CN101995868B - 一种高炉原料料筛寿命分析与质量控制系统 - Google Patents

Abstract

一种高炉原料料筛寿命分析与质量控制系统，属于高炉监测技术领域。包括高炉原料料筛启停控制与筛下物重量检测设备和料筛寿命分析与质量控制模块，其特征在于：料筛寿命分析与质量控制模块包括数据自动采集模块、数据有效性判断模块、数据库存储模块、数据提炼模块、料筛寿命提炼模块、料筛寿命分析模块、报警提示模块、料筛更换及信息输入模块、历史查询模块；料筛寿命分析与质量控制模块都运行在工控机上；料筛寿命分析和质量控制模块以数据自动采集模块、数据有效性判断模块、数据提炼模块、料筛寿命提炼模块、料筛寿命分析模块、报警提示模块为基础，对料筛运行状况进行实时判断报警。优点在于，投资少、量化料筛寿命、可靠直观，为高炉冶炼过程中更换料筛提供了客观的依据，有效的减轻了劳动强度和避免了浪费。

Description

一种高炉原料料筛寿命分析与质量控制系统

技术领域

本发明属于高炉设备监测技术领域，提供了一种高炉原料料筛寿命分析与质量控制系统。基于料筛筛过的重量来分析料筛的使用寿命，通过及时更换“超期服役“或将要损坏的料筛来保证筛下物的质量。该发明适用于对工业环境下无人值守的料筛进行实时监测和报警。

背景技术

高炉原料料筛是入炉原料质量的最后把关者，筛子损坏直接影响入炉原料质量，从而破坏高炉生产。通常情况下，料筛所处的环境复杂、无人看守、使用频率也没有规律，何时更换筛子才能确保入炉原料质量和充分利用筛子而不浪费是一件麻烦的事情，实际生产中，有两种做法，第一通过岗位巡检工发现筛子损坏后才进行更换，这样不及时，影响入炉原料质量，同时也增加了岗位人员的劳动强度；第二定期更换筛子，这样太浪费、成本太高，由于高炉用料情况不同，导致筛子的使用频率不一样，有些筛子几天都不用，有些筛子一天工作24小时，同时换上的新筛子，有些磨损快漏了，有些还跟新的一样。上述两种更换筛子的做法都存在明显的不足，导致浪费、增加劳动强度或影响生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉原料料筛寿命分析与质量控制系统，通过量化料筛的工作时间和筛下物重量，来分析料筛的使用寿命，及时跟踪料筛的运行状况，对接近使用寿命或快要漏损的筛子及时报警并提示更换，从而有效的保证了入炉原料的质量，有效的避免了因原料质量差给高炉带来的影响。

本发明基于长期现场数据分析，提供了一种高炉原料料筛寿命分析与质量控制的方法，无须任何辅助设备，利用筛下物常规检测手段(筛下物的重量检测、筛子的启停信号)，设计了一套用于高炉原料料筛寿命分析与质量控制的系统，用于实时监测高炉原料料筛的工作状况，根据不同型号、不同厂家的筛子进行综合分析，给出更换筛子的具体时间。

本发明的系统包括高炉原料料筛启停控制与筛下物重量检测设备(该设备为生产线上现有设备)和料筛寿命分析与质量控制模块。料筛寿命分析与质量控制模块包括数据自动采集模块、数据有效性判断模块、数据库存储模块、数据提炼模块、料筛寿命提炼模块、料筛寿命分析模块、报警提示模块、料筛更换及信息输入模块、历史查询模块；料筛寿命分析与质量控制模块都运行在工控机上。

所述的料筛寿命分析和质量控制模块以数据自动采集模块、数据有效性判断模块、数据提炼模块、料筛寿命提炼模块、料筛寿命分析模块、报警提示模块为基础，对料筛运行状况进行实时判断报警，判断过程和实现方法如下：

(1)累计运行时间t，从料筛初次投入使用开始，根据启停信号，累计料筛总的运行时间；

(2)累计筛过的重量w，从料筛初次投入使用开始，根据每次筛下物的秤，累计料筛所筛过的重量；

(3)数据提炼，对上述累计的时间和重量进行有效性处理，排除各种干扰，得到实际的运行时间和筛过的有效重量；

(4)料筛寿命提炼，统计分析同种类型料筛损坏时的有效运行时间、筛过的重量的平均值和最小值，对偏离平均值较大的最小值进行原因分析，对不符合常规损失的情况进行排除，最终得出合理的平均和最小使用寿命(包括运行时间和筛过的重量)；

(5)料筛寿命分析及报警提示，根据上述(1)～(3)得到的料筛的实际运行时间、筛过的有效重量和(4)提炼的料筛寿命来进行综合分析，具体步骤如下：

①初次警告，当运行时间或筛过的重量达到寿命的最小值时，在用户界面对应的工艺图相应的设备安装位置开始间歇闪烁报警，并用文字提示：“筛子有可能损坏”；

②再次警告，当运行时间或筛过的重量达到寿命的平均值时，提出更换筛子请求。在用户界面对应的工艺图相应的设备安装位置开始连续闪烁报警，并用文字提示：“筛子已到使用寿命，及时更换”；

③严重警告，当运行时间或筛过的重量超过平均寿命的5％时，强烈提出更换筛子请求。在用户界面对应的工艺图相应的设备安装位置开始连续闪烁报警，并用文字提示：“筛子超期服役，不及时更换将影响炉料质量”；

所述的料筛更换及信息输入模块是该系统与操作人员进行交互的窗口，操作人员对报警结果进行确认，并将筛子的更换信息(类型，更换时间，厂家)录入到系统，系统根据录入信息，开始重复上述过程，进行新一轮的数据采集、提炼和判断过程。

所述的料筛更换及信息输入模块在料筛寿命分析模块的基础上，与操作人员进行交互，由操作人员对报警结果进行确认，料筛更换及信息输入过程分为料筛报警确认、料筛更换两个步骤，实现方法如下：

(1)人工进行了料筛报警确认后，系统自动记录相应确认时间、料仓位置、料筛号；

(2)人工确认更换料筛后，需要人工输入新料筛的详细信息，系统自动记录更换料筛时间，并重新启动该料筛寿命分析判断程序。

所述的数据提炼模块是在料筛正常工作过程中，对料筛的工作时间及筛下物进行量化的过程，通过综合判断得出有效的时间及重量，为寿命分析模块打下基础。

所述的料筛寿命提炼模块是在综合分析料筛材质、型号、厂家、筛下物种类、实际使用寿命和理论寿命的基础上提炼出来的有效寿命。

所述的料筛寿命分析模块是在料筛寿命提炼模块和数据提炼模型的基础上进行的，最终得出诊断结果。

所述的报警模块是在料筛寿命分析模块的基础上，对诊断结果以图像、声音和数据的形式进行报警，及时提示高炉操作者采取有效措施；实现步骤如下：

(1)各料筛以炉顶料仓排列顺序进行编号，标出料筛号、筛下物种类等示意图显示；

(2)当某号料筛快到使用寿命时，则图形闪烁报警，同时显示报警信息。

所述的历史查询模块是对各料筛漏损发生的时间、更换确认时间等信息进行查询。

所述的功能模块各自完成相对独立的工作，但必须有机地结合才能完成这一发明。

所述的历史查询模块是在料筛寿命分析和质量控制模块的基础上，对各个料筛报警及更换信息进行历史查询，可采用不同的查询方式，如按料筛对应的仓号查询或按时间段查询。

本发明根据提出的在线监测报警方法设计的高炉原料料筛寿命分析与质量控制系统，分为客户端和后台诊断系统两部分，在用户确认料筛报警及输入更换料筛信息后，系统可实现无须人工干预的全自动模式。客户端系统包括报警提示模块，料筛更换及信息输入模块、历史查询模块，将后台诊断的结果友好、直观的呈现给用户；后台系统是以数据自动采集模块、数据有效性判断模块、数据库存储、数据提炼模块、料筛寿命提炼模块、料筛寿命分析模块为核心的自动系统，其中各模块之间互相协作，构成统一的整体。

本发明高炉原料料筛寿命分析与质量控制系统具有投资少、可靠直观、人工干预少的特点，为高炉上料设备料筛的运行状况提供了客观的、量化的依据，帮助高炉上料人员及时了解料筛的工作状况，确保入炉的原料质量，从而避免因原料质量变差给高炉生产带来的影响。用户无须增加辅助设备，可通过高炉常规料筛检测数据实时监测各料筛的运行状况，并通过报警的形式及时告知用户。并为高炉冶炼过程中更换料筛提供了客观的依据，有效的减轻了劳动强度和避免了浪费，及时更换接近使用寿命或快要漏损的筛子能有效的确保入炉原料的质量，从而有效地避免了因原料质量变差给高炉带来的危害。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的系统总结构图。

图2为本发明具体实施方式的系统总流程图。

图3为本发明具体实施方式的后台诊断系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

高炉原料料仓上的各个料筛的启停信号及筛下重量等信息通过相应的检测仪表送入一级PLC系统，经过初级数据加工后，通过通讯程序、数据有效性判断程序和数据提炼程序得到想要的数据存储到数据库，再通过料筛寿命提炼模块、料筛寿命分析模块、报警提示模块、料筛更换及信息输入模块、历史查询模块得出相应的报警和料筛更换日期，通过及时更换料筛来控制入炉原料的质量。系统总体结构如图1示。

1.数据自动采集模块实现方法如下：通过局域网和通讯机采集高炉原料料筛的数据，包括启停信号和筛下重量，采用OPC通讯方式。

2.数据有效性判断模块实现方法如下：在数据自动采集模块的基础上，对所采集的数据进行判断是否出现异常(如超出量程、负值)，如果某检测数据出现异常，则报警提示。

3.数据提炼模块实现方法如下：在数据有效性判断模块的基础上，提炼出有效的启停时间和有效的筛下重量，为料筛寿命分析提供可靠的的基础数据。

4.料筛寿命提炼模块实现方法如下：统计分析同种类型料筛损坏时的有效运行时间、筛过的重量的平均值和最小值，对偏离平均值较大的最小值进行原因分析，对不符合常规损失的情况进行排除，最终得出合理的平均和最小使用寿命(包括运行时间和筛过的重量)；

5.料筛寿命分析及报警提示模块是以数据自动采集模块、数据有效性判断模块、数据提炼模块和料筛寿命提炼模型为基础，对各料筛的漏损情况进行实时判断报警，判断过程和实现方法如下：

①初次警告，当运行时间或筛过的重量达到寿命的最小值时，在用户界面对应的工艺图相应的设备安装位置开始间歇闪烁报警，并用文字提示：“筛子有可能损坏”；

②再次警告，当运行时间或筛过的重量达到寿命的平均值时，提出更换筛子请求。在用户界面对应的工艺图相应的设备安装位置开始连续闪烁报警，并用文字提示：“筛子已到使用寿命，及时更换”；

③严重警告，当运行时间或筛过的重量超过平均寿命的5％时，强烈提出更换筛子请求。在用户界面对应的工艺图相应的设备安装位置开始连续闪烁报警，并用文字提示：“筛子超期服役，不及时更换将影响炉料质量”；

6.料筛更换及信息输入模块是该系统与操作人员进行交互的窗口，操作人员对报警结果进行确认，并将筛子的更换信息(类型，更换时间，厂家)录入到系统，系统根据录入信息，开始重复上述过程，进行新一轮的数据采集、提炼和判断过程。实现步骤如下：

Step 1：人工进行筛子报警信息确认和更换后，系统自动记录相应的更换时间，同时将原来的累积重量和时间开始清0；

Step 2：系统重新启动该筛子的寿命分析及判断报警程序。

7.历史查询模块是对各料筛筛过的重量、运行时间及更换信息进行历史查询，可采用不同的查询方式，如按料筛号查询或按时间段查询。

8.高炉原料料筛寿命分析与质量控制系统采用VC.NET进行开发，以ORACLE数据库进行数据存储，分为客户端和后台诊断系统两部分，在确认料筛初次投入使用日期后，可实现无人工干预的自动模式。系统的总体流程如图2所示。

(1)客户端系统

客户端系统包括报警提示模块，料筛更换及信息输入模块、历史查询模块，主要用于将后台诊断结果以图形、数据的形式直观显示给用户并报警，并提供历史查询功能。用户也可与客户端系统进行手动确认交互操作。

(2)后台诊断系统

如图3所示，后台诊断系统包括数据有效性判断模块、数据库存储、数据提炼模块、料筛寿命提炼模块、料筛寿命分析模块、报警提示模块，主要功能是实时监视每个料筛的工作状况，一旦接近使用寿命，则发出报警提示，并进一步提出更换筛子的要求，整个过程实现无须人工干预的全自动模式。

(3)参数设置和数据存储

主要进行各种参数的设置，包括：软件初始化时高炉料筛数量、检测数据有效范围、料筛厂家等的设置；历史诊断结果数据利用ORACLE数据库进行存储，便于客户端进行提取和查询。

Claims (8)

1.一种高炉原料料筛寿命分析与质量控制系统，包括高炉原料料筛启停控制与筛下物重量检测设备和料筛寿命分析与质量控制模块，其特征在于：料筛寿命分析与质量控制模块包括数据自动采集模块、数据有效性判断模块、数据库存储模块、数据提炼模块、料筛寿命提炼模块、料筛寿命分析模块、报警提示模块、料筛更换及信息输入模块、历史查询模块；料筛寿命分析与质量控制模块都运行在工控机上；

料筛寿命分析和质量控制模块以数据自动采集模块、数据有效性判断模块、数据提炼模块、料筛寿命提炼模块、料筛寿命分析模块、报警提示模块为基础，对料筛运行状况进行实时判断报警，判断过程和实现方法如下：

(1)累计运行时间t，从料筛初次投入使用开始，根据启停信号，累计料筛总的运行时间；

(2)累计筛过的重量w，从料筛初次投入使用开始，根据每次筛下物的秤，累计料筛所筛过的重量；

(3)数据提炼，对上述累计的时间和重量进行有效性处理，排除各种干扰，得到实际的运行时间和筛过的有效重量；

(4)料筛寿命提炼，统计分析同种类型料筛损坏时的有效运行时间、筛过的重量的平均值和最小值，对偏离平均值较大的最小值进行原因分析，对不符合常规损失的情况进行排除，最终得出合理的平均和最小使用寿命，料筛使用寿命包括运行时间和筛过的重量；

(5)料筛寿命分析及报警提示，根据上述步骤(1)～(3)得到的料筛的时间运行时间、筛过的有效重量和步骤(4)提炼的料筛寿命来进行综合分析，具体步骤如下：

①初次警告，当运行时间或筛过的重量达到寿命的最小值时，在用户界面对应的工艺图相应的设备安装位置开始间歇闪烁报警，并用文字提示：“筛子有可能损坏”；

②再次警告，当运行时间或筛过的重量达到寿命的平均值时，提出更换筛子请求；在用户界面对应的工艺图相应的设备安装位置开始连续闪烁报警，并用文字提示：“筛子已到使用寿命，及时更换”；

③严重警告，当运行时间或筛过的重量超过平均寿命的5％时，强烈提出更换筛子请求，在用户界面对应的工艺图相应的设备安装位置开始连续闪烁报警，并用文字提示：“筛子超期服役，不及时更换将影响炉料质量”；

所述的料筛更换及信息输入模块是该系统与操作人员进行交互的窗口，操作人员对报警结果进行确认，并将筛子的更换信息录入到系统，系统根据录入信息，开始重复上述过程，进行新一轮的数据采集、提炼和判断过程。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的料筛更换及信息输入模块在料筛寿命分析模块的基础上，与操作人员进行交互，由操作人员对报警结果进行确认，料筛更换及信息输入过程分为料筛报警确认、料筛更换两个步骤，实现方法如下：

(1)人工进行了料筛报警确认后，系统自动记录相应确认时间、料仓位置、料筛号；

(2)人工确认更换料筛后，需要人工输入新料筛的详细信息，系统自动记录更换料筛时间，并重新启动该料筛寿命分析判断程序。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的数据提炼模块是在料筛正常工作过程中，对料筛的工作时间及筛下物进行量化的过程，通过综合判断得出有效的时间及重量，为寿命分析模块打下基础。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的料筛寿命提炼模块是在综合分析料筛材质、型号、厂家、筛下物种类、实际使用寿命和理论寿命的基础上提炼出来的有效寿命。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的料筛寿命分析模块是在料筛寿命提炼模块和数据提炼模型的基础上进行的，最终得出诊断结果。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的报警模块是在料筛寿命分析模块的基础上，对诊断结果以图像、声音和数据的形式进行报警，及时提示高炉操作者采取有效措施；实现步骤如下：

(1)各料筛以炉顶料仓排列顺序进行编号，标出料筛号、筛下物种类等示意图显示；

(2)当某号料筛快到使用寿命时，则图形闪烁报警，同时显示报警信息。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的历史查询模块是对各料筛漏损发生的时间、更换确认时间等信息进行查询。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的历史查询模块是在料筛寿命分析和质量控制模块的基础上，对各个料筛报警及更换信息进行历史查询，采用按料筛对应的仓号查询或按时间段查询。

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