸门开度控制值83% -88%，振动频率控制值701-750HZ ；C等级匹配焦炭流量控制值290_309t/h,闸门开度控制值为78% -82%，振动频率控制值751-810HZ ；D等级匹配焦炭流量控制值274-289t/h，闸门开度控制值74% -77%，振动频率控制值809_880Hz ;E等级匹配焦炭流量控制值260-273t/h，闸门开度控制值70% -73%，振动频率控制值881_960Hz ；(4)数据输出子模块将对应的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值传输给PLC，由PLC向振动筛控制调节器发出控制信号，再由振动筛控制调节器调节料流阀门的开度和振动筛的振动频率，使其达到控制目标。需要说明的是，焦炭流量控制值是与闸门开度控制值和振动频率控制值相关的，焦炭流量控制值是通过调节闸门开度和振动频率实现的。本发明所述的多品种焦炭筛分非线性控制装置和方法通过采用上述技术方案，能够根据不同种类和品质的焦炭原料的特性，实时检测、判别焦炭原料信息，进而采取对应的控制方法，采用本发明所述的技术方案能够使焦炭的筛分效率达到且稳定在85%以上。
图I是本发明所述的多品种焦炭筛分非线性控制装置的结构框图。
图2是本发明所述的多品种焦炭筛分非线性控制装置的流程图。
具体实施例方式如图I所示，本实施例中，多品种焦炭筛分非线性控制装置与料流阀门和7振动筛5分别连接，焦炭从焦炭料槽4送出。该多品种焦炭筛分非线性控制装置包括振动筛控制调节器(PID) 3，其与料流阀门7和振动筛5分别连接，控制料流阀门7的开度和振动筛5的振动频率；PLC1与振动筛控制调节器3连接，向其输送控制信号，此外PLCl还与电子称6连接，接收电子称6称量焦炭的流量值；模糊控制模块2包括数据采集子模块、焦炭质量评价子模块、专家库、模糊推理子模块和数据输出子模块，其中数据采集子模块采集焦炭的原料信息，并将该原料信息传输至所述子焦炭质量评价模块，焦炭质量评价子模块根据原料信息对焦炭进行评价，并将评价等级输出，专家库内存储有一定范围的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值，模糊推理子模块根据焦炭质量评价子模块输出的不同评价等级，从专家库内选取不同的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值与评 价等级进行匹配，并将匹配结果输出至数据输出子模块，数据输出子模块将其接收自模糊推理子模块的匹配结果传输至给PLC1，由PLCl传输给振动筛控制调节器3，再由振动筛控制调节器3调节料流阀门7的开度和振动筛5的振动频率，从而完成实时控制。采用如图I所示的装置按照图2所示的步骤进行控制(I)数据采集子模块采集当前批次焦炭的原料信息，所述原料信息包括粒度、强度和水分；(2)焦炭质量评价子模块根据原料信息，将焦炭质量评价为A、B、C、D和E五个评价等级，并将评价结果输出，其中A等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例> 80% ；B等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为70% -79%；C等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为60% -69% ；D等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为50% -59% ；E等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为40% -49% ;所述a级颗粒的粒度为25-40mm ；(3)模糊推理子模块根据接收到的评价结果，将其与不同的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值与评价等级进行匹配，其中A等级匹配模糊推理子模块根据接收到的评价结果，将其与不同的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值与评价等级进行匹配，其中A等级匹配焦炭流量控制值330-350t/h，闸门开度控制值89% -95%,振动频率控制值670-700Hz ；B等级匹配焦炭流量控制值310_329t/h，闸门开度控制值83% -88%，振动频率控制值701-750HZ ；C等级匹配焦炭流量控制值290_309t/h,闸门开度控制值为78% -82%，振动频率控制值751-810HZ ；D等级匹配焦炭流量控制值274-289t/h，闸门开度控制值74% -77%,振动频率控制值809_880Hz ；E等级匹配焦炭流量控制值260-273t/h，闸门开度控制值70% -73%，振动频率控制值881_960Hz ；(4)数据输出子模块将对应的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值传输给PLC，由PLC向振动筛控制调节器发出控制信号，再由振动筛控制调节器调节料流阀门的开度和振动筛的振动频率，使其达到控制目标。表I列出了本案实施例1-3中采集到的焦炭原料信息以及与之相匹配的控制参数，并列出了最终测得的筛分综合效率。
表I.
权利要求
1.一种多品种焦炭筛分非线性控制装置，其与一料流阀门和一振动筛分别连接，其特征在于，包括 一振动筛控制调节器，其与所述料流阀门和振动筛分别连接，控制料流阀门的开度和振动筛的振动频率； 一 PLC，其与所述振动筛控制调节器连接，向其输送控制信号； 一模糊控制模块，其包括一数据采集子模块，一焦炭质量评价子模块，一专家库，一模糊推理子模块和一数据输出子模块，其中 所述数据采集子模块采集焦炭的原料信息，并将该原料信息传输至所述子焦炭质量评价模块； 所述焦炭质量评价子模块根据所述原料信息对焦炭进行评价，并将评价等级输出； 所述专家库内存储有一定范围的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值； 所述模糊推理子模块根据焦炭质量评价子模块输出的不同评价等级，从专家库内选取不同的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值与评价等级进行匹配，并将匹配结果输出至所述数据输出子模块； 所述数据输出子模块与所述PLC连接，其接收模糊推理子模块的匹配结果，并将其传输至所述PLC。
2.如权利要求I所述的多品种焦炭筛分非线性控制装置，其特征在于，所述专家库内存储的焦炭流量控制值为260-350t/h，闸门开度控制值为70% -95%，振动频率控制值为670-960Hz。
3.采用如权利要求I所述的多品种焦炭筛分非线性控制装置进行非线性控制的方法，其特征在于，包括下列步骤 (1)数据采集子模块采集当前批次焦炭的原料信息，所述原料信息包括粒度； (2)焦炭质量评价子模块根据原料信息，将焦炭质量评价为A、B、C、D和E五个等级，并将评价结果输出，其中A等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例> 80% ;B等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为70% -79% ；C等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为60% -69% ；D等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为50% -59% ；E等级对应的原料信息为a级颗粒占总颗粒的比例为40% -49% ;所述a级颗粒的粒度为25-40mm ； (3)模糊推理子模块根据接收到的评价结果，将其与不同的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值与评价等级进行匹配，其中A等级匹配焦炭流量控制值330-350t/h,闸门开度控制值89% _95%，振动频率控制值670_700Hz ;B等级匹配焦炭流量控制值310-329t/h，闸门开度控制值83% -88%，振动频率控制值701_750Hz ；C等级匹配焦炭流量控制值290-309t/h，闸门开度控制值为78% -82%，振动频率控制值751_810Hz ；D等级匹配焦炭流量控制值274-289t/h，闸门开度控制值74 % -77 %，振动频率控制值809-880Hz ;E等级匹配焦炭流量控制值260-273t/h，闸门开度控制值70% -73 %，振动频率控制值 881-960HZ ； (4)数据输出子模块将对应的焦炭流量控制值、闸门开度控制值和振动频率控制值传输给PLC，由PLC向振动筛控制调节器发出控制信号，再由振动筛控制调节器调节料流阀门的开度和振动筛的振动频率，使其达到控制目标。
全文摘要
本发明公开了一种多品种焦炭筛分非线性控制装置，其包括一振动筛控制调节器，其与所述料流阀门和振动筛分别连接，控制料流阀门的开度和振动筛的振动频率；一PLC，其与所述振动筛控制调节器连接，向其输送控制信号；一模糊控制模块，该模糊控制模块包括一数据采集子模块。相应地，本发明还公开了一种多品种焦炭筛分非线性控制方法。采用本发明所述的技术方案，能够根据不同种类和品质的焦炭原料的特性，实时检测、判别焦炭原料信息，进而采取对应的控制方法，能够使焦炭的筛分效率达到且稳定在85％以上。
文档编号G05B19/04GK102799116SQ20111013589
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者何中炜, 江浩杰 申请人:宝山钢铁股份有限公司