CN101430165A - 一种调节鼓风烧结机烧穿点位置的控制方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节鼓风烧结机烧穿点位置的控制方法及其控制系统，将检测到的实际烧穿点位置与理想烧穿点位置相比较，得出差值，再将差值与一限定值比较，当大于该值时，先调节料层厚，再调节料速；如果小于该值时，则先调节料速，再调节料层厚；直到测得的物料处理量等于额定物料处理量，则完成调节过程，使实际烧穿点位置接近于理想烧穿点位置。本发明通过对不同情况的分析对料速和料层厚进行不断调节，在调节鼓风烧结机烧穿点位置的同时，又使烧结工艺的各个环节不因调烧穿点位置而波动，甚至震荡，稳定了工艺环节。

Description

一种调节鼓风烧结机烧穿点位置的控制方法及其控制系统

技术领域：

本发明涉及冶炼工业领域，具体是一种调节ISP密闭鼓风炉炼铅、锌工艺的鼓风烧结机烧结层烧穿点位置的控制方法及其控制系统。

技术背景：

自上世纪70年代，ISP密闭鼓风炉炼铅、锌技术在我国韶冶投产以来，产生了很大效益，国内相继有白银、葫芦岛和东岭、三个冶炼厂相继建设成功。其中的鼓风烧结工艺不仅在这一工艺应用，而且在常规的鼓风炉炼铅工艺中也得到推广。

在烧结工艺的作业操作中，传统的作业控制习惯，还未得到完全改变。在工艺进矿管理及工艺设备设计中也未得到应有重视。当前建立烧结机数学模型从宏观上已有了定向研究，但缺乏工艺系统配套的改进和全面检测的足够基础。在这样的情况下，对当前生产的过程，分析其主次作业环节，在现有自动化检测和控制的基础上，对主要影响质量的不合理操作环节进行改进，显得非常必要，会对整个工艺带来立竿见影的效果，也是烧结生产的重要台阶，也为烧结机完整的数学模型控制打下主要基础。

1994-1995年韶关冶炼厂二系统自动化系统编程、调试投运中，分析了在烧结这样的长流程控制作业中，稳定精矿处理量和含矿品位，是整体作业控制的基础因素，在稳定了烧结进矿量、湿度的情况下，在一定的点火、鼓风的条件下，由于来料成份的不稳定等因素，烧结层烧穿点位置在飘移。

为了使烧穿点的温度在400℃左右，位置在经验值的最好位置上，以达到烧结块的转鼓率、块度、残硫率的三大质量指标，烧结主操作岗位的工人目前主要是小调节台车速度，对料层厚度一般不调，根据处理量要求，手动再调。

但是在作业中由于混合矿的成分及前面工序的湿度变化，必须大调台车速度，才能使烧穿点维持较好位置，这就带来了流程处理量的巨大变化，常常必须通知配矿减少给料，通知后烧结块冷却减少加水。由于流程从头至尾时间近1小时左右，这种情况引起全流程、配料、混料、制粒、点火、点火吸风、鼓风返烟、冷却破碎、收尘和制酸过程整个作业波动，从而使上述三大质量指标都会很差，并消耗了大量能量。

分析上述因素，要适应烧结工艺对象的大滞后、时变、多约束性的特点，首先应当稳定混合料处理量及成份，只有这样整个长流程各环节都能稳定，并且各个环节才能相互协调配合。因此作为烧结过程主要操作工序，不能只单调车速来保证烧穿点位置及烧穿点温度，它会较大地改变处理量。

因此，目前国内各鼓风烧结厂的料层烧穿点控制仍通过调台车速度，而基本不调节料层厚度的作业方法，这种控制方法是不合理的。

发明内容：

针对上述现有技术存在的缺陷，同时也为了稳定烧结机物料处理量和保证烧结块质量，SO₂浓度稳定等质量指标的要求，本发明旨在提供一种调节鼓风烧结机烧穿点位置的控制方法及其控制系统，不仅仅调节料速或是料层，而是将其结合起来，相互配合调节，实现了对烧结机烧穿点位置的自动调节，并且能使烧结工艺的各个环节都能稳定。

本发明采取的技术方案具体是：一种调节烧结机烧穿点位置的控制方法，包括如下步骤：

1)将检测到的实际烧穿点位置与理想烧穿点位置相比较，得出差值a1；当差值a1大于限定值f时，进入步骤2；当差值a1小于限定值f时，进入步骤3；

2)当a1>f时，首先调节料层厚，由物料处理量关系式：料速v×料层厚h×料层宽k＝物料处理量m，将调节后的料层厚h1代入式中，与料层宽相乘再和测得的料速v相乘得出新的物料处理量m2，再将物料处理量m2与额定处理量m相比较，得出差值a2；同时只调节料速，根据物料处理量关系式使料速v2与测得的料厚h相乘后得出物料处理量m2＝m；

3)当a1<f时，调节料速，再根据关系式：料速v×料层厚h×料层宽k＝物料处理量m，同时只调节料层，使实际物料处理量达到额定物料处理量厚度，具体步骤同步骤2；

4)调节完成后，实时检测实际烧穿点位置，重复步骤1。

同时，本发明还提供了一种与上述控制方法相应的控制系统，包括由比例积分调节器构成的烧穿点位校正主环和稳定处理量主环、与该主环串接的是料层调节副环和车速调节副环；其中由作为位置反馈输入信号的烧结机料层烧穿点位置与理想烧穿点偏差信号经烧穿点位校正主环，其输出再通过高选器或低选器限定作为副环给定分别选接入料层调节副环或车速调节副环；而稳定处理量主环输出另经高选器或低选器选接入料层调节副环或车速调节副环中的另一个副环，形成交叉调节的多校正串级控制系统。

本发明的工作原理是：在风量不变情况下，在调台车速度的同时，自动调节料层厚度。本发明所述控制方法是基于料速和料层厚与物料处理量之间的关系公式，提出的一种控制方法，所述关系公式为：

料速v×料层厚h×料层宽k＝物料处理量m(1)

料速(台车速)加快 烧穿点后移(即远离0点方向移动)

料层减薄         烧穿点前移(即靠近0点方向移动)

由于改变料速对烧结层垂直烧穿速度的影响能力比改变料层厚度的能力要小，它们之间有个反向差值，可用来调节料层烧穿点的位置，达到保证烧结块质量的理想位置，也同时保持物料处理量稳定。

如果烧穿点位置距理想烧穿点位置较大时，以调料层为先，再根据关系式(1)调节台车速；如果烧穿点位置距理想烧穿点位置接近时，以调台车速为主，再根据关系式(1)调节料层厚。在逐步到达理想位置后，停止调整。判断先调料层还是料速时用到的位置差的限值一般为2个风箱距离，相当全长的1/8左右长度。在实际运用中，f值在9、10号风箱处与烧穿温度及混合料成份等有关，还应由检查烧结块的成块率与转鼓率来确定。

本发明根据理想烧穿点位置与实际烧穿点位置差的正，负值来判断烧穿点需移动的方向：若a1>0，其中a1＝实际烧穿点位置—理想烧穿点位置，通过台车速将料速减慢，使烧穿点前移；若a1<0，调节料速时，应通过调节台车速使料速加快，使烧穿点后移。

本发明提供的调节鼓风烧结机烧穿点位置的控制方法及其控制系统，将料速和料层相互配合，实现了对烧结机烧穿点位置的自动调节，并且能使烧结工艺的各个环节不因调烧穿点位置而波动，甚至震荡，从而稳定了整个工艺环节。

附图说明

图1是本发明所述控制系统的SAMA图。

具体实施方式

首先把鼓风烧结机现有料层闸门手动调节装置，改为大力矩的电动执行机构控制或电信号气缸执行机构控制，以便给烧结台车变频调速与料层闸门厚度可同时自动调节提供基础。同时配置钢铁吸风烧结测定料层厚度的仪表，本实施例选用超声波扫描仪或激光料层厚度扫描仪，给出料层厚度信号，把烧结机传动电机变频器速度输出转换为台车速度，烧结机料层烧穿点位置经专用的烧穿点位置测控装置输出实际位置信号，它们的测量值均送入DCS系统。其中本实施例中的上述台车速度即表示物料量关系中的料速。

为了精确稳定地调节，如图1中，实现上述控制方法的控制系统结构上，包括由比例积分(PI)调节器构成的烧穿点位校正主环和稳定混合料处理量主环、与该主环串接的是料层调节副环和车速调节副环。其中由作为位置反馈输入信号的烧结机料层烧穿点位置与理想烧穿点偏差信号经烧穿点位校正主环，其输出再通过高选器或低选器限定作为副环给定分别选接入料层调节副环或车速调节副环；而稳定处理量主环输出另经高选器或低选器进料层调节副环或车速调节副环中的另一个副环，形成交叉调节的多校正串级控制系统。

台车速与料层厚的调节形成自己的恒定调节，作为控制系统的副环，它们的料层厚度与台车速度给定，由常用物料处理量关系式(1)分解，式(1)为：料速v×料层厚h×料层宽k＝物料处理量m，先定料层厚，然后定料速。还包括稳定处理量作为主环的串级控制系统。烧结机料层烧穿点位置与理想烧穿点偏差信号作为烧穿点位校正主环去参于料层或速度副环的给定，按偏差信号的大小，限制调节信号只能输向台车速或料层厚付调节环的一方，使该副环测量数据变化，从而与另一方测量数据的乘积(物料处理量)发生改变，与主环额定处理量产生偏差。该稳定处理量主环为比例积分(PID)调节器，当物料处理量偏差存在时，物料处理量主环调节输出，该输出由于作为限通器的高选器或低选器限制只能作为另一副环的偏差给定，可调缩比使该副环调节达到其测量值改变到与另一方测量数据的乘积(物料处理量)等于主环额定处理量，由此，达到保持物料处理量不变的条件下，实际烧穿点位置趋近理想位置。由于调节过程存在时滞，及其它干扰因素，在上述总框架下，会有小的调整如图K1、K2，所述K1、K2可以影响台车速度和料层厚对料层垂直烧穿的影响力，也即影响实际烧穿点位逼近理想烧穿点位的能力，调试时，根据烧穿点位置及混合料处理量趋势曲线形态决定。同时，乘法器中还包含有料层宽度k常数因子。

本实施例用于鼓风烧结机，其烧结全长约为48m，控制方法中限通器中取的限值为2个风箱距离，约6m。

上述系统应在烧结机DCS控制系统或在单独小型分布式工控系统下，组态运行。在工艺流程前段精矿总量控制系统、配料控制系统、混料制粒湿度控制系统、均匀地梭式布料、布料吸风点火正常、烧结层鼓风返烟稳定的条件下实现。

Claims (3)

1、一种调节鼓风烧结机烧穿点位置的控制方法，其特征是包括如下步骤：

1)将检测到的实际烧穿点位置与理想烧穿点位置相比较，得出差值a1；当差值a1大于限定值f时，进入步骤2；当差值a1小于限定值f时，进入步骤3；

2)当a1>f时，首先调节料层厚，由物料处理量关系式：料速v×料层厚h×料层宽k＝物料处理量m，将调节后的料层厚h1代入式中，与料层宽k相乘再和测得的料速v相乘得出新的物料处理量m2，再将物料处理量m2与额定处理量m相比较，得出差值a2；同时只调节料速，根据物料处理量关系式使调节后的料速v2与测得的料厚h和料层宽k相乘后得出物料处理量m2＝m；

3)当a1<f时，调节料速v，再根据关系式：料速v×料层厚h×料层宽k＝物料处理量m，同时只调节料层厚，使实际物料处理量达到额定物料处理量厚度，具体步骤同步骤2；

4)调节完成后，实时检测实际烧穿点位置，重复步骤1。

2、根据权利要求1所述鼓风调节烧结机烧结点位置的控制方法，其特征是步骤1中所述限定值为烧结全长的1/8长度值。

3、一种与权利要求1所述控制方法相应的控制系统，其特征是，包括由比例积分调节器构成的烧穿点位校正主环和稳定处理量主环、与该主环串接的是料层调节副环和车速调节副环；其中由作为位置反馈输入信号的烧结机料层烧穿点位置与理想烧穿点偏差信号经烧穿点位校正主环，其输出再通过高选器或低选器限定作为副环给定分别选接入料层调节副环或车速调节副环；而稳定处理量主环输出另经高选器或低选器选接入料层调节副环或车速调节副环中的另一个副环，形成交叉调节的多校正串级控制系统。

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