CN100441488C - 预均化矩型原料场端堆堆料方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种预均化矩型原料场端堆堆料方法，所要解决的问题是：目前水泥厂原料预均化矩型料场堆取料工艺中，堆料机人字型堆料，取料机全断面取料的方法被广泛应用。这种方法在原料堆的端堆部分混匀效果却不好，即“端堆效应”问题。本发明的要点是：堆料机在往复运行到右端堆时，折返点比前一次折返点向左偏移一个距离ΔL，再停留一段时间ΔT堆料，并且随着料堆不断增高，每次偏移量在逐渐变小，停留堆料的时间在逐渐变大，本发明的积极效果是：使堆料机在端堆处堆的原料堆，能满足取料机的全断面取料，保证了原料混匀效果，消除料堆的“端堆效应”。

Description

预均化矩型原料场端堆堆料方法

技术领域

本发明涉及在水泥厂预均化矩型原料场进行端堆堆料时控制堆料的方法。

背景技术

散状物料预均化料场除具有存储功能外，主要是通过堆取料设备将品质波动的物料，按一定的顺序或比例进行堆、取的混合均化。目前水泥厂原料预均化矩型料场堆取料工艺中，堆料机人字型堆料，取料机全断面取料的方法被广泛应用。这种方法虽然能大部分较好地完成原料混匀目的，但是在原料堆的端堆部分混匀效果却不好，即“端堆效应”问题。影响了水泥生产的质量。“端堆效应”问题成了水泥行业提高产品质量的瓶颈。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种本发明的目的就是解决堆料机在端堆堆料时产生的“端堆效应”而提供一种预均化矩型原料场端堆堆料方法。

本发明的目的是这样实现的：本发明仍然是堆料机人字型堆料，取料机全断面取料，不同的是通过采用控制堆料机变点返程、不同停留时间的方法，使堆料机在端堆处堆的原料堆，能满足取料机的全断面取料，保证了原料混匀效果，消除料堆的“端堆效应”。

1、端堆效应分析

图1是矩型料场示意图。采用人字形堆料法和全断面取料法，堆料机堆料过程主要是堆料机在料堆中间直线行走堆料和在料堆两端停留堆料。堆料机在料堆中间直线往复行走一层一层的堆料，只要保证堆料机匀速行走，这样堆的中间料堆部分，就满足取料机全断面取料要求，可以达到物料混均目的。而在采用人字形堆料法堆料的矩形料场中，每个料堆都有两个呈半圆锥形的端部称之为端堆或端锥。当采用定点往返堆料的料堆，形式如图2(a)所示，在右端堆，当取料机开始取料时，端均部位的料层方向同取料机切面方向平行，因此取料机只能取到表面一层的物料，不能取到全断面所有料层的物料，达不到混匀的目的。要改变这种情况，右端堆就不能堆成图2(a)所示的形状。而应该堆成图2(b)的形状。这需要堆料机在往复运行到右端堆时，不再固定一点停留、折返，而是每次运行到右端点时，折返点比前一次折返点向左偏移一个距离ΔL，再停留一段时间ΔT堆料，并且随着料堆不断增高，每次偏移量在逐渐变小，停留堆料的时间在逐渐变大，这样就可以堆成图2(b)所示的形状，这样形成的右端堆在取料机开始取料时就不是只取到料堆表面的一层物料，而是全断面所有料层的物料。

在左端堆，堆料机的折返点是固定的。但是每一次在折返点的停留堆料时间不同，而且堆料机堆第一个料堆和以后堆的料堆，每一次停留堆料的时间也不同，因为第一个料堆是在料场没有物料情况下堆料，而以后堆的料堆是在取料机取完料堆物料(要留下一部分料)再堆料。当取料机取料接近左端堆时，料堆的高度已经大大下降，一般情况下当料堆高度不足标准料堆高度二分之一时，取料机就停止取料了，因此料堆留下一堆“死料”见图2(C)。在堆下一个料堆时，堆料机在左折返点每次停留的时间与第一个料堆的情况不一样了，否则就堆不出所要求的端堆几何形状。即要重新计算在左端点每层的停留时间。综上所述，堆料机往复堆料时，在右端堆料时，堆料机每次的折返点在变化，停留堆料时间在变化；在左端堆料时，折返点是固定的，但是每次停留堆料时间在变化。

2、端堆折返点偏移距离和停留时间

要使端堆的物料达到混匀的目的，就必须控制堆料机在右端堆折返时的偏移量及停留堆料时间和堆料机在左端堆停留堆料时间。本发明理论依据主要是偏移量和停留堆料时间的计算公式推导。由于要计算的偏移量和停留时间都对应每一层，下边给出的计算式都是以层M为自变量。层数计算公式是：

$N=\frac{3600\mathrm{HBv\γ}}{G}---\left(1\right)$

$M=\frac{3600H_m{B}_m\mathrm{v\γ}}{G}---\left(2\right)$

式中：N-标准料堆的总层数，

      M-料堆的第M层，

      H-标准料堆的堆高，单位为米

      H_m-第M层料堆高度，单位为米

      B-标准料堆半底宽，单位为米

      B_m-第M层料堆半底宽(半圆锥底半径)，单位为米，

      v-堆料机行走速度，单位为米/秒，

      G-堆料机堆料量，单位为吨/小时，

      γ-物料容重，单位为吨/立方米，

(1)右端堆可变折返点

a、偏移距离的确定(见图3)

$B_m=B\sqrt{\frac{M}{N}}---\left(3\right)$

第M层偏移量ΔL_m＝B_m-B_m-2    ---------(4)

b、停留堆料时间的确定

$t_m=[\frac{\mathrm{\π}}{6}(B_m^2{H}_m-B_{m-2}^2{H}_{m-2})-H_{m-2}{B}_{m-2}(B_m-B_{m-2})]\frac{3600\mathrm{\γ}}{G}$

$=\frac{3600B^2\mathrm{H\γ}}{\mathrm{GN}\sqrt{N}}\{\frac{\mathrm{\π}}{6}[M\sqrt{M}-(M-2)\sqrt{M-2}]-(M-2)(\sqrt{M}-\sqrt{M-2})\}$

(2)左端堆不变折返点

在左端堆折返点偏移量为0，只需计算每一层停留堆料时间，

a、第一个料堆(见图4)

每层堆料时间为：

$t_m=(V_m-V_{m-2})\frac{3600\mathrm{\γ}}{G}$

$=\frac{3600\mathrm{\π\γ}}{6G}(B_m^2{H}_m-B_{m-2}^2{H}_{m-2})$

$=\frac{600B^2\mathrm{H\π\γ}}{\mathrm{GN}\sqrt{N}}[M\sqrt{M}-(M-2)\sqrt{M-2}]---\left(5\right)$

式中：V_m-第M层料堆高时半圆锥体积。

      V_m-2-第M-2层料堆高时半圆锥体积。

b、以后料堆(见图5)

第M层残余料堆的物料体积为

$\frac{B}{H}\underset{{\mathrm{\Ω}}_m}{\∫}\∫(\sqrt{x^2+y^2}+B+y)\mathrm{d\σ}---\left(6\right)$

第M层应堆物料体积为：

$V_m=\frac{\mathrm{\π}}{6}(B_m^2{H}_m-B_{m-2}^2{H}_{m-2})-\frac{B}{H}\underset{{\mathrm{\Ω}}_m}{\∫}\∫(\sqrt{x^2+y^2}+B+y)\mathrm{d\σ}$

$=\left[\frac{B^2\mathrm{H\π}}{6N\sqrt{N}}[M\sqrt{M}-(M-2)\sqrt{M-2}]\right]-\frac{B}{H}\underset{{\mathrm{\Ω}}_m}{\∫}\∫(\sqrt{x^2+y^2}+B+y)\mathrm{d\σ}$

第M层堆料机停留时间为

$t_m=V_m\frac{3600\mathrm{\γ}}{G}$

$=\frac{B^2\mathrm{H\π}}{6N\sqrt{N}}\left[M\sqrt{M-(M-2)}\sqrt{M-2}\right]-\frac{B}{H}\underset{{\mathrm{\Ω}}_m}{\∫}\∫(\sqrt{x^2+y^2}+B+y)\mathrm{d\σ}\}\frac{3600\mathrm{\γ}}{G}$

$(M=\mathrm{4,6}\·\·\·\·\·\·)---\left(7\right)$

本发明与现有技术方案相比，使堆料机在端堆处堆的原料堆，能满足取料机的全断面取料，保证了原料混匀效果，削除料堆的“端堆效应”。

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。

图1是矩形场料示意图。

图2(a)是矩形料场定点往返堆料料堆示意图。

图2(b)是矩形料场变折返点料堆示意图。

图2(c)是矩形料场变残余料堆示意图。

图3是辅助分析示图。

图4是不变折返点端堆示意图。

图5是残余料堆示意图。

具体实施方式

可以采用PLC控制设计。

根据以上的理论分析与计算，PLC主要是计算偏移量ΔL_m及端堆停留时间T_m来控制行走机构。为了满足控制要求首先在两端堆设置传感元件，并将标准堆高、物料容重，标准料堆半底宽、堆料机行走速度等参数编程到PLC程序中，把堆料层数作为变量，由设在端堆的传感元件将层数输入到PLC中，再由编程在PLC中公式

ΔL_m＝B_m-B_m-2，

$t_m=[\frac{\mathrm{\π}}{6}({B_m}^2{H}_m-{B_{m-2}}^2{H}_{m-2})-B_{m-2}{H}_{m-2}(B_m-H_{m-2})]\frac{3600\mathrm{\γ}}{6}$ 计算每一层，

ΔL_m、t_m、得出t_m＝ΔL_m/v，来控制行走机构在端堆的起动，停止及运行的时间。

Claims (2)

1、一种预均化矩型原料场端堆堆料方法，其特征是：堆料机在往复运行到右端堆时，折返点比前一次折返点向左偏移一个距离，设第m层的偏移距离为ΔL_m，再停留一段时间堆料，设第m层的堆料时间为t_m，并且随着料堆不断增高，每次偏移量在逐渐变小，停留堆料时间在逐渐变大，n、m为

$n=\frac{3600\mathrm{HBv\γ}}{G}----------\left(1\right)$

$m=\frac{3600H_m{B}_m\mathrm{v\γ}}{G}----------\left(2\right)$

式中：n-标准料堆的总层数

m-料堆的第m层

H-标准料堆的堆高，单位为米

H_m-第m层料堆高度，单位为米

B-标准料堆半底宽，单位为米

B_m-第m层料堆半底宽，单位为米

v-堆料机行走速度，单位为米/秒

G-堆料机堆料量，单位为吨/小时

γ-物料容重，单位为吨/立方米

对于右端堆，折返点可变，

所说的偏移距离ΔL_m为

ΔL_m＝B_m-B_m-2--------(4)

其中， $B_m=B\sqrt{\frac{m}{n}}--------\left(3\right)$

所说的停留堆料时间t_m为

$t_m=[\frac{\mathrm{\π}}{6}(B_m^2{H}_m-B_{m-2}^2{H}_{m-2})-H_{m-2}{B}_{m-2}(B_m-B_{m-2})]\frac{3600\mathrm{\γ}}{G}$

$=\frac{3600B^2\mathrm{H\γ}}{\mathrm{Gn}\sqrt{n}}\left\{\frac{\mathrm{\π}}{6}\right[m\sqrt{m}-(m-2)\sqrt{m-2}]-(m-2)(\sqrt{m}-\sqrt{m-2})\}$

对于左端堆，折返点不变，

在左端堆折返点偏移距离为0，只需计算每一层停留堆料时间，

a、第一个料堆

每层停留堆料时间为：

$t_m=(V_m-V_{m-2})\frac{3600\mathrm{\γ}}{G}$

$=\frac{3600\mathrm{\π\γ}}{6G}(B_m^2{H}_m-B_{m-2}^2{H}_{m-2})$

$=\frac{{600B}^2\mathrm{H\π\γ}}{\mathrm{Gn}\sqrt{n}}[m\sqrt{m}-(m-2)\sqrt{m-2}]----------\left(5\right)$

式中：V_m-第m层料堆高时半圆锥体积，

V_m-2-第m-2层料堆高时半圆锥体积；

b、以后料堆

第m层残余料堆的物料体积为

$\frac{B}{H}\underset{{\mathrm{\Ω}}_m}{\∫}\∫(\sqrt{x^2+y^2}+B+y)\mathrm{d\σ}-----\left(6\right)$

第m层应堆物料体积为：

$V_m=\frac{\mathrm{\π}}{6}(B_m^2{H}_m-B_{m-2}^2{H}_{m-2})-\frac{B}{H}\underset{{\mathrm{\Ω}}_m}{\∫}\∫(\sqrt{x^2+y^2}+B+y)\mathrm{d\σ}$

$=\left[\frac{B^2\mathrm{H\π}}{6n\sqrt{n}}\right[m\sqrt{m}-(m-2)\sqrt{m-2}\left]\right]-\frac{B}{H}\underset{{\mathrm{\Ω}}_m}{\∫}\∫(\sqrt{x^2+y^2}+B+y)\mathrm{d\σ}$

第m层停留堆料时间为

$t_m=V_m\frac{3600\mathrm{\γ}}{G}$

$=\frac{B^2\mathrm{H\π}}{6n\sqrt{n}}\left[m\sqrt{m-(m-2)}\sqrt{m-2}\right]-\frac{B}{H}\underset{{\mathrm{\Ω}}_m}{\∫}\∫(\sqrt{x^2+y^2}+B+y)\mathrm{d\σ}\}\frac{3600\mathrm{\γ}}{G}$

$(m=\mathrm{4,6}......)-----\left(7\right).$

2、按照权利要求1所述的预均化矩型原料场端堆堆料方法，其特征是：采用PLC控制设计，PLC是计算偏移距离ΔL_m及停留堆料时间t_m来控制行走机构，将标准堆料的堆高、物料容重、标准料堆半底宽、堆料机行走速度编程到PLC程序中，把堆料层数作为变量，由设在端堆的传感元件将堆料层数输入到PLC中，再由编程在PLC中的公式

ΔL_m＝B_m-B_m-2，

$t_m=[\frac{\mathrm{\π}}{6}({B_m}^2{H}_m-{B_{m-2}}^2{H}_{m-2})-B_{m-2}{H}_{m-2}(B_m-H_{m-2})]\frac{3600\mathrm{\γ}}{6}$ 计算每一层的

ΔL_m、t_m，得出t_m＝ΔL_m/v，来控制行走机构在端堆的起动、停止及运行的时间。

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