一种实现自动倒罐的设计方法与流程

本发明涉及鱼雷罐倒灌控制，更具体地说，涉及一种实现自动倒罐的设计方法。

背景技术：

1、目前钢厂倒罐站出铁操作多为人工控制，鱼雷罐将铁水从铁厂运输到钢厂倒罐站后，人工将铁水罐指挥落到倒罐坑内的铁水车上，再由人工将铁水车打到相应的倒罐出铁位，然后连接鱼雷罐插头，通知摇炉室摇罐出铁人员进行手动摇罐出铁操作，观察铁水车上的重量，当重量达到目标出铁重量时，手动抬罐停止出铁。人工操作一方面对于出铁过程安全风险缺乏有效防控，信息沟通不到位容易发生铁水倒到倒罐坑洒铁事故，另一方面人员操作动作很多，工作强度较高，易忙中出错，不利于铁水出准率控制。

技术实现思路

1、1.发明要解决的技术问题

2、针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种实现自动倒罐的设计方法，本发明可以实现钢厂倒罐站进行自动倒罐出铁，摒弃倒罐出铁现场摇炉操作点位，提高炼钢厂智能化炼钢水平，对于出铁过程安全风险进行有效防控，能够解决信息沟通不到位容易发生铁水倒到倒罐坑洒铁事故，以及人员劳动强度较高，不利于出铁稳定控制问题，彻底改变人工经验式操作时成本高、劳动强度大的局面，让操作人员远离3d工作环境，降低劳动强度，具备两个倒罐坑同时出铁条件，实现本质安全和生产效率提高。

3、2.技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

5、本发明的一种实现自动倒罐的设计方法，包括鱼雷罐倾动变频控制，鱼雷罐倾动角度跟踪，铁流数值模拟及图像识别，铁流跟踪，铁包台车自动走行，铁包内铁水液位检测六大功能模块，其步骤为：

6、步骤一：铁水车停于起吊位；

7、步骤二：鱼雷罐受电插头连接成功；

8、步骤三：手动输入实际鱼雷罐内铁水重量；

9、步骤四：鱼雷罐倾动传动控制柜上电完成，准备就绪，自动条件满足；

10、步骤五：启动自动倒罐出铁后，铁水包车从起吊位运行至相应倒罐位；

11、步骤六：鱼雷罐倾动变频控制功能介入，鱼雷罐开始自动倾翻，同时鱼雷罐倾动角度跟踪功能对倾翻角度进行模拟计算跟踪；

12、步骤七：倾翻到对应角度，铁流开始出来，此时铁流数值模拟及图像识别功能对是否正常出铁进行判断，如尚无铁流流出，会进一步继续倾翻一定角度，待铁流正常后继续出铁；

13、步骤八：铁流跟踪功能对流速进行持续跟踪调整，按照低速→高速→低速全程控制出铁速度；

14、a)零位到初始出铁；

15、b)出铁成功后，进入低速倒罐阶段，当出铁重量超过需要倒入铁水重量的15％以后，进入高速出铁阶段，当出铁重量超过需要倒入铁水重量的80％后，将再次进入低速出铁阶段；

16、步骤九：原倒罐现场有人员观察监护实际铁流情况、铁水重量变化；

17、步骤十：出铁过程，铁包内铁水液位检测功能时刻对液面高度进行监控，防止铁水漫出事故发生，同时在出铁过程中，如有任何异常，可以直接通过操作任意一个操作台手柄，终止自动倒罐过程，或急停，鱼雷罐将停止倾动，待出铁重量达到目标出铁量后，鱼雷罐自动回正；

18、步骤十一：铁包台车自动走行功能介入，收到鱼雷罐回正限位信号后，铁包台车自动开出到起吊位，自动倒罐出铁完成。

19、进一步地，所述的鱼雷罐倾动变频控制通过鱼雷罐倾翻控制操作设备实现，分别为：集中操作室、集控中心倒罐操作台和集控中心hmi共三个操作地点。

20、进一步地，在控制鱼雷罐倾翻时，倾翻角度会在-180°到+180°的范围内变化。

21、进一步地，所述的铁流数值模拟及图像识别，通过在出铁口加装高清摄像头，增加铁流识别功能，出铁第一阶段：从垂直位到初始出铁角度，该阶段的作用判断出铁口是否堵塞；出铁第二阶段：初始低速出铁阶段，从铁水从出铁口正常流出开始，到设定重量的15％，出铁目标速度按200kg/s控制；出铁第三阶段：从设定重量的15％到80％，出铁速度为高速出铁阶段，出铁目标速度按380kg/s-800kg/s控制；出铁第四阶段：动设定重量的80％到100％，出铁速度为低速出铁阶段，出铁目标速度150kg/s控制；出铁第五阶段：出铁结束，回到垂直位；出铁第六阶段：铁水车驶到吊运位，自动倒罐过程结束。

22、进一步地，所述的铁流跟踪，通过铁流数值模拟及图像识别功能实时监测出铁过程铁流大小，跟踪实时流速，异常情况下的安全联锁控制。

23、进一步地，所述的铁流的计算：

24、在雷达液位计和铁包称重不发生异常偏差报警时，铁流的计算以铁包称重为依据；

25、

26、weightcurrent：为当前plc扫描周期下读取的铁水重量，单位kg；

27、weightlast：为上一个扫描周期下读取的铁水重量，单位kg；

28、scant：为plc扫描时间，单位s。

29、铁流流量计算采用加权平均值计算：

30、flowact＝flow1+flow2+......flow10

31、flowact：为最终计算的实际铁流量值；

32、flow1：为本周期内计算的流量；

33、flow2：为上个周期内计算的流量；

34、......

35、flow10：为前十个给周期内计算的铁流量；

36、在本次计算中，plc扫描周期为1s。

37、进一步地，所述的铁包台车自动走行，将铁水车的走行控制信号接入plc控制柜，倒罐坑下加装控制限位，程序加入控制逻辑及连锁，实现一级画面直接控制铁水车自动走行。

38、进一步地，所述的铁包内铁水液位检测，在倒罐坑上方除尘罩顶部开孔，安装雷达液位计，检测出铁过程液位高度，在plc控制程序里加入控制逻辑雷达液位信号为4-20ma模拟量信号，当plc检测到模拟量信号出现开路、短路、异常干扰等情况时，plc将判断出液位信号异常，自动倒罐将立即终止，鱼雷罐回零位；铁水包车称重系统、雷达液位计计算重量之间偏差异常：铁水包称量装置，有个实时重量，将在画面上显示，雷达液位计根据检测到的液位，将计算得到一个实际重量值，从出铁成功的起始角度，能测算出鱼雷罐内原有铁水重，上述两者重量，允许偏差一定的范围，该值可以在画面中输入，当这两者之间的偏差超过这个范围时，则自动倒罐立即终止，鱼雷罐回零位。

39、3.有益效果

40、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

41、本发明可以实现钢厂倒罐站进行自动倒罐出铁，摒弃倒罐出铁现场摇炉操作点位，提高炼钢厂智能化炼钢水平，对于出铁过程安全风险进行有效防控，能够解决信息沟通不到位容易发生铁水倒到倒罐坑洒铁事故，以及人员劳动强度较高，不利于出铁稳定控制问题，彻底改变人工经验式操作时成本高、劳动强度大的局面，让操作人员远离3d工作环境，降低劳动强度，具备两个倒罐坑同时出铁条件，实现本质安全和生产效率提高。

技术特征：

1.一种实现自动倒罐的设计方法，包括鱼雷罐倾动变频控制，鱼雷罐倾动角度跟踪，铁流数值模拟及图像识别，铁流跟踪，铁包台车自动走行，铁包内铁水液位检测六大功能模块，其特征在于：其步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种实现自动倒罐的设计方法，其特征在于：所述的鱼雷罐倾动变频控制通过鱼雷罐倾翻控制操作设备实现，分别为：集中操作室、集控中心倒罐操作台和集控中心hmi共三个操作地点。

3.根据权利要求1所述的一种实现自动倒罐的设计方法，其特征在于：在控制鱼雷罐倾翻时，倾翻角度会在-180°到+180°的范围内变化。

4.根据权利要求1所述的一种实现自动倒罐的设计方法，其特征在于：所述的铁流数值模拟及图像识别，通过在出铁口加装高清摄像头，增加铁流识别功能，出铁第一阶段：从垂直位到初始出铁角度，该阶段的作用判断出铁口是否堵塞；出铁第二阶段：初始低速出铁阶段，从铁水从出铁口正常流出开始，到设定重量的15％，出铁目标速度按200kg/s控制；出铁第三阶段：从设定重量的15％到80％，出铁速度为高速出铁阶段，出铁目标速度按380kg/s-800kg/s控制；出铁第四阶段：动设定重量的80％到100％，出铁速度为低速出铁阶段，出铁目标速度150kg/s控制；出铁第五阶段：出铁结束，回到垂直位；出铁第六阶段：铁水车驶到吊运位，自动倒罐过程结束。

5.根据权利要求1所述的一种实现自动倒罐的设计方法，其特征在于：所述的铁流跟踪，通过铁流数值模拟及图像识别功能实时监测出铁过程铁流大小，跟踪实时流速，异常情况下的安全联锁控制。

6.根据权利要求5所述的一种实现自动倒罐的设计方法，其特征在于：所述的铁流的计算：

7.根据权利要求1所述的一种实现自动倒罐的设计方法，其特征在于：所述的铁包台车自动走行，将铁水车的走行控制信号接入plc控制柜，倒罐坑下加装控制限位，程序加入控制逻辑及连锁，实现一级画面直接控制铁水车自动走行。

8.根据权利要求1所述的一种实现自动倒罐的设计方法，其特征在于：所述的铁包内铁水液位检测，在倒罐坑上方除尘罩顶部开孔，安装雷达液位计，检测出铁过程液位高度，在plc控制程序里加入控制逻辑雷达液位信号为4-20ma模拟量信号，当plc检测到模拟量信号出现开路、短路、异常干扰等情况时，plc将判断出液位信号异常，自动倒罐将立即终止，鱼雷罐回零位；铁水包车称重系统、雷达液位计计算重量之间偏差异常：铁水包称量装置，有个实时重量，将在画面上显示，雷达液位计根据检测到的液位，将计算得到一个实际重量值，从出铁成功的起始角度，能测算出鱼雷罐内原有铁水重，上述两者重量，允许偏差一定的范围，该值可以在画面中输入，当这两者之间的偏差超过这个范围时，则自动倒罐立即终止，鱼雷罐回零位。

技术总结
本发明公开了一种实现自动倒罐的设计方法，属于鱼雷罐倒灌控制技术领域。本发明当鱼雷罐进入自动出铁阶段；其步骤为：a)零位到初始出铁；b)出铁成功后，进入低速倒罐阶段，当出铁重量超过需要倒入铁水重量的15％以后，进入高速出铁阶段，当出铁重量超过需要倒入铁水重量的80％后，将再次进入低速出铁阶段；c)在出铁过程中，如有任何异常，终止自动倒罐过程，当铁水重量达到设定值后，鱼雷罐自动回零；铁水车自动运行到起吊位，自动倒罐过程结束。本发明可以实现钢厂倒罐站进行自动倒罐出铁，提高炼钢厂智能化炼钢水平，彻底改变人工经验式操作时成本高、劳动强度大的局面，让操作人员远离3D工作环境，降低劳动强度。

技术研发人员：何宏涛,邓南阳,解文中,解养国,王军
受保护的技术使用者：马鞍山钢铁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12