CN101140477A - 球团链篦机篦床温度场间接监控方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种链篦机－回转窑－环冷机球团生产工艺中的链篦机篦床温度场间接监控方法及其装置，涉及冶金工业测控技术领域。本发明运用热电偶测温传感器对链篦机篦床4个段区的温度场进行间接检测，并依此实时调节各段区鼓/抽风箱的通风量，实现对链篦机篦床温度的间接控制。其特征在于：采用了篦床温度场间接检测与控制技术，使得装置工作稳定可靠，克服了人为所造成的链篦机篦床温度波动，提高了球团质量；设计了信号采集、温度场计算及带死区、扰动前馈PID控制算法软件程序，实现了球团链篦机在最佳温度下的正常运行，能延长链篦机关键零部件热疲劳寿命2－3年；基于组态软件技术的人机界面设计形象直观，操作简单。

Description

球团链篦机篦床温度场间接监控方法及其装置

技术领域

本发明涉及链篦机-回转窑-环冷机球团生产工艺中的球团链篦机篦床温度场间接检测与控制装置，属于冶金工业测控技术领域，它主要用于球团链篦机篦床温度实现连续自动间接检测和控制。

背景技术

世界上生产球团矿的工艺方法主要有3种：链篦机-回转窑-环冷机球团法、带式焙烧机球团法和竖炉球团法。链篦机-回转窑工艺生产球团对原料适应性强，具有生产规模大，球团抗压强度高、质量均匀、品位高，能耗及生产成本低等特点。球团链篦机在从常温到高温的环境中往复运行工作时，篦床与传输机构零部件在交变温度场中循环往复运行，对相关零部件材料热震疲劳、高温强度和耐磨性能要求极高，球团链篦机篦床温度场的监控，对球团链篦机生产线的有效可靠运行、延长使用寿命尤为重要。

日本设计制造的球团链篦机(加古川1号和2号球团厂)篦板体材质不及美国，但寿命却比美国生产的链篦机长，究其原因主要是日本设计制造的链篦机采用了篦板直接测温装置，且制定了相应的直接数字控制措施及时调节温度。

目前国内从已有专利的查阅可知，对链篦机的技术研究主要表现在链篦机的驱动及张紧装置、铲料板装置等设计和制作工艺上，在冶金领域的温度监控大多针对各种高炉，如发明专利(CN85104443A，冶金工业部包头钢铁设计研究院)“高炉热风炉交叉并联送风温度控制”，该发明属于高炉热风炉控制领域，其特征是用调节热风炉入炉冷风量的办法来改变其热风量；发明专利(CN200510020141.0，桂林电子工业学院)“玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法”，该发明为玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法，以工控机对回油阀、供油阀开度及油压进行检测、调节。莱芜钢铁集团有限公司对链篦机-回转窑-环冷机球团生产线进行了计算机自动控制系统的开发，但其温度控制主要是针对回转窑而进行的，尚未实施对球团链篦机篦床温度场的监控。首钢球团厂对链篦机温度控制也是针对原有生产线中喷煤系统存在的问题，在喷煤、停煤、倒仓等环节上用计算机来实现调节控制，而针对球团链篦机篦床温度场的监控尚未引起重视。

国内现有球团生产线的链篦机篦床温度场的监测大多为人工手动操作，在实际生产中暴露出篦床温度控制不稳定，不但严重影响着球团生产质量，而且严重影响着球团链篦机使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种球团链篦机篦床温度场间接检测与控制装置，以克服上述缺陷。在球团链篦机的生产运行过程中，运用测温传感器对球团链篦机篦床温度实现连续自动间接检测，进而依据篦床温度场实时调节热风箱的通风量，实现了球团链篦机篦床温度场的间接控制。

球团链篦机篦床温度场间接检测与控制方法，其特征在于：将热电偶测温传感器安装在球团链篦机篦床的热风箱两侧，对来自回转窑/环冷机的热风温度进行连续检测，经热电偶测温传感器的补偿器和变换器把链篦机篦床的来自回转窑/环冷机的热风温度转换成电压值模拟量，送数据信号采集器进行A/D转换成数字信号后提供给计算机，由此建立链篦机篦床的4段(鼓风干燥段，抽风干燥段，抽风预热1段，抽风预热2段)梯度温度场(采用间接检测的方式)，以此作为链篦机篦床温度场调节控制的检测信号，计算机依据链篦机运行工况下的篦床温度的热工参数技术要求，设定生产进程中所需求的温度，用检测到的球团链篦机篦床温度场热风温度的加权平均值，经链篦机篦床温度控制的目标值计算模型计算后，在设定值±10℃范围内进行实时调节，只要高于或低于温度控制范围，计算机立即依据带死区、扰动前馈PID控制算法，调整温度控制调节量，经由控制信号驱动器分别作用于干燥段的鼓风风量阀门和干燥段/预热段的抽风风量阀门，通过增、减球团链篦机不同段域的鼓风/抽风风箱(来自回转窑和环冷机的热风)的通风量(采用间接控制的方式)，以满足链篦机篦床的4段梯度温度场要求，从而确保了篦床篦板的温度在运动过程中均衡稳定变化，温度控制值精度达到设计要求。

球团链篦机篦床温度场间接检测与控制装置，由热电偶测温传感器、热电偶测温传感器的补偿器、热电偶测温传感器的变换器、完成A/D转换的数据信号采集器、计算机、控制信号驱动器、干燥段的鼓风风量阀门、干燥段/预热段的抽风风量阀门组成，热电偶测温传感器安装在球团链篦机篦床的热风箱两侧，热电偶测温传感器、热电偶测温传感器的补偿器、热电偶测温传感器的变换器、数据信号采集器、计算机依次相连。

本发明所述的热电偶测温传感器根据被测温度选择，例如不超过1000℃，可以选择镍铬镍硅热电偶测温传感器。

本发明所述的球团链篦机篦床温度场间接监控的人机操作界面，采用组态软件技术，简洁直观，操作简便，整个监控装置的操作在监控室的操作台上完成，过程信息同时显示在操作平台上的CRT上，操作人员可随时对链篦机篦床温度测量和控制过程进行监视。

本发明与现有技术相比，采用了篦床温度场间接检测与控制技术，使得球团链篦机篦床温度场间接监测控制装置工作稳定可靠，使用寿命长；设计了信号采集、温度场控制的目标值计算模型及带死区、扰动前馈PID控制算法软件程序，提高了链篦机-回转窑-环冷机球团生产工艺中的链篦机篦床温度场监控操作的自动化程度，减轻了操作工人的劳动强度；连续的篦床温度场间接检测与控制克服了人为所造成的链篦机篦床篦板温度波动，避免了球团链篦机篦床温度控制过程中的大幅超调现象，提高了球团生产质量，延长了链篦机的使用寿命；基于组态软件技术的操作界面设计使得本发明装置结构简单，成本低，操作简单、直观生动，便于推广应用。

附图说明

本发明球团链篦机篦床温度场间接监测控制装置系统结构示意图。

图中包括：造球机0，球团链篦机篦床1(其中GG：鼓风干燥段，CG：抽风干燥段，YR1：预热1段，YR2：预热2段)，热电偶测温传感器2，热电偶测温传感器的补偿器3，热电偶测温传感器的变换器4，完成A/D转换的数据信号采集器5，计算机6，控制信号驱动器7，干燥段的鼓风风量阀门8，干燥段/预热段的抽风风量阀门9，回转窑10，环冷机11。

具体实施方式

首先根据被测温度选择热电偶测温传感器2，因为不超过1000℃，选择镍铬镍硅热电偶测温传感器2。

其次是热电偶测温传感器2的安装，按照球团链篦机篦床1温度场间接监测控制装置的温度场间接测量的工作特征，是利用热电偶测温传感器2检测球团链篦机鼓风/抽风风箱附近的热风温度来获取球团链篦机篦床1温度场，针对240万吨球团链篦机两侧鼓风干燥段(GG)，抽风干燥段(CG)，预热1段(YR1)，预热2段(YR2)的来自回转窑和环冷机的热风鼓风/抽风风箱共有40个，每个鼓风/抽风风箱附近安装2只热电偶测温传感器2，共计用了80只热电偶测温传感器，形成热电偶测温传感器阵列。

接下来80个温度测量点的测量值经相应的热电偶测温传感器的补偿器3和热电偶测温传感器的变换器4形成了球团链篦机篦床的上述4段梯度温度场的间接测量值，经数据信号采集器5完成A/D转换后作为调节控制的参考信号输入计算机6，在计算机6中，球团链篦机篦床1温度控制的目标值还必须按下式进行计算：

T＝f(w.t)+K

式中，T——链篦机篦床温度目标值；

w——链篦机篦床段域系数；

t——热电偶测量的热风温度(间接测量值)；

K——常数。

为了保护球团链篦机篦床1篦板，通常要求靠近球团链篦机篦床1床面3cm一层的球团温度应控制在680℃以下，球团链篦机篦床1床面3cm以上一层的球团温度应控制在700～800℃，本发明采用间接控制的方法，把球团链篦机来自回转窑和环冷机的热风鼓风/抽风风箱温度在450℃左右。

依据球团链篦机篦床温度的热工参数技术要求，在人机操作界面的“温度值设定区”设定生产进程中所需求的温度，用检测到的球团链篦机篦床1温度场实际温度的加权平均值，经球团链篦机篦床1温度控制的目标值计算模型计算后，在设定值±10℃范围内进行间接控制，只要高于或低于温度控制范围，计算机即依据带死区、扰动前馈PID控制算法，实时调整温度控制调节量，经由控制信号驱动装置7分别作用于干燥段的鼓风风量阀门8和干燥段/预热段的抽风风量阀门9，通过增、减球团链篦机不同段域的鼓风/抽风风箱的通风量，使球团链篦机篦床1篦板温度的控制精度达到设计要求。

实施球团链篦机篦床1温度监控，通过均衡稳定的热工温度控制，克服了人为所造成的球团链篦机篦床1温度波动，实现球团链篦机篦床1温度的均衡稳定控制，可确保整个球团链篦机系统安全可靠的运行，提高自动化生产水平，可有效利用能源，最终达到提高球团质量、降低球团生产成本和延长链篦机使用寿命的目的。由用户实践表明，采用球团链篦机篦床篦板1温度监控装置可使链篦机关键零部件热疲劳性能从8000次提高到29000次，使球团链篦机整机使用寿命从1年提高到3年以上，逼近国外同类产品。此外还提高了热风循环利用效率，大幅度降低球团生产的能耗。

Claims (4)

1.球团链篦机篦床温度场间接检测与控制方法，其特征在于：将热电偶测温传感器(2)安装在球团链篦机篦床(1)的热风箱两侧，对球团链篦机篦床(1)的回转窑(10)和环冷机(11)的热风温度进行连续检测，经热电偶测温传感器的补偿器(3)和热电偶测温传感器的变换器(4)把球团链篦机篦床(1)的来自回转窑/环冷机的热风温度转换成电压值模拟量，送数据信号采集器(5)进行A/D转换成数字信号后提供给计算机(6)，由此建立链篦机篦床的鼓风干燥段(GG)、抽风干燥段(CG)、抽风预热1段(YR1)和抽风预热2段(YR2)的梯度温度场，以此作为链篦机篦床温度场调节控制的检测信号，计算机(6)通过控制信号驱动器(7)控制干燥段的鼓风风量阀门(8)、干燥段/预热段的抽风风量阀门(9)，通过增、减球团链篦机篦床(1)上述4个段域的鼓风/抽风风箱的通风量，以满足链篦机篦床的段梯度温度场要求。

2.根据权利要求1所述的球团链篦机篦床温度场间接检测与控制方法，其特征在于：计算机(6)依据链篦机运行工况下的球团链篦机篦床(1)的热工参数技术要求，设定生产进程中所需求的温度，用检测到的球团链篦机篦床(1)温度场热风温度的加权平均值，经链篦机篦床(1)温度控制的目标值计算模型计算后，在设定值±10℃范围内进行实时调节，只要高于或低于温度控制范围，计算机(6)立即依据带死区、扰动前馈PID控制算法，调整温度控制调节量。

3.根据权利要求2所述的球团链篦机篦床温度场间接检测与控制方法，其特征在于：计算模型为：T＝f(w.t)+K

式中，T——链篦机篦床温度目标值；

w——链篦机篦床段域系数；

t——热电偶测量的热风温度(间接测量值)；

K——常数。

4.球团链篦机篦床温度场间接检测与控制装置，其特征在于：由热电偶测温传感器(2)、热电偶测温传感器的补偿器(3)、热电偶测温传感器的变换器(4)、完成A/D转换的数据信号采集器(5)、计算机(6)、控制信号驱动器(7)、干燥段的鼓风风量阀门(8)、干燥段/预热段的抽风风量阀门(9)组成，热电偶测温传感器(2)安装在球团链篦机篦床(1)的热风箱两侧，热电偶测温传感器(2)、热电偶测温传感器的补偿器(3)、热电偶测温传感器的变换器(4)、数据信号采集器(5)、计算机(6)依次相连，计算机(6)通过控制信号驱动器(7)控制干燥段的鼓风风量阀门(8)、干燥段/预热段的抽风风量阀门(9)。