CN101477378A - 一种烧结生产用混合料的水分控制方法 - Google Patents

Abstract

一种烧结生产用混合料的水分控制方法，属于涉混合料水分的自动监测和智能控制技术领域。采用PLC系统、开发工具。控制过程包括：数据采集、信号显示及数据处理、人工输入信息、模糊控制模型运算和调节、控制量输出、模型自适应以及人工智能方式判别与修正。实现对烧结混合料加水量自动动态控制使混合料水分满足烧结生产需求并显示生产过程物料实时水分和加水量等数据及操作方式等。优点在于：适用于使用各种烧结生产过程原料混合过程的加水量控制，可设计独立控制系统或利用基于生产过程自动控制的PLC控制系统实现，受现场条件制约小，新建项目和改造项目均适用，且低成本。

Description

一种烧结生产用混合料的水分控制方法

技术领域

本发明属于涉混合料水份的自动监测和智能控制技术领域，特别是提供了一种烧结生产用混合料的水分控制方法。

背景技术

目前首钢矿业公司烧结厂采用人工看水的控制方式，加水方式为两段加水，以一次混合加水为主，二次混合加水为辅。工艺操作要点是：一混加水要求加足混匀，二混加水要求少量补加强化制粒。一、二次混合机进料端均设计有储料仓，给料方式均为圆辊给料机给料，圆辊设电动阀门和采用变频控制给料量。一、二混加水均采用手工阀门控制，生产过程中，圆辊闸门基本实行定位控制，混合操作工根据烧结机缓冲矿槽料位和二混料仓料位信号进行一、二混圆辊变频增减调节以满足用料需要，并根据水分实际情况手动调节给水阀门进行加水调节。通过分析现场工艺及操作现状，目前的加水方式主要存在以下不足：

1)初始料水分、料比结构和混合料仓仓位的不稳定，使圆辊的给料量与闸门开度、圆辊频率难以形成线性关系，下料量不能精确控制。

2)一混给料端没有计量装置，无法形成给料量数据，给料数据不能量化实现，使加水量难以准确量化，造成水分不稳定。

3)当圆辊变频变化后，混合操作工根据经验目测水分高低以决定加水量是否调整和调整量，人工经验的不确定和不量化性造成水分控制的偏差。

4)一、二混水分检测方式为烘干失重法，分别为三小时、二小时一次，检验时间为1.2小时，检测频率较低，时间严重滞后，只能作为混合工经验与检验数据的验证，不能及时反映动态生产过程的实际水分状况。

5)一、二混加水现场均安装有给水流量计，数据接入生产信息系统，采用手动截门控制加水量方式。当混合料量的水分需求值发生变化时操作工需要从操作室到现场进行手动调整截门操作，监测现场给水流量达到目标值后停止操作，落后的加水方式增加了操作人员的工作量。

6)加水操作人员的责任心影响了水分的稳定。不同素质的人员对水分调整的及时性、准确性不同，即人的因素是影响水分稳定的关键，也是最不确定的和最不易解决的问题。

综上所述，混合系统人工加水控制受诸多因素影响，难以达到水分稳定、控制精准的理想效果。因此，只有通过科技手段，采用先进的在线自动测水仪，运用智能控制理论和方法对加水进行自动控制是解决上述问题的关键途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烧结生产用混合料的水分控制方法，解决了人工加水水分不稳定，控制不准确的问题，实现了对一混加水的目标控制、自动控制和稳定控制，从而达到了优化烧结过程、降低点火消耗、提高烧结效率、降低岗位劳动强度等目的。

该系统采用PLC控制系统、开发工具(将PLC控制系统应用于实际生产控制还要编制软件，开发工具为施耐德Concept编程软件)，人工输入控制目标、根据现场监测参数利用智能推算模块推算加水量，同时根据测量结果与设定值偏差采用模糊控制原理智能推算加水补偿量进行加水控制量修正，通过控制变频水泵运转频率实现加水量智能调解，最终满足生产需求物料水分需求。同时本系统还能够根据实际控制结果对智能推算模块计算推算系数进行修正，使智能推算模块推算结果更准确，减少调节时间。功能模块包括数据采集、智能推算模块、输出控制模块、智能调节模块、人工智能模块，其控制过程为：

a、数据采集：通过PLC系统将混合料水分、给料设备运行参数及相关生产设备运行数据等生产过程参数进行采集，并进行处理与判别。

B、智能推算模块：由于生产现场无法采用计量设备直接计量混合料量，本模块通过采集给料设备运行参数计算出生产过程中原料量，并根据经验数据，计算出原料含水量、物料干量以及物料达到要求水分所需加水量。

C、输出控制模块：采用PID控制原理，将加水量作为给定值，通过对变频加水泵的调整使加水量达到控制要求。

d、智能调节模块：智能推算模块运算结果作用于生产后，根据目标水分值与实际检测的水分值进行比较，当水分出现偏差时，采用模糊控制器对加水量进行调整。模糊控制原理是采用Mamdani(马丹尼)控制规则确定模糊控制规则，以偏差e、偏差变化ec为输入量，u为输出系统控制值。对混合料水分偏差论域及模糊语言变量词集和隶属度函数进行确定，并通过PLC控制语言形成控制逻辑，实现对水分偏差的动态调节。

e、人工智能模块：当生产稳定且混合料水分含量与目标水分值偏差在允许范围时，收集当前生产参数并按规则生成控制系统修正系数，实现与不同物料量相适应的各个阶段所需加水量混合比，用于对智能推算模块模型系数进行修正，使其能根据物料量变化量准确推算出各生产过程混合料所需加水量，减少调节扰动，使加水后混合料水分满足生产要求。

实现本发明的理论依据：一是将模糊控制的原理灵活应用到烧结一次混合系统加0水智能控制项目中，通过建立数学模型为软件编制提供了理论基础；二是提出初始配合料水分假设理论。初始配合料水分假设理论解决了控制中没有初始数据的难题，对国内同类型的烧结工艺混合加水系统具有借鉴意义。(1、本控制系统采用了模糊控制原理，2、因受现场环境影响，无法测得物料的初始水分，而没有初始水分，系统就无法计算加水量，为解决此难题，提出先输入假设水份值，再通过红外水份测量仪、控制系统自动调整从而解决了问题。)

本发明的效果是：

1)解决了人工经验操作所造成的判断不准确、调整不及时、水分稳定率差的问题。2)智能控制降低了操作工人的劳动强度，提高了劳动效率。

3)MM710红外水份仪自2007年11月份安装后，提高一混水份稳定率15.53％。

4)由于一混加水的稳定，二混混合料水份稳定率提高22.89％，<3mm粒级降低0.99％；由于烧结透气性变好，烧结机热状态参数明显改善：冷、热段负压均降低，其中热段负压降低0.21Kp，冷段负压降低0.36Kp，垂直烧结速度提高0.92mm/min，烧结风机电耗降低0.26Kwh/t，从而使烧结机利用系数提高0.02t/m2.h，返矿率降低1.71％，水煤浆消耗降低0.13Kg/t。

附图说明

图1为本发明的工艺流程

具体实施方式

1、在一次混合系统三个系列分别安装一台MM710红外水份仪(由厂家负责安装，烧结厂配合)，安装后由厂家与烧结厂共同进行参数的调整，对红外水份仪检测的水份值与取样烘干失重法检测的水份值进行对比，根据不同料层、不同物料配比收集不同的曲线，基本获得了物料变化后水份检测数据和调整参数，直到红外水份仪监测值达到预期要求。

2、铺设信号电缆用于数据传输，将实时监测水分数据传入PLC系统和烧结厂服务器，为控制系统提供实时数据参数，同时使生产操作人员能够了解到实时变化的水分数据。

3、安装三台给水泵，实现单机单泵给水。在此基础上安装了三台变频调节器，用于对给水泵流量的调节。

4、更换三块加水流量计和一块灰制浆流量计，用于给水和灰制浆流量的计量和数据传输。

5、实施一混三台圆辊给料闸门改造，由手动给料方式改造为电动执行器自动控制。

6、烧结集控室新增一台工控机，作为智能测控水的控制台。

7、计控室软件开发人员按照水份控制模型编制控制软件，并在烧结集控室工控计算机上安装了人机交互界面---一混智能加水控制画面，上位控制界面采用GE公司的Ifix组态软件，该软件内嵌微软公司VB语言，界面友好，功能强大。

Claims (2)

1、一种烧结生产用混合料的水分控制方法，其特征在于：采用PLC控制系统、施耐德Concept编程软件开发工具，控制过程为：

a、数据采集：通过PLC系统将混合料水分、给料设备运行参数及相关生产设备运行数据等生产过程参数进行采集，并进行处理与判别；

B、智能推算模块：由于生产现场无法采用计量设备直接计量混合料量，本模块通过采集给料设备运行参数计算出生产过程中原料量，并根据经验数据，计算出原料含水量、物料干量以及物料达到要求水分所需加水量；

C、输出控制模块：采用PID控制原理，将加水量作为给定值，通过对变频加水泵的调整使加水量达到控制要求；

d、智能调节模块：智能推算模块运算结果作用于生产后，根据目标水分值与实际检测的水分值进行比较，当水分出现偏差时，采用模糊控制器对加水量进行调整；

e、人工智能模块：当生产稳定且混合料水分含量与目标水分值偏差在允许范围时，收集当前生产参数并按规则生成控制系统修正系数，实现与不同物料量相适应的各个阶段所需加水量混合比，用于对智能推算模块模型系数进行修正，使其能根据物料量变化量准确推算出各生产过程混合料所需加水量，减少调节扰动，使加水后混合料水分满足生产要求。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，模糊控制器对加水量进行调整；模糊控制采用Mamdani控制规则确定模糊控制规则，以偏差e、偏差变化ec为输入量，u为输出系统控制值；对混合料水分偏差论域及模糊语言变量词集和隶属度函数进行确定，并通过PLC控制语言形成控制逻辑，实现对水分偏差的动态调节。

Images