专利名称：获取石灰窑料位的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动化领域，具体涉及一种获取石灰窑料位的方法及装置。
背景技术：
石灰是一种功能多样的材料,广泛用于钢铁生产、建筑工程、石油化工轻工业和农业等多个行业，国民经济与社会的持续发展，推动了石灰行业技术的发展，使得对石灰的需求越来越紧迫，因此迫切的需要商家生产越来越多石灰。石灰窑是氨碱法制碱、冶金等石灰生产的主要设备。在其生产过程中，石灰窑都是一边从窑顶进行上料(石灰石与焦炭的混合物)，一边从石灰窑底部进行取灰(石灰石煅烧后的产品，即生石灰)，I小时为一个生产周期(在一个生产周期内，基本是上料28吨，用时大概45分钟,取灰大概用时30分钟。也就是该生产模式为间断式生产,在一个小时内，上料和取灰同时进行，把任务完成后，等待下一小时的到来)。在上料和取灰的过程中，如果上料量和取灰时长不匹配，石灰窑料位就会发生变化，过高或过低都会引起石灰窑煅烧区偏移，石灰窑基本分为3个生产区域，分别为预热区、煅烧区、冷却区。如果上料过多，取灰时间短，煅烧区就上移；如果上料少，取灰时间长，煅烧区就下移，煅烧区的上移或者下移都会影响产品质量和能耗，影响窑况。最理想的状态是知晓煅烧区域的温度，但是石灰窑内煅烧区温度过高，没办法检测。而一个比较可靠又比较好实现的办法就是测量石灰窑内的料位高度，只要保证石灰窑料位在指标内波动，就能保证煅烧区的位置。由于窑壁厚，窑内温度高，物料又是不规则颗粒状固体，没有可以直接检测的在线仪表。目前石灰窑料位检测办法通常是在一个生产周期内(即I小时)，完成石灰窑的上料和取灰后，由人工用探尺从窑顶直接插入窑内(石灰窑在生产过程没有装满物料，还有3. 5
4.5米高的中空部分)，读取石灰窑内中空部分的高度，就是石灰窑的料位高度。平常生产过程中，操作人员要根据石灰窑料位的高低进行控制调整。如果料位高，即窑内中空部分过高，操作人员根据窑况在一个生产周期内增加上料量或减少取灰时长；如果料位低，即窑内中空部分过低，操作人员根据窑况在一个生产周期内就减少上料量或者增加取灰时长。由于现场环境差，并且窑周围温度高，如果操作人员不及时测量石灰窑料位，根据料位的高低进行及时调整，很容易造成料位过高或过低，从而造成石灰窑煅烧区波动，直接影响石灰窑煅烧效果和产品质量。因此在生产过程中，必须保证煅烧区的位置稳定，而石灰窑料位是直接表征煅烧区是否稳定的最佳参数。若石灰窑料位在规定的范围内波动，则说明石灰窑煅烧区稳定，生产负荷稳定。现有技术中，曾经有厂家通过在石灰窑上安装雷达料位计，并在石灰窑外立面安装一个供雷达料位计上下运行的轨道，并在规定的时间内由雷达料位计上下运行扫描石灰窑内部情况，用以监测石灰窑料位。但因雷达料位计是一种放射性检测仪表，由于该料位计内有放射源物质，操作工平常行检都远离该区域，如果是运行轨道或者仪表有问题，仪表工作人员不便进行维护，且由于雷达料位计的稳定性差，很难准确检测到石灰窑料位。因此现在迫切需要一种在生产过程中准确确定石灰窑料位的方案，从而提高石灰窑的控制水平，进一步为石灰窑的生产提供有力的支持。
发明内容
本发明提供了一种获取石灰窑料位的方法及装置，能够准确的得到石灰窑料位，从而提闻石灰窑的控制水平，进一步为石灰窑的生广提供有力的支持。一种获取石灰窑料位的方法，包括获取初始的石灰窑料位、取灰速率、单位时间内各个生产周期中加入石灰窑中的石灰石的质量及焦炭的质量；所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，依据所述石灰窑中的所述石灰石的质量及所述焦炭的质量，计算石灰窑上料后石灰窑料位的第一变化量；所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，依据所述取灰速率计算所述石灰窑取灰后石灰窑料位的第二变化量；依据所述初始的石灰窑料位、所述第一变化量及所述第二变化量获取石灰窑料位。优选的，所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，依据所述石灰窑中的所述石灰石的质量及所述焦炭的质量计算石灰窑上料后石灰窑料位的第一变化量，包括所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，在各个所述生产周期中，将各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭质量的和值作为各个所述生产周期中混合物的质量；依据各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭的质量的比例关系，获取各个所述混合物的密度；依据各个所述混合物的质量及各个所述混合物的密度，获取各个所述混合物的体积；获取能够直接或间接得到所述石灰窑半径的类半径参数，并利用所述类半径参数得到所述石灰窑的半径；利用所述半径计算石灰窑的底面积；利用各个所述混合物的体积及所述石灰窑的底面积，获取各个所述生产周期中所述石灰窑料位的变化量；计算各个所述生产周期中所述石灰窑料位的变化量的和值，将所述和值作为所述石灰窑上料后所述石灰窑料位的第一变化量。优选的，所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，依据所述取灰速率计算所述石灰窑取灰后石灰窑料位的第二变化量，包括所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，计算所述取灰速率与所述单位时间的第一乘积；将所述第一乘积作为所述石灰窑取灰后所述石灰窑料位的第二变化量。优选的，所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，依据所述取灰速率计算所述石灰窑取灰后石灰窑料位的第二变化量，包括所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，获取所述石灰窑料位的校正因子;计算所述取灰速率、所述单位时间及所述校正因子三者的第二乘积；
将所述第二乘积作为所述石灰窑取灰后所述石灰窑料位的第二变化量。优选的，所述获取所述石灰窑料位的校正因子，包括所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，令所述校正因子取值为1，计算所述石灰窑料位的理论变化量；获取经人工测量的所述石灰窑料位的实际变化量；将所述石灰窑料位的实际变化量除以所述石灰窑料位的理论变化量，并得到商值；将所述商值作为所述石灰窑料位的校正因子。优选的，所述获取初始的石灰窑料位、取灰速率、单位时间内各个生产周期中加入石灰窑中的石灰石的质量及焦炭的质量，包括在单位时间内，采集各个生产周期中加入石灰窑中的加入石灰窑中的石灰石的质量和焦炭的质量；将各个所述石灰石的质量和各个所述焦炭的质量存储至预设的数据库中；在预设的数据库中获取所述初始的石灰窑料位、所述取灰速率、各个所述石灰石的质量和各个所述焦炭的质量。一种获取石灰窑料位的装置，包括第一获取单元，用于获取初始的石灰窑料位、取灰速率、单位时间内各个生产周期中加入石灰窑中的石灰石的质量及焦炭的质量；第一计算单元，用于所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，依据所述石灰窑中的所述石灰石的质量及所述焦炭的质量，计算石灰窑上料后石灰窑料位的第一变化量;第二计算单元，用于所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，依据所述取灰速率计算所述石灰窑取灰后石灰窑料位的第二变化量；第二获取单元，用于依据所述初始的石灰窑料位、所述第一变化量及所述第二变化量获取石灰窑料位。优选的，所述第一计算单元包括质量计算单元，所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，在各个所述生产周期中，计算各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭质量的和值，并将所述和值作为各个所述生产周期中混合物的质量；获取密度单元，用于依据各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭的质量的比例关系，获取各个所述混合物的密度；获取体积单元，用于依据各个所述混合物的质量及各个所述混合物的密度，获取各个所述混合物的体积；获取半径单元，用于获取能够直接或间接得到所述石灰窑半径的类半径参数，并利用所述类半径参数得到所述石灰窑的半径；底面积计算单元，用于利用所述半径计算石灰窑的底面积；第三获取单元，利用各个所述混合物的体积及所述石灰窑的底面积，获取各个所述生产周期中所述石灰窑料位的变化量；第三计算单元，用于计算各个所述生产周期中所述石灰窑料位的变化量的和值，将所述和值作为所述石灰窑上料后所述石灰窑料位的第一变化量。优选的，所述第二计算单元包括第一计算乘积单元，用于所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，计算所述取灰速率与所述单位时间的第一乘积，并将所述第一乘积作为所述石灰窑取灰后所述石灰窑料位的第二变化量。优选的，所述第二计算单元包括获取校正因子单元，用于所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，获取所述石灰窑料位的校正因子；第二计算乘积单元，用于计算所述取灰速率、所述单位时间及所述校正因子三者的第二乘积，将所述第二乘积作为所述石灰窑取灰后所述石灰窑料位的第二变化量。本发明给出了一种石灰窑料位的测量方法，单位时间内获取初始的石灰窑料位，取灰速率及石灰窑中石灰石的质量和焦炭的质量，在利用石灰窑中石灰石的质量和焦炭的质量，模拟计算石灰窑上料后石灰窑料位的第一变化量，利用取灰速率和单位时间，模拟计算石灰窑取灰后石灰窑料位的第二变化量，利用初始的石灰窑料位与第一变化量和第二变化量进行计算，即可得到单位时间内的经上料和取灰后石灰窑料位的变化后的确定值；该方法简单易行，并且能够准确的提供石灰窑料位，以便工人能够根据石灰窑料位，对石灰窑进行进一步的管理，从而提高石灰窑的控制水平，进一步为石灰窑的生产提供有力的支持。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例公开的获取石灰窑料位的方法的流程图；图2为本发明实施例公开的获取石灰窑料位的方法中石灰窑料位的位置示意图；图3为本发明实施例公开的获取石灰窑料位的方法中获取第一变化量的流程图；图4为本发明实施例公开的获取石灰窑料位的方法中焦比与密度关系示意图；图5为本发明实施例公开的获取石灰窑料位的方法中获取第二变化量的流程图；图6为本发明实施例公开的又一获取石灰窑料位的方法的流程图；图7为本发明实施例公开的又一获取石灰窑料位的方法中获取第二变化量的流程图；图8为本发明实施例公开的获取石灰窑料位的装置的结构示意图；图9为本发明实施例公开的获取石灰窑料位的装置中第一计算单元的结构示意图；图10为本发明实施例公开的获取石灰窑料位的装置中第二计算单元的结构示意图；图11为本发明实施例公开的又一获取石灰窑料位的装置中第二计算单元的结构示意图；图12为本发明实施例公开的又一获取石灰窑料位的装置的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，为本发明第一实施例，本发明提供了一种获取石灰窑料位的方法，包括:步骤SlOl:获取所需参数，即获取初始的石灰窑料位、取灰速率、单位时间内各个生产周期中加入石灰窑中的石灰石的质量及焦炭的质量；初始的石灰窑料位:石灰窑料位为石灰窑上料之后石灰窑中剩余的空间高度，采用字母H表不,如图2所不，为对石灰窑上料后，工人米用探尺测量石灰窑中初始的石灰窑料位H，并将初始的石灰窑料位H加入至预设的数据库中。取灰速率:在石灰窑不上料的前提下，首先人工采用探尺测量石灰窑当前的石灰窑料位Al，然后人工启动取灰转盘，开始取灰，并采用秒表或者其他时间计量器材计算取灰时间，设时间为Tl，取灰时间达到Tl时，关闭取灰转盘，然后再次采用人工探尺的方式，测量取灰后的石灰窑料位A2 ;计算的石灰窑料位的变化量C1=A1-A2，则石灰窑的取灰速率V=C1/T1，将石灰窑的取灰速率V加入至预设的数据库中。单位时间内有N个生产周期，N自然数包括:0、1、2、3……N，一个生产周期约为30-50分钟，单位时间内生产周期的数量随单位时间而定，在此不做限定；石灰石的质量采用Ws表示，焦炭的质量采用We表示。 石灰窑上料过程为:每一个生产周期内，石灰窑由PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)控制系统，自动完成配料、上料的过程。生产过程为:人工根据石灰石的纯度，依据操作经验，设定该生产周期中配料需要的石灰石的质量Ws，PLC控制系统依据焦比(焦炭与石灰石的比例，比例大概为6-9%，习惯上称为焦比，根据操作经验、窑况及原料成分自行设定)，计算得出需要的焦炭质量W%经过PLC控制系统自动称量，并将石灰石与焦炭混合，得到上料所需的混合物，将混合物倒入小车后经卷扬机送入到石灰窑顶，通过物料分布器，均匀平铺到石灰窑内。PLC控制系统实时采集将石灰石的质量和焦炭的质量，在单位时间内有N个生产周期，PLC控制系统实时采集每个生产周期中石灰石的质量及焦炭质量，因此PLC控制系统得到N个石灰石的质量》7和N个焦炭质量R并将石灰石的质量W N个焦炭质量及焦比，加入至预设的数据库中，其中i=0、l、2、3…N。步骤S102:计算第一变化量，即所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，依据所述石灰窑中的所述石灰石的质量及所述焦炭的质量，计算石灰窑上料后石灰窑料位
的第一变化量；如图3所示，在步骤102中，可细分为以下步骤，包括:步骤S301:获取混合物质量，即所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，在各个所述生产周期中，将各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭质量的和值作为各个所述生产周期中混合物的质量；
在单位时间内，为了保证石灰窑上料后石灰窑料位的准确性，以下计算石灰窑料位的第一变化量是在石灰窑不取灰的情况下进行的。在预设的数据库中获取各个石灰石的质量和各个焦炭质量Me，并将各个生产周期中各个石灰石的质量和各个焦炭质量^7进行求和，得到各个生产周期中加入石灰窑中混合物的质量，所述混合物的质量采用以下公式表示:W1-=WiYffiC............(公式 I)公式(I)中，i=0、l、2、3…N。步骤S302:获取混合物密度，即依据各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭的质量的比例关系，获取各个所述混合物的密度；如图4所示，为焦比与混合物密度之间的关系，预先将焦比与石灰窑中的混合物的对应关系加入至预设的数据库中，在该步骤中从预设的数据库中获取各个生产周期的焦t匕(即各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭的质量的比例关系)，依据各个生产周期的焦比在预设的数据库中获取各个生产周期中石灰窑中混合物的密度Pi,其中，i=0、l、2、3...N0步骤S303:获取混合物体积，即依据各个所述混合物的质量及各个所述混合物的密度，获取各个所述混合物的体积；利用公式(I)中得到各个生产周期中混合物的质量及混合物的密度P i利用质量、密度与体积的关系计算各个生产周期中混合物的体积Vi,所述混合物的体积采用以下公式表示:
权利要求
1.一种获取石灰窑料位的方法，其特征在于，包括: 获取初始的石灰窑料位、取灰速率、单位时间内各个生产周期中加入石灰窑中的石灰石的质量及焦炭的质量； 所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，依据所述石灰窑中的所述石灰石的质量及所述焦炭的质量，计算石灰窑上料后石灰窑料位的第一变化量； 所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，依据所述取灰速率计算所述石灰窑取灰后石灰窑料位的第二变化量； 依据所述初始的石灰窑料位、所述第一变化量及所述第二变化量获取石灰窑料位。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，依据所述石灰窑中的所述石灰石的质量及所述焦炭的质量计算石灰窑上料后石灰窑料位的第一变化量，包括: 所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，在各个所述生产周期中，将各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭质量的和值作为各个所述生产周期中混合物的质量； 依据各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭的质量的比例关系，获取各个所述混合物的密度； 依据各个所述混合物的质量及各个所述混合物的密度，获取各个所述混合物的体积；获取能够直接或间接得到所述石灰窑半径的类半径参数，并利用所述类半径参数得到所述石灰窑的半径； 利用所述半径计算石灰窑的底面积； 利用各个所述混合物的体积及所述石灰窑的底面积，获取各个所述生产周期中所述石灰窑料位的变化量； 计算各个所述生产周期中所述石灰窑料位的变化量的和值，将所述和值作为所述石灰窑上料后所述石灰窑料位的第一变化量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，依据所述取灰速率计算所述石灰窑取灰后石灰窑料位的第二变化量，包括: 所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，计算所述取灰速率与所述单位时间的第一乘积； 将所述第一乘积作为所述石灰窑取灰后所述石灰窑料位的第二变化量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，依据所述取灰速率计算所述石灰窑取灰后石灰窑料位的第二变化量，包括: 所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，获取所述石灰窑料位的校正因子； 计算所述取灰速率、所述单位时间及所述校正因子三者的第二乘积； 将所述第二乘积作为所述石灰窑取灰后所述石灰窑料位的第二变化量。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述石灰窑料位的校正因子，包括: 所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，令所述校正因子取值为1，计算所述石灰窑料位的理论变化量； 获取经人工测量的所述石灰窑料位的实际变化量； 将所述石灰窑料位的实际变化量除以所述石灰窑料位的理论变化量，并得到商值；将所述商值作为所述石灰窑料位的校正因子。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取初始的石灰窑料位、取灰速率、单位时间内各个生产周期中加入石灰窑中的石灰石的质量及焦炭的质量,包括: 在单位时间内，采集各个生产周期中加入石灰窑中的加入石灰窑中的石灰石的质量和焦炭的质量； 将各个所述石灰石的质量和各个所述焦炭的质量存储至预设的数据库中； 在预设的数据库中获取所述初始的石灰窑料位、所述取灰速率、各个所述石灰石的质量和各个所述焦炭的质量。
7.一种获取石灰窑料位的装置，其特征在于，包括: 第一获取单元，用于获取初始的石灰窑料位、取灰速率、单位时间内各个生产周期中加入石灰窑中的石灰石的质量及焦炭的质量； 第一计算单元，用于所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，依据所述石灰窑中的所述石灰石的质量及所述焦炭的质量，计算石灰窑上料后石灰窑料位的第一变化量；第二计算单元，用于所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，依据所述取灰速率计算所述石灰窑取灰后石灰窑料位的第二变化量； 第二获取单元，用于依据所述初始的石灰窑料位、所述第一变化量及所述第二变化量获取石灰窑料位。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元包括: 质量计算单元，所述单位时间内，在所述石灰窑不取灰的情况下，在各个所述生产周期中，计算各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭质量的和值，并将所述和值作为各个所述生产周期中混合物的质量； 获取密度单元，用于依据各个所述石灰石的质量与各个所述焦炭的质量的比例关系，获取各个所述混合物的密度； 获取体积单元，用于依据各个所述混合物的质量及各个所述混合物的密度，获取各个所述混合物的体积； 获取半径单元，用于获取能够直接或间接得到所述石灰窑半径的类半径参数，并利用所述类半径参数得到所述石灰窑的半径； 底面积计算单元，用于利用所述半径计算石灰窑的底面积； 第三获取单元，利用各个所述混合物的体积及所述石灰窑的底面积，获取各个所述生产周期中所述石灰窑料位的变化量； 第三计算单元，用于计算各个所述生产周期中所述石灰窑料位的变化量的和值，将所述和值作为所述石灰窑上料后所述石灰窑料位的第一变化量。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元包括: 第一计算乘积单元，用于所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，计算所述取灰速率与所述单位时间的第一乘积，并将所述第一乘积作为所述石灰窑取灰后所述石灰窑料位的第二变化量。
10.如权利要求1 所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元包括: 获取校正因子单元，用于所述单位时间内，在所述石灰窑不上料的情况下，获取所述石灰窑料位的校正因子；第二计算乘积单元，用于计算所述取灰速率、所述单位时间及所述校正因子三者的第 二乘积，将所述第二乘积作为所述石灰窑取灰后所述石灰窑料位的第二变化量。
全文摘要
本发明提供了一种获取石灰窑料位的方法，并提供了一种获取石灰窑料位的装置，本发明在单位时间内获取初始的石灰窑料位，取灰速率及石灰窑中石灰石的质量和焦炭的质量，在利用石灰石的质量和焦炭的质量，模拟计算石灰窑上料后石灰窑料位的第一变化量，利用取灰速率和单位时间，模拟计算石灰窑取灰后石灰窑料位的第二变化量，利用初始的石灰窑料位与第一变化量、第二变化量进行计算，得到单位时间内经上料和取灰后石灰窑料位变化后的确定值；该方法简单易行，并且能够准确的提供石灰窑料位，以便能够根据石灰窑料位，及时、准确地判断石灰窑窑况，对其操作控制，从而提高石灰窑的控制水平，进一步为石灰窑生产、稳产和高产提供有力的支持。
文档编号G01F23/20GK103076064SQ20121059492
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者苏宏业, 刘文烈, 古勇, 金晓明 申请人:浙江中控软件技术有限公司