專利名稱：一種用于燒結(jié)生產(chǎn)的燒透控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋼鐵冶金中的粉礦處理方法，特別涉及一種用于燒結(jié)生產(chǎn)的 燒透控制方法。
背景技術(shù)：
一般來說鋼鐵工業(yè)中的粉礦處理系統(tǒng)是首先將各種粉狀含鐵原料配入適量的燃 料和熔劑，然后分批次加入適量的水并經(jīng)混合和造球，最后在燒結(jié)設(shè)備上使物料發(fā)生一系 列物理化學(xué)變化，將粉礦顆粒黏結(jié)成塊的過程。目前生產(chǎn)上廣泛采用帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)燒結(jié)礦。燒結(jié)生產(chǎn)的工藝流程主要包括 燒結(jié)原料的配比配料，即將適量的燃料和熔劑配入粉狀含鐵原料并且使燒結(jié)原料的配料成 分均勻；其次還包括加入合適的水量，從而易于造球以獲得粒度組成良好的燒結(jié)混合料，即 分批次加入適量的水并經(jīng)混合和造球；最后是燒結(jié)作業(yè)，這是燒結(jié)生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)，它主要 包括布料、點(diǎn)火、燒結(jié)等主要工序，即在燒結(jié)設(shè)備上使物料發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，將礦 粉顆粒黏結(jié)成塊。在上述的燒結(jié)生產(chǎn)中，可以看出燒結(jié)作業(yè)是燒結(jié)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。在燒結(jié)生產(chǎn)中， 燒結(jié)終點(diǎn)是與燒結(jié)質(zhì)量、產(chǎn)量和成本密切相關(guān)的重要工藝參數(shù)，是保證高爐獲得優(yōu)質(zhì)技術(shù) 指標(biāo)的關(guān)鍵所在。燒結(jié)終點(diǎn)位置適宜且保持穩(wěn)定，可以提高成品率并充分利用燒結(jié)面積，在 保證質(zhì)量的同時(shí)得到最大生產(chǎn)率，降低能耗。但是，由于燒結(jié)生產(chǎn)具有較大的時(shí)滯性和動(dòng)態(tài) 時(shí)變性，用于判斷和預(yù)報(bào)終點(diǎn)的參數(shù)無法直接檢測等原因，采用一些依賴于精確對象數(shù)學(xué) 模型的傳統(tǒng)控制理論和方法難以解決燒結(jié)終點(diǎn)的自動(dòng)控制問題。因此，燒結(jié)終點(diǎn)一直是鋼 鐵企業(yè)自動(dòng)化過程控制中的難點(diǎn)。燒結(jié)終點(diǎn)控制是混合料在機(jī)車運(yùn)行過程中完成燒結(jié)化學(xué)變化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是控制 燒結(jié)質(zhì)量與降低成本的關(guān)鍵所在。如果燒結(jié)終點(diǎn)比希望位置提前，說明存在過燒現(xiàn)象，這就 意味著燒結(jié)機(jī)速度還可提高，燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)能力沒有得到充分利用，從而造成了燒結(jié)礦產(chǎn) 量的降低。如果燒結(jié)終點(diǎn)比希望位置滯后，說明臺車上的混合料在還沒來得及完全燒透之 前就運(yùn)行到機(jī)尾卸料端被卸下，會造成欠燒，導(dǎo)致合格率下降，返礦率顯著上升，燒結(jié)產(chǎn)量 與質(zhì)量下降，成本上升；此外，未燒透的燒結(jié)礦一旦進(jìn)入高爐，也會給高爐操作帶來不良影 響。對燒結(jié)終點(diǎn)的控制過去采用常規(guī)的人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)控制方式，具有一定的盲目性和 不確定性，未能形成有效可行的自動(dòng)閉環(huán)控制手段。燒結(jié)礦的質(zhì)量隨著生產(chǎn)的波動(dòng)大，經(jīng)常 出現(xiàn)過燒和欠燒現(xiàn)象，給生產(chǎn)造成了一定影響。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的燒透控制方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷。為此，本發(fā)明提出一 種基于熱狀態(tài)指標(biāo)——風(fēng)箱燒結(jié)廢氣溫度上升點(diǎn)BRP (BurningRising Point)的燒結(jié)終點(diǎn) 控制方法，開發(fā)了基于BRP的燒結(jié)終點(diǎn)控制模型，克服了燒結(jié)過程因機(jī)理復(fù)雜、影響因素多而難以準(zhǔn)確控制的困難，解決了燒結(jié)過程控制的長時(shí)滯問題。根據(jù)本發(fā)明提供一種用于燒結(jié)生產(chǎn)的燒結(jié)機(jī)的燒透控制方法，所述燒結(jié)機(jī)包括臺 車、驅(qū)動(dòng)裝置、原料給料裝置、鋪底料給料裝置、多個(gè)點(diǎn)火裝置、多個(gè)風(fēng)箱、多個(gè)熱電耦、密封 裝置、多個(gè)微調(diào)給料輔門，所述燒結(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方向是燒結(jié)機(jī)的縱向方向，所述燒結(jié)機(jī) 的橫向方向垂直于所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向，所述多個(gè)風(fēng)箱沿所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向以均勻 間隔布置，所述多個(gè)點(diǎn)火裝置設(shè)置在對應(yīng)于所述多個(gè)風(fēng)箱的位置，所述多個(gè)熱電耦對多個(gè) 相應(yīng)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫度進(jìn)行測量。所述燒透控制方法是基于所述多個(gè)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫度上升點(diǎn)(BurningRising Point)的燒結(jié)終點(diǎn)控制方法，該方法根據(jù)閉環(huán)控制理論，采用了燒透偏差控制模型和燒透 位置控制模型，所述燒透偏差控制模型通過所述微調(diào)給料輔門自動(dòng)控制料層厚度使垂直于 燒結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上的燒結(jié)狀態(tài)保持均勻；所述燒透位置控制模型通過調(diào)整燒結(jié)機(jī)的臺車速 度使燒透狀態(tài)保持在燒結(jié)機(jī)的縱向方向上的最佳位置。所述多個(gè)微調(diào)給料輔門用于在沿?zé)Y(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方向上形成多個(gè)料層條帶。對風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫度進(jìn)行測量的熱電耦共有兩組，在對應(yīng)于靠近燒結(jié)機(jī)中部的 風(fēng)箱處設(shè)置第一組熱電耦，在對應(yīng)于靠近燒結(jié)機(jī)后部的風(fēng)箱處設(shè)置第二組熱電耦，進(jìn)行矩 陣式多點(diǎn)溫度測量，在垂直于燒結(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方向的每一個(gè)風(fēng)箱的寬度方向上其中兩 個(gè)熱電耦分別布置在風(fēng)箱寬度的兩個(gè)邊緣上，而其它熱電耦等間距的布置在風(fēng)箱寬度上， 從而分別對應(yīng)著在沿?zé)Y(jié)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向上的多個(gè)料層條帶并且分別對應(yīng)多個(gè)微調(diào)給料輔 門。對所述多個(gè)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫度進(jìn)行測量的一個(gè)目的是利用燒透偏差控制模型 控制燒結(jié)機(jī)橫向溫度的偏差，并通過調(diào)節(jié)微調(diào)給料輔門的開度對混合料下料量進(jìn)行控制， 這樣可使臺車上的各個(gè)料層條帶中的混合料密度均勻，保持橫向的燒結(jié)過程和壓入率盡可 能平滑，讓料層在橫向從頭至尾的燒透保持定值，從而使燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。對所述多個(gè)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫度進(jìn)行測量的另一個(gè)目的是利用燒透位置控制模 型通過對燒結(jié)機(jī)的速度控制將燒透狀態(tài)保持在最佳位置，即特定的風(fēng)箱位置處。所述燒結(jié)終點(diǎn)控制在倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱上，即在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的多 個(gè)料層條帶的燒結(jié)狀態(tài)在垂直于燒結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上保持溫度均勻，并且在對應(yīng)于倒數(shù)第2 個(gè)風(fēng)箱位置上的料層達(dá)到預(yù)定的燒透溫度。在對燒結(jié)機(jī)橫向料層控制過程中，將燒結(jié)機(jī)橫向區(qū)域分為多個(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段包 括由熱電耦測量到的多個(gè)溫度值，根據(jù)每個(gè)區(qū)段的多個(gè)溫度值，在所述燒結(jié)機(jī)的橫向方向 上利用最小二乘法公式得出風(fēng)箱廢氣溫度的多個(gè)多項(xiàng)式曲線，每個(gè)多項(xiàng)式曲線對應(yīng)于相應(yīng) 的區(qū)段，對上述多個(gè)多項(xiàng)式曲線分別求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為最大值時(shí)可以得到對應(yīng)于相應(yīng)區(qū)段 的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP，即曲線最大斜率處，對上述多個(gè)多項(xiàng)式曲線求 導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為零值時(shí)可以得到對應(yīng)于相應(yīng)區(qū)段的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的拐點(diǎn)，即為相應(yīng)區(qū) 段的燒結(jié)終點(diǎn)的位置，從上述計(jì)算可知，相應(yīng)區(qū)段的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP位置的變化就預(yù) 示相應(yīng)區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)發(fā)生變化，所以，根據(jù)風(fēng)箱溫度曲線拐點(diǎn)前區(qū)域的廢氣溫度開始上 升處的溫度，可在線實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)相應(yīng)區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)。分別計(jì)算出各區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)值后，對原料給料裝置的多個(gè)微調(diào)給料輔門的開度 分別進(jìn)行閉環(huán)反饋控制，由于多個(gè)微調(diào)給料輔門之間對料層厚度的調(diào)節(jié)互相影響，實(shí)際控制過程中各區(qū)段具有不同的加權(quán)系數(shù)，通過對原料給料裝置的多個(gè)微調(diào)給料輔門的開度分 別進(jìn)行閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)了在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的多個(gè)料層條帶的燒結(jié)狀態(tài) 在垂直于燒結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上保持溫度均勻。在對燒結(jié)機(jī)速度控制過程中，每一個(gè)風(fēng)箱的溫度值用對應(yīng)于每個(gè)風(fēng)箱的多個(gè)熱電 偶測量到的溫度的平均值來表示，并以此計(jì)算燒結(jié)終點(diǎn)，對機(jī)速進(jìn)行調(diào)整；根據(jù)在多個(gè)風(fēng)箱 上取得的多個(gè)平均廢氣溫度值，在所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向上利用最小二乘法公式得出在風(fēng) 箱廢氣溫度的1個(gè)多項(xiàng)式曲線；對上述多項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為最大值時(shí)可以得到在 所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向上的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP，即曲線最大斜率處; 對上述多項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為零值時(shí)可以得到在所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向上的風(fēng)箱廢 氣溫度曲線的拐點(diǎn)，即為在燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)的位置；從上述計(jì)算同樣可知，燒結(jié)機(jī) 縱向上的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP位置的變化就預(yù)示燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)發(fā)生變化；所 以，根據(jù)風(fēng)箱溫度曲線拐點(diǎn)前區(qū)域的廢氣溫度開始上升處的溫度，可在線實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)燒結(jié)機(jī) 縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)，可使時(shí)間滯后大大縮小。計(jì)算出燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)后，對燒結(jié)機(jī)的臺車的運(yùn)行速度進(jìn)行閉環(huán)反饋控 制，從而實(shí)現(xiàn)了在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的料層達(dá)到預(yù)定的燒透溫度。


將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，附圖僅僅是為了示例性的目的，而并不意 在限定本發(fā)明，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，附圖并不一定是按比例繪制的，除非另有說明，它們僅僅是為了 示意性地示出在此描述的結(jié)構(gòu)和方法。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的燒結(jié)機(jī)的組成部分的示意圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的燒透偏差控制；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的燒透位置控制；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的由微調(diào)給料輔門所調(diào)節(jié)的料層厚度；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的熱電耦的布局的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。通過附圖以及相應(yīng)的 文字說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)勢。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在圖1中燒結(jié)機(jī)由臺車1、驅(qū)動(dòng)裝置2、原料給料 裝置3、鋪底料給料裝置4、多個(gè)點(diǎn)火裝置5、多個(gè)風(fēng)箱、多個(gè)熱電耦、密封裝置等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備組 成。燒結(jié)機(jī)有效抽風(fēng)長度90m，有效燒結(jié)寬度8m，臺車運(yùn)行速度在2. 0 4. Om/min的范圍 內(nèi)可調(diào)。所述燒結(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方向是燒結(jié)機(jī)的縱向方向，所述燒結(jié)機(jī)的橫向方向垂直 于所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向。所述多個(gè)風(fēng)箱沿所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向以均勻間隔布置，所述 多個(gè)點(diǎn)火裝置設(shè)置在對應(yīng)于所述多個(gè)風(fēng)箱的位置。所述燒結(jié)機(jī)的原料給料裝置的給料控制采用了液壓驅(qū)動(dòng)方式，從而滿足燒結(jié)自動(dòng) 控制的要求，其中設(shè)置6個(gè)用于自動(dòng)控制料層厚度的微調(diào)給料輔門6，用于在沿?zé)Y(jié)機(jī)的臺 車的行進(jìn)方向上形成6個(gè)料層條帶。
在本實(shí)施例中，對所述多個(gè)風(fēng)箱溫度進(jìn)行測量的熱電耦共有兩組，第一組包括 2X8個(gè)熱電耦，第二組包括5X8個(gè)熱電耦。在對應(yīng)于靠近燒結(jié)機(jī)中部的第17 18風(fēng)箱 中的每一個(gè)風(fēng)箱的寬度方向上(即垂直于燒結(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方向上)各安裝8個(gè)熱電 耦17a-17h、18a-18h，形成第一組熱電耦，在對應(yīng)于靠近燒結(jié)機(jī)后部的第24 28風(fēng)箱中 的每一個(gè)風(fēng)箱的寬度方向上(即垂直于燒結(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方向上)各安裝8個(gè)熱電耦 24a-24h、25a-25h、26a-26h、27a-27h、28a-28h，形成第二組熱電耦，進(jìn)行矩陣式多點(diǎn)溫度測 量。在垂直于燒結(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方向的每一個(gè)風(fēng)箱的寬度方向上，8個(gè)熱電耦的分布是其 中2個(gè)熱電耦分別布置在風(fēng)箱寬度的兩個(gè)邊緣上，而其它6個(gè)熱電耦等間距的布置在風(fēng)箱 寬度上，從而分別對應(yīng)著在沿?zé)Y(jié)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向上的6個(gè)料層條帶并且分別對應(yīng)6個(gè)微調(diào) 給料輔門。如圖2和圖4所示，多點(diǎn)溫度測量的目的是利用燒透偏差控制模型控制燒結(jié)機(jī)橫 向溫度的偏差，并通過調(diào)節(jié)圓輥布料器下面各個(gè)微調(diào)給料輔門的開度對混合料下料量進(jìn)行 控制。這樣可使臺車上的各個(gè)料層條帶中的混合料密度均勻，保持橫向的燒結(jié)過程和壓入 率盡可能平滑，讓料層在橫向從頭至尾的燒透保持定值，從而使燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。在圖2 中，示出了各個(gè)燒透分區(qū)在燒透時(shí)所到達(dá)的位置。如圖3所示，多點(diǎn)溫度測量的另一個(gè)目的是利用燒透位置控制模型通過對燒結(jié)機(jī) 的速度控制將燒透狀態(tài)保持在最佳位置，即特定的風(fēng)箱位置處。在圖3的曲線中，示出通過 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)臺車的速度將燒透位置保持在對應(yīng)于特定風(fēng)箱的位置上。在本實(shí)施例中是將燒結(jié)終點(diǎn)控制在倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱上，即第27號風(fēng)箱。也就是說， 在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的6個(gè)料層條帶的燒結(jié)狀態(tài)在垂直于燒結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上保 持溫度均勻，并且在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的料層還要達(dá)到預(yù)定的燒透溫度。在對燒結(jié)機(jī)橫向料層控制過程中，將燒結(jié)機(jī)橫向區(qū)域分為8個(gè)區(qū)段17a-18a， 24a 28a、17b-18b，24b 28b、17c_18c，24c 28c、17d_18d，24d 28d、17e_18e，24e 28e、17f-18f，24f 28f、17g_18g，24g 28g 和 17h_18h，24h 28h,每個(gè)區(qū)段包括由熱電 耦測量到的7個(gè)溫度值。根據(jù)每個(gè)區(qū)段的7個(gè)溫度值，在所述燒結(jié)機(jī)的橫向方向上利用最小 二乘法公式得出風(fēng)箱廢氣溫度的8個(gè)多項(xiàng)式曲線，每個(gè)多項(xiàng)式曲線對應(yīng)于相應(yīng)的區(qū)段。對 上述8個(gè)多項(xiàng)式曲線分別求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為最大值時(shí)可以得到對應(yīng)于相應(yīng)區(qū)段的風(fēng)箱廢氣 溫度曲線的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP，即曲線最大斜率處。同樣，對上述8個(gè)多項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)， 當(dāng)導(dǎo)數(shù)為零值時(shí)可以得到對應(yīng)于相應(yīng)區(qū)段的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的拐點(diǎn)，即為相應(yīng)區(qū)段的燒 結(jié)終點(diǎn)的位置。從上述計(jì)算可知，相應(yīng)區(qū)段的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP位置的變化就預(yù)示相應(yīng) 區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)發(fā)生變化。所以，根據(jù)風(fēng)箱溫度曲線拐點(diǎn)前區(qū)域的廢氣溫度開始上升處的 溫度，可在線實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)相應(yīng)區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)，可使時(shí)間滯后大大縮小。分別計(jì)算出各區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)值后，對原料給料裝置的6個(gè)微調(diào)給料輔門的開度 分別進(jìn)行閉環(huán)反饋控制。由于6個(gè)微調(diào)給料輔門之間對料層厚度的調(diào)節(jié)互相影響，實(shí)際控 制過程中各區(qū)段具有不同的加權(quán)系數(shù)。通過對原料給料裝置的6個(gè)微調(diào)給料輔門的開度分 別進(jìn)行閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)了在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的6個(gè)料層條帶的燒結(jié)狀態(tài) 在垂直于燒結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上保持溫度均勻。在對燒結(jié)機(jī)速度控制過程中，第17 18風(fēng)箱、第24 28風(fēng)箱中的每一個(gè)風(fēng)箱的 溫度值用每個(gè)風(fēng)箱上8個(gè)熱電偶測量到的溫度的平均值來表示，并以此計(jì)算燒結(jié)終點(diǎn)，對機(jī)速進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)第17 18風(fēng)箱、第24 28風(fēng)箱上取得的7個(gè)平均廢氣溫度值，在所 述燒結(jié)機(jī)的縱向方向上利用最小二乘法公式得出在風(fēng)箱廢氣溫度的1個(gè)多項(xiàng)式曲線。對上 述多項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為最大值時(shí)可以得到在所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向上的風(fēng)箱廢氣 溫度曲線的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP，即曲線最大斜率處。同樣，對上述多項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo) 數(shù)為零值時(shí)可以得到在所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向上的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的拐點(diǎn)，即為在燒結(jié) 機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)的位置。從上述計(jì)算同樣可知，燒結(jié)機(jī)縱向上的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP 位置的變化就預(yù)示燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)發(fā)生變化。所以，根據(jù)風(fēng)箱溫度曲線拐點(diǎn)前區(qū) 域的廢氣溫度開始上升處的溫度，可在線實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)，可使時(shí)間滯 后大大縮小。計(jì)算出燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)后，對燒結(jié)機(jī)的臺車的運(yùn)行速度進(jìn)行閉環(huán)反饋控 制，從而實(shí)現(xiàn)了在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的料層達(dá)到預(yù)定的燒透溫度。由于在控制過程中，考慮了位于靠近燒結(jié)機(jī)中部的第17 18風(fēng)箱的熱電耦的測 量值，因此與只考慮位于靠近燒結(jié)機(jī)后部的第24 28風(fēng)箱的熱電耦的測量值的情況相比， 在時(shí)間上可以極大地提前對臺車速度和微調(diào)給料輔門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)。盡管優(yōu)選實(shí)施例示出特定的設(shè)置，但是應(yīng)當(dāng)注意到本發(fā)明并不僅限于這些設(shè)置。 換言之，本發(fā)明可以設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的風(fēng)箱、微調(diào)給料輔門、熱電耦并且它們之間的互相設(shè)置 關(guān)系可以滿足上述自動(dòng)控制的要求，這取決于在每個(gè)應(yīng)用中的實(shí)際需要。根據(jù)本發(fā)明的原理，本領(lǐng)域技術(shù)人員不限于上述數(shù)量的風(fēng)箱和輔門，另外本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以在靠近燒結(jié)機(jī)中部的風(fēng)箱處設(shè)置熱電耦以及在靠近燒結(jié)機(jī)后部的風(fēng)箱處設(shè) 置熱電耦，通過采用與優(yōu)選實(shí)施例類似的數(shù)據(jù)采集與反饋控制，與只考慮位于靠近燒結(jié)機(jī) 后部的風(fēng)箱的熱電耦的測量值的情況相比，在時(shí)間上可以極大地提前對臺車速度和微調(diào)給 料輔門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而更快更穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)燒透。本發(fā)明的實(shí)施例采用了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊、參數(shù)采集處理裝置、混水量計(jì)算機(jī)專家系 統(tǒng)、雙環(huán)以太網(wǎng)、人機(jī)接口 /編程器、PC服務(wù)器、PLC的中央處理器，各種遠(yuǎn)程輸入/輸出工 作站等計(jì)算機(jī)軟件/硬件系統(tǒng)以及工業(yè)自動(dòng)控制裝置。
權(quán)利要求
一種用于燒結(jié)生產(chǎn)的燒結(jié)機(jī)的燒透控制方法，所述燒結(jié)機(jī)包括臺車(1)、驅(qū)動(dòng)裝置(2)、原料給料裝置(3)、鋪底料給料裝置(4)、多個(gè)點(diǎn)火裝置(5)、多個(gè)風(fēng)箱、多個(gè)熱電耦、密封裝置、多個(gè)微調(diào)給料輔門(6)，所述燒結(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方向是燒結(jié)機(jī)的縱向方向，所述燒結(jié)機(jī)的橫向方向垂直于所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向，所述多個(gè)風(fēng)箱沿所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向以均勻間隔布置，所述多個(gè)點(diǎn)火裝置設(shè)置在對應(yīng)于所述多個(gè)風(fēng)箱的位置，所述多個(gè)熱電耦對多個(gè)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫度進(jìn)行測量；其特征在于，本燒透控制方法是基于所述多個(gè)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫度上升點(diǎn)的燒結(jié)終點(diǎn)控制方法，該方法根據(jù)閉環(huán)控制理論，采用了燒透偏差控制模型和燒透位置控制模型，所述燒透偏差控制模型通過所述微調(diào)給料輔門自動(dòng)控制料層厚度使垂直于燒結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上的燒結(jié)狀態(tài)保持均勻；所述燒透位置控制模型通過調(diào)整燒結(jié)機(jī)的臺車速度使燒透狀態(tài)保持在燒結(jié)機(jī)的縱向方向上的最佳位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒透控制方法，其特征在于，設(shè)置6個(gè)用于自動(dòng)控制料層厚度 的微調(diào)給料輔門(6)，用于在沿?zé)Y(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方向上形成6個(gè)料層條帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燒透控制方法，其特征在于，對所述多個(gè)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫 度進(jìn)行測量的熱電耦共有兩組，第一組包括2X8個(gè)熱電耦，第二組包括5X8個(gè)熱電耦，在 對應(yīng)于靠近燒結(jié)機(jī)中部的第17 18風(fēng)箱中的每一個(gè)風(fēng)箱的寬度方向上各安裝8個(gè)熱電 耦(17a-17h、18a-18h)，形成第一組熱電耦，在對應(yīng)于靠近燒結(jié)機(jī)后部的第24 28風(fēng)箱 中的每一個(gè)風(fēng)箱的寬度方向上各安裝8個(gè)熱電耦(24a-24h、25a-25h、26a-26h、27a-27h、 28a-28h)，形成第二組熱電耦，進(jìn)行矩陣式多點(diǎn)溫度測量，在垂直于燒結(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方 向的每一個(gè)風(fēng)箱的寬度方向上，8個(gè)熱電耦的分布是其中2個(gè)熱電耦分別布置在風(fēng)箱寬度 的兩個(gè)邊緣上，而其它6個(gè)熱電耦等間距的布置在風(fēng)箱寬度上，從而分別對應(yīng)著在沿?zé)Y(jié) 機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向上的6個(gè)料層條帶并且分別對應(yīng)6個(gè)微調(diào)給料輔門。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燒透控制方法，其特征在于，對所述多個(gè)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫 度進(jìn)行測量的目的是利用燒透偏差控制模型控制燒結(jié)機(jī)橫向溫度的偏差，并通過調(diào)節(jié)給料 輔門的開度對混合料下料量進(jìn)行控制，這樣可使臺車上的各個(gè)料層條帶中的混合料密度均 勻，保持橫向的燒結(jié)過程和壓入率盡可能平滑，讓料層在橫向從頭至尾的燒透保持定值，從 而使燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燒透控制方法，其特征在于，對所述多個(gè)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫 度進(jìn)行測量的目的是利用燒透位置控制模型通過對燒結(jié)機(jī)的速度控制將燒透狀態(tài)保持在 最佳位置，即特定的風(fēng)箱位置處。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的燒透控制方法，其特征在于，所述燒結(jié)終點(diǎn)控制在倒數(shù) 第2個(gè)風(fēng)箱上，即在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的6個(gè)料層條帶的燒結(jié)狀態(tài)在垂直于燒 結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上保持溫度均勻，并且在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的料層達(dá)到預(yù)定的燒 透溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燒透控制方法，其特征在于，在對燒結(jié)機(jī)橫向料層控制過 程中，將燒結(jié)機(jī)橫向區(qū)域分為8個(gè)區(qū)段(17a-18a，24a 28a)、(17b_18b，24b 28b)、 (17c-18c，24c 28c)、 (17d_18d，24d 28d)、 (17e_18e，24e 28e)、 (17f-18f,24f 28f)、(17g-18g，24g 28g)和(17h_18h，24h 28h)，每個(gè)區(qū)段包括由熱電耦測量到的7 個(gè)溫度值，根據(jù)每個(gè)區(qū)段的7個(gè)溫度值，在所述燒結(jié)機(jī)的橫向方向上利用最小二乘法公式得出風(fēng)箱廢氣溫度的8個(gè)多項(xiàng)式曲線，每個(gè)多項(xiàng)式曲線對應(yīng)于相應(yīng)的區(qū)段，對上述8個(gè)多項(xiàng) 式曲線分別求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為最大值時(shí)可以得到對應(yīng)于相應(yīng)區(qū)段的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的廢 氣溫度上升點(diǎn)BRP，即曲線最大斜率處，對上述8個(gè)多項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為零值時(shí)可 以得到對應(yīng)于相應(yīng)區(qū)段的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的拐點(diǎn)，即為相應(yīng)區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)的位置，從 上述計(jì)算可知，相應(yīng)區(qū)段的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP位置的變化就預(yù)示相應(yīng)區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)發(fā) 生變化，所以，根據(jù)風(fēng)箱溫度曲線拐點(diǎn)前區(qū)域的廢氣溫度開始上升處的溫度，可在線實(shí)時(shí)預(yù) 報(bào)相應(yīng)區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)；分別計(jì)算出各區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)值后，對原料給料裝置的6個(gè)微調(diào)給料輔門的開度分別 進(jìn)行閉環(huán)反饋控制，由于6個(gè)微調(diào)給料輔門之間對料層厚度的調(diào)節(jié)互相影響，實(shí)際控制過 程中各區(qū)段具有不同的加權(quán)系數(shù)，通過對原料給料裝置的6個(gè)微調(diào)給料輔門的開度分別進(jìn) 行閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)了在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的6個(gè)料層條帶的燒結(jié)狀態(tài)在垂 直于燒結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上保持溫度均勻。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燒透控制方法，其特征在于，在對燒結(jié)機(jī)速度控制過程中，每 一個(gè)風(fēng)箱的溫度值用對應(yīng)于每個(gè)風(fēng)箱的8個(gè)熱電偶測量到的溫度的平均值來表示，并以此 計(jì)算燒結(jié)終點(diǎn)，對機(jī)速進(jìn)行調(diào)整；根據(jù)在7個(gè)風(fēng)箱上取得的7個(gè)平均廢氣溫度值，在所述燒 結(jié)機(jī)的縱向方向上利用最小二乘法公式得出在風(fēng)箱廢氣溫度的1個(gè)多項(xiàng)式曲線；對所述多 項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為最大值時(shí)可以得到在所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向上的風(fēng)箱廢氣溫度 曲線的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP，即曲線最大斜率處；對上述多項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為零值 時(shí)可以得到在所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向上的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的拐點(diǎn)，即為在燒結(jié)機(jī)縱向上 的燒結(jié)終點(diǎn)的位置；從上述計(jì)算同樣可知，燒結(jié)機(jī)縱向上的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP位置的變 化就預(yù)示燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)發(fā)生變化；所以，根據(jù)風(fēng)箱溫度曲線拐點(diǎn)前區(qū)域的廢氣 溫度開始上升處的溫度，可在線實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)，可使時(shí)間滯后大大縮 ??；計(jì)算出燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)后，對燒結(jié)機(jī)的臺車的運(yùn)行速度進(jìn)行閉環(huán)反饋控制， 從而實(shí)現(xiàn)了在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的料層達(dá)到預(yù)定的燒透溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒透控制方法，其特征在于，所述多個(gè)微調(diào)給料輔門(6)用于 在沿?zé)Y(jié)機(jī)的臺車的行進(jìn)方向上形成多個(gè)料層條帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燒透控制方法，其特征在于，對風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫度進(jìn)行測 量的熱電耦共有兩組，在對應(yīng)于靠近燒結(jié)機(jī)中部的風(fēng)箱處設(shè)置第一組熱電耦，在對應(yīng)于靠 近燒結(jié)機(jī)后部的風(fēng)箱處設(shè)置第二組熱電耦，進(jìn)行矩陣式多點(diǎn)溫度測量，在垂直于燒結(jié)機(jī)的 臺車的行進(jìn)方向的每一個(gè)風(fēng)箱的寬度方向上其中兩個(gè)熱電耦分別布置在風(fēng)箱寬度的兩個(gè) 邊緣上，而其它熱電耦等間距的布置在風(fēng)箱寬度上，從而分別對應(yīng)著在沿?zé)Y(jié)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方 向上的多個(gè)料層條帶并且分別對應(yīng)多個(gè)微調(diào)給料輔門。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燒透控制方法，其特征在于，對所述多個(gè)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣 溫度進(jìn)行測量的目的是利用燒透偏差控制模型控制燒結(jié)機(jī)橫向溫度的偏差，并通過調(diào)節(jié)微 調(diào)給料輔門的開度對混合料下料量進(jìn)行控制，這樣可使臺車上的各個(gè)料層條帶中的混合料 密度均勻，保持橫向的燒結(jié)過程和壓入率盡可能平滑，讓料層在橫向從頭至尾的燒透保持 定值，從而使燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燒透控制方法，其特征在于，對所述多個(gè)風(fēng)箱的燒結(jié)廢氣溫度進(jìn)行測量的目的是利用燒透位置控制模型通過對燒結(jié)機(jī)的速度控制將燒透狀態(tài)保持 在最佳位置，即特定的風(fēng)箱位置處。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的燒透控制方法，其特征在于，所述燒結(jié)終點(diǎn)控制在倒 數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱上，即在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的多個(gè)料層條帶的燒結(jié)狀態(tài)在垂直于 燒結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上保持溫度均勻，并且在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的料層達(dá)到預(yù)定的 燒透溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燒透控制方法，其特征在于，在對燒結(jié)機(jī)橫向料層控制過 程中，將燒結(jié)機(jī)橫向區(qū)域分為多個(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段包括由熱電耦測量到的多個(gè)溫度值，根據(jù) 每個(gè)區(qū)段的多個(gè)溫度值，在所述燒結(jié)機(jī)的橫向方向上利用最小二乘法公式得出風(fēng)箱廢氣溫 度的多個(gè)多項(xiàng)式曲線，每個(gè)多項(xiàng)式曲線對應(yīng)于相應(yīng)的區(qū)段，對上述多個(gè)多項(xiàng)式曲線分別求 導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為最大值時(shí)可以得到對應(yīng)于相應(yīng)區(qū)段的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的廢氣溫度上升點(diǎn) BRP，即曲線最大斜率處，對上述多個(gè)多項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為零值時(shí)可以得到對應(yīng)于 相應(yīng)區(qū)段的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的拐點(diǎn)，即為相應(yīng)區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)的位置，從上述計(jì)算可知， 相應(yīng)區(qū)段的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP位置的變化就預(yù)示相應(yīng)區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)發(fā)生變化，所以， 根據(jù)風(fēng)箱溫度曲線拐點(diǎn)前區(qū)域的廢氣溫度開始上升處的溫度，可在線實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)相應(yīng)區(qū)段的 燒結(jié)終點(diǎn)；分別計(jì)算出各區(qū)段的燒結(jié)終點(diǎn)值后，對原料給料裝置的多個(gè)微調(diào)給料輔門的開度分別 進(jìn)行閉環(huán)反饋控制，由于多個(gè)微調(diào)給料輔門之間對料層厚度的調(diào)節(jié)互相影響，實(shí)際控制過 程中各區(qū)段具有不同的加權(quán)系數(shù)，通過對原料給料裝置的多個(gè)微調(diào)給料輔門的開度分別進(jìn) 行閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)了在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的多個(gè)料層條帶的燒結(jié)狀態(tài)在垂 直于燒結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上保持溫度均勻。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燒透控制方法，其特征在于，在對燒結(jié)機(jī)速度控制過程中， 每一個(gè)風(fēng)箱的溫度值用對應(yīng)于每個(gè)風(fēng)箱的多個(gè)熱電偶測量到的溫度的平均值來表示，并以 此計(jì)算燒結(jié)終點(diǎn)，對機(jī)速進(jìn)行調(diào)整；根據(jù)在多個(gè)風(fēng)箱上取得的多個(gè)平均廢氣溫度值，在所述 燒結(jié)機(jī)的縱向方向上利用最小二乘法公式得出在風(fēng)箱廢氣溫度的1個(gè)多項(xiàng)式曲線；對上述 多項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為最大值時(shí)可以得到在所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向上的風(fēng)箱廢氣溫 度曲線的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP，即曲線最大斜率處；對上述多項(xiàng)式曲線求導(dǎo)數(shù)，當(dāng)導(dǎo)數(shù)為零 值時(shí)可以得到在所述燒結(jié)機(jī)的縱向方向上的風(fēng)箱廢氣溫度曲線的拐點(diǎn)，即為在燒結(jié)機(jī)縱向 上的燒結(jié)終點(diǎn)的位置；從上述計(jì)算同樣可知，燒結(jié)機(jī)縱向上的廢氣溫度上升點(diǎn)BRP位置的 變化就預(yù)示燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)發(fā)生變化；所以，根據(jù)風(fēng)箱溫度曲線拐點(diǎn)前區(qū)域的廢 氣溫度開始上升處的溫度，可在線實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)，可使時(shí)間滯后大大 縮??；計(jì)算出燒結(jié)機(jī)縱向上的燒結(jié)終點(diǎn)后，對燒結(jié)機(jī)的臺車的運(yùn)行速度進(jìn)行閉環(huán)反饋控制， 從而實(shí)現(xiàn)了在對應(yīng)于倒數(shù)第2個(gè)風(fēng)箱位置上的料層達(dá)到預(yù)定的燒透溫度。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求其中之一所述的自動(dòng)混水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述方法采用 了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊、參數(shù)采集處理裝置、燒結(jié)原料的基本配料決策模型和動(dòng)態(tài)配料模型、雙環(huán) 以太網(wǎng)、人機(jī)接口 /編程器、PC服務(wù)器、PLC的中央處理器，各種遠(yuǎn)程輸入/輸出工作站等計(jì) 算機(jī)軟件/硬件系統(tǒng)以及工業(yè)自動(dòng)控制裝置。
全文摘要
一種用于燒結(jié)生產(chǎn)的燒結(jié)機(jī)的燒透控制方法，所述燒結(jié)機(jī)包括臺車、驅(qū)動(dòng)裝置、原料給料裝置、鋪底料給料裝置、多個(gè)點(diǎn)火裝置、多個(gè)風(fēng)箱、多個(gè)熱電耦、密封裝置、多個(gè)給料輔門，其特征在于，本燒透控制方法是基于燒結(jié)廢氣溫度上升點(diǎn)(Burning Rising Point)的燒結(jié)終點(diǎn)控制方法，該方法根據(jù)閉環(huán)控制理論，采用了燒透偏差控制模型和燒透位置控制模型，其中特別在靠近燒結(jié)機(jī)中部的風(fēng)箱處設(shè)置多個(gè)熱電耦以及在靠近燒結(jié)機(jī)后部的風(fēng)箱處設(shè)置多個(gè)熱電耦進(jìn)行燒結(jié)廢氣溫度的測量并且基于測量結(jié)果對燒結(jié)機(jī)的燒透終點(diǎn)進(jìn)行控制。
文檔編號F27B21/14GK101975514SQ20101055650
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者呂斌 申請人:呂斌