CN102317479A - 用于调整竖炉的装料过程中炉料流速的方法和系统 - Google Patents

Abstract

在竖炉，尤其是鼓风炉的装料过程中，炉料的批次通常使用流动控制阀按周期序列从顶部料斗被排放到炉内。提供用于调整该过程中炉料流速的方法和系统。提供用于一定类型材料的预定阀特性，每个预定阀特性指示流速与用于一种类型材料的阀设置之间的关系。根据本发明，针对炉料的每个批次存储特定阀特性，每个特定阀特性与一个批次双射地关联，并指示流速与特定用于相关联批次的流动控制阀的阀设置之间的关系。对于排放序列中的指定批次，本发明提出：使用与指定批次相关联的存储特定阀特性来确定对应于流速设定点的要求阀设置，并使用要求阀设置来操作流动控制阀；确定指定批次排放的实际平均流速；在流速设定点与实际平均流速之间存在规定偏差时，校正与指定批次相关联的储存特定阀特性。

Description

用于调整竖炉的装料过程中炉料流速的方法和系统

技术领域

本发明总体涉及竖炉、尤其是鼓风炉的装料过程。更具体地说，本发明涉及用于使用流动控制阀调整从炉顶料斗进入炉内的炉料的流速(flowrate，流量)的方法和系统。

背景技术

众所周知，除了适当的材料荷载，鼓风炉内炉料的几何分配对液态金属生产过程具有决定性的影响，因为该几何分配另外还决定气体分配。为了达到考虑最优过程所期望的分配轮廓，两个基本方面很重要。首先，将材料引至供料线上的适当几何地点，以便实现期望图案，典型地为一系列封闭的同心圆或一螺旋。第二，在该图案上的每单元表面装载适当量的的炉料。

关于第一方面，使用配备有分配斜槽的顶部装料设备可实现几何上瞄准良好的分配，所述分配斜槽可绕炉轴线旋转并绕垂直于旋转轴线的轴线枢转。在过去几十年，已发现这种通常被称为BELL LESS TOPTM的装料设备尤其在工业上广泛使用，因为其允许通过适当地调整斜槽旋转和枢转的角度把炉料精确地引向供料线的任何一点。在转让给PAUL WURTH的美国专利第3,693,812号中披露了这种装料设备的早期例子。在实践中，这种设备用于通过分配斜槽把周期性循环序列的炉料批次(batch，装料量)排放到炉内。该分配斜槽通常从安装在斜槽上游的炉顶处的一个或多个顶部料斗(也称为料斗)被供给，这些料斗提供用于每一批次的中间存储并用作炉气闸。

鉴于第二方面，即，控制每单元表面区域的装料量，上述类型的装料设备通常配备有用于每个顶部料斗的各自的流动控制阀(也称为料闸门)，比如根据美国专利第4,074,835号。该流动控制阀用于调整从各个料斗经过分配斜槽排放到炉内的炉料的流速，以通过可变阀开度得到每单元表面的适当量的炉料。

流速调整的目的通常在于在期望的图案上获得沿直径对称且沿周向均匀的重量分布，这就通常要求恒定流速。另一个重要的目的是使批次排放的端部相对于通过分配斜槽描绘的图案的端部同步。另外，在斜槽到达图案的端部之前(“未到达目标”)可清空料斗，或者在已通过斜槽完全描绘该图案之后还剩有要排放的材料(“超出”)。

在已知的方法中，流动控制阀初始设为预定的“平均”位置，即对应于平均流速的“平均”阀开度。在实践中，根据各个顶部料斗中储存的批次的初始量和分配斜槽用来完全描绘期望图案的所需要的时间来确定该平均流速。通常从用于不同类型材料的一组预定理论阀特性中的一个得到该相应的阀开度，尤其是从绘制针对不同类型材料的流速相对于阀开度的曲线得到。比如，如欧洲专利EP 0 204 935号中所讨论的，通过实验可得到用于指定类型材料和指定阀的阀特性。EP 0 204 935提出在一批次排放过程中，根据所监控的排放顶部料斗中的炉料的残余重量或重量变化，通过“在线”反馈控制调整流速。与更早的美国专利第4,074,816号和3,929,240号相比，EP 0 204 935提出了一种方法，其从预定平均阀开度开始，在流速不足的情况下增加阀开度，但是在流速超过的情况下不减小阀开度。欧洲专利EP 0 204 935还提出，根据从先前的装料所得到的结果，对指示了确保特定类别材料的一定输出所要求的阀位置的数据进行更新，即，用于特定类型材料的阀特性。

欧洲专利EP 0 488 318披露了通过实时控制流动控制阀开度程度的的另一种流速调节方法，并且还提出了根据类似于上述阀特性的材料的不同种类，使用表示开口程度与流速之间的关系的表格。为了获得更加均匀的气体流动分布，EP 0 488 318提出了一种方法，其旨在在排放过程中获得流速与(平均)粒径的恒定比值。因为从理论公式中很难获得用于不同材料类型的精确阀特性，EP 0 488 318进一步提出了在随后的批次排放中，使用在指定的阀开度处实际达到的流速，以最小平方法，来对基于材料类型的表格进行统计校正。

日本专利申请JP 2005 206848披露了在排放一批次的时间期间，阀开度的“在线”反馈控制的另一种方法。除了通过“动态控制”在排放过程中重新调节阀开度，JP 2005 206848提出了将从标准开口函数得到的两种计算(“前馈”校正和“反馈”校正)应用于阀开度，所述标准开口函数近似于基于针对不同材料类型所存储的流速和阀开度的值的阀特性。相似地，专利申请JP 59 229407提出了一控制装置，该装置存储用于不同材料类型的阀开度与排放时间的关系(类似于特性)，并把修正项应用于从所存储的关系中得到的阀开度。然而，与EP 0 488 318相反，JP 2005 206848和JP 59 229407不建议校正所存储的值。

目前广泛地使用根据EP 0 204 935的“在线”流动调整的实践。即使关于沿周向的均匀重量分布方面，其效益很明显，但这种方法有待改进，尤其因为其要求相当复杂的控制系统。而且，已发现已知的方法不充分适合，并且在一定的环境下可导致不满意的结果，尤其在批次性质变化的情况下和批次由不同炉料的混合物构成的情况下。

技术问题

本发明的第一目的在于提供用于调节炉料流速的简化方法和简化系统，该方法和系统在装料步骤期间可靠地适应于各种批次性质及其变化。

通过权利要求1所述的方法和权利要求7所述的系统，可达到该目的。

发明内容

本发明涉及在竖炉的、尤其是鼓风炉的装料过程中，调节炉料流速的方法。这种装料过程通常包括形成装料-循环的多个批次的炉料的循环连续。将要理解的是，批次因此表示指定量或大量的炉料，比如填充或装载一个料斗的量，所述量的炉料将在构成装料-循环的几个操作中的一个中装填到炉内。这些批次使用流动控制阀从顶部料斗排放到炉内。流动控制阀与顶部料斗相关联以用于控制炉料的流速。优选地，预定的阀特性用于某些类型的材料。当与某种材料类型有关时，每个预定的特性表示流速与所考虑的流动控制阀的阀设置之间的关系。

为达到上述目的，所提出的方法在多料斗装料设备的情况下，针对每个流动控制阀以及分别针对炉料的每个批次提供特定阀特性。每个这种特定的阀特性与装料-循环的不同批次双射地(bijectively，双映射)关联。因此，后者特性中的每一个根据一个接一个的关系特别针对于一特定的批次。因此特性中的每个指示流速与用于相关联批次的所考虑的流动控制阀的阀设置之间的关系。为了首先获得这种特定特性，优先地初始化该特定阀特性以反映前述预定阀特性中的一个，比如，所述预定阀特性根据包含在相关联的批次中的主要类型的材料来选择。为了达到上述目的，相对于从所述顶部料斗排放装料-循环的指定批次，该方法进一步包括：

-使用所储存的与指定批次相关联的特定阀特性来确定对应于流速设定点的所要求的阀设置，并使用该所要求的阀设置来操作该流动控制阀；

-确定排放指定批次的实际平均流速；

-在流速设定点与实际平均流速之间存在规定的偏差的情况下，校正与指定的批次相关联的所储存的特定阀特性。

换句话说，提供了特别针对每个批次(和每个控制阀)的阀特性，并且根据排放所谈及的批次的实例时的实际流速，尽可能按照需要校正该阀特性。因此使得这些特定阀特性与应用于排放所谈及的批次的真实阀特性越来越接近地匹配。因此，这些特定阀特性自动地适应于在排放过程中影响流速的批次固有的任何特性(材料混合物、粒度、总重量、湿度…)。因此，使用从逐步校正的特定阀特性中得到的阀设置，将逐渐地把流速调整至所期望的流速设定点。而且，在已知的调整方法中，用于装料循环中相同材料类型的不同批次的流速控制依靠用于该材料类型的同一个预定的阀特性，与已知的调整方法相反，所提出的方法自动适应于相同类型的不同批次的顶部装料参数的差异，比如适应于不同斜槽枢转位置之间的流动控制阀的关闭。要理解的是，与仅仅针对每个不同类型材料(比如结块的微粒、焦炭、颗粒或者矿砂)的分别提供有限数量的特性的已知方法相比，在装填包括不同材料类型的混合物的一个或多个批次时，目前提出的解决方法尤其有益。

在权利要求7中提出用于调整流速的对应系统。根据本发明，该系统主要包括存储特定的阀特性的存储器装置和被编程以执行如上所列的提出方法的关键方面的合适的可编程计算装置(比如计算机或可编程逻辑控制器)。

分别在从属权利2至6与8至12中限定所提出方法和系统的优选特征。

附图说明

现在将通过实例，参考附图，来描述本发明的优选实施方式，其中：

图1为与鼓风炉装料设备的顶部料斗相关联的流动控制阀的示意性竖剖视图；

图2为图示出描绘流速对比于阀设定的一组预定特性曲线的图表，其通过测量不同类型的材料和特定的流速控制阀来确定；

图3为根据本发明的示意性地图示出数据流以及调整流速的流程图；

图4为一特定阀特性的表格，该表格表示成一序列的离散阀设定点(图1的开口角度α)和一相关联序列的离散平均流速值；

图5为图示出图4的特定阀特性的曲线图；

图6为图示出初始的特定阀特性(实线)和校正的特定阀特性(虚线)的曲线图。

具体实施方式

图1示意性阐述了鼓风炉顶部装料设备内的顶部料斗12的出口处的流动控制阀10，比如根据PCT申请WO 2007/082630号的。在炉料的分批排放过程中，流动控制阀10用于控制(质量或体积)流速。众所周知，对于合适的装料属性，流速必须与分配装置的操作协调，如图1所示，材料以流动14的形式供入到该分配装置中。通常，流速同旋转和枢转分配斜槽(未示出)的操作相协调。可以理解的是，流速是主要由阀10的阀开度(孔面积/开放剖面)确定的过程变量.

如图1所示的实施方式中，根据美国专利4,074,835号的总原则配置流动控制阀10，即，可枢转节流闸板16在大体八边形或椭圆形横截面的通道构件18前方回转。在该实施方式中，可控制阀设置(操纵变量)为阀10的开口角度α，其决定了闸板16的枢转位置并由此决定阀开度。后文中，仅仅用于阐述的目的，符号“α”例如以【°】表示并表示图1中的阀10的阀设定。事实上，本发明不限于应用于特定类型的流动控制阀。其也可应用于任何其他合适的设计，比如，欧洲专利EP 0 088 253号(其中，操纵变量为插塞型阀的轴向位移)、或者欧洲专利EP 0 062 770号(其中，操纵标量为虹膜光圈型阀的孔)中披露的那些设计。

图2图示出描绘了针对给定类型流动控制阀、分别针对不同类型材料(即结块微粒、焦炭、颗粒和矿石)的流速对于阀设定的曲线(图2的曲线为EP 088 253中披露的类型中的插塞式流动控制阀的曲线)。用已知的方式从经验上获得每条曲线，即，使用具有典型属性(尤其是粒度测量和总批次重量)的给定材料类型的表示性批次，基于用于不同阀设定点的流速测量来获得。图2中所示的曲线图因此表示适合某种材料类型的预定的一般阀特性。

后文中，将参照图3至图6描述根据本发明的流速调整。

如图3所示，提供有限数量的预定阀特性20来表示流速与关于某种类型材料的流动控制阀10的阀设置之间的关系。比如，如图3所示，只提供了两个主要的特性，一个特性用于焦炭型材料(“C”)，另一个特性用于铁类型材料(“O”)，但是不排除其他可能的预定特性，比如分别用于熔渣型材料和颗粒型材料(见图2)。根据用于期望的装料-循环的材料类型提供预定阀特性20，并且用已知方法(如相对于图2所陈述的那样)获得该预定阀特性20。预定阀特性20以任何合适的格式存储在数据存储器内(比如，执行用于用户与鼓风炉装料操作的过程控制互动的人机接口(HMI)的计算机系统硬盘)，或者存储在过程控制系统的可编程逻辑控制器(PLC)的记忆存储器内。

图3进一步图示了第一数据结构22的示意图，该第一数据结构以“接口(人机接口)数据”标记，其包括与装料过程的过程控制有关的数据项。该数据结构22用于人机接口并持有当前的一组用户专用的设置和参数，即，用于控制装料过程的“方案(recipe)”。该数据结构可以具有任何适合的格式以包含这样的数据：适用于装料设备的过程控制的数据(在“BLT”列中的“…”)，比如，用于选择期望的装料图案；以及适用于自动库房的过程控制的数据(在“库房”列中“…”)，比如，用于提供批次的期望重量、材料组成和排列。对于每个批次，提供了各自的数据记录，如图3中的数据结构22的表格表达中的行所示，(见标识符“批次#1”…“批次#4”)。为了库房控制的目的，每个批次数据记录至少包括指示与该数据记录相关联的批次的材料组成的数据。为了该目的，“记录”这个表述指作为一个单元处理的任何数量的信息项，与任何特定的数据结构无关(即，不意味着必需使用数据库)。

如图3所示，针对每个批次储存特定的阀特性“特定VC1”、“特定VC2”、特定VC3”、特定VC4”，使得各个特定的阀特性为专用的，即，与每个批次双射地关联。如预定的特性20一样，每个特定阀特性也指示了流速与阀设置之间的关系。更具体地说，每个特定特性，“特定VC1”…特定VC4”，表示了平均流速值与用作设置的操作输入之间的关系，以用于控制流动控制阀10。事实上，由于阀闸板16的磨损，实际阀开度在流动控制阀10的使用寿命期间对于相同的阀设置α可能变化。

要理解的是，不是适合于某个类型的材料，阀特性“特定VC1”…特定VC4”的每一个对于一个批次都是特定的，即，其表达了用于它所关联的一个特定批次的前述关系。在图3所示的实施方式中，通过把特定的阀特性储存为针对相关联的批次存在的各个数据记录“批次#1”…“批次#4”的数据项，来以简单的方式执行该双射。其他储存该特定阀特性的适当方法(比如以分离的数据结构)当然在本发明的范围之内。如图3的箭头23进一步所示，当生成批次数据时(比如通过用户-分录)，初始化每个特定阀特性“特定VC1”…特定VC4”，以反映预定阀特性(“O”/“C”)中的一个，优选地根据所谈及的批次中所包含的主要类型的材料来选择该预定阀特性。可从数据记录“批次#1”…“批次#4”的库房控制数据中得出所谈及批次的信息，所述数据记录如所述的那样至少包括指示材料组成的数据。如果使用兼容格式(见下文)，可简单地把特定的阀特性“特定VC1”…特定VC4”初始化为适当的预定阀特性20的副本。要注意的是，仅仅需要一次如箭头23所示的初始化，即，在数据结构22的内容所反映的“方案”第一次投入生产之前，即，当没有更早的特定阀特性可用时(见下文)。

如图3进一步所示，在箭头25所示的步骤中，从第一数据结构22得到标记了“过程控制数据”的临时第二数据结构24。取决于人机接口的设计特殊性和要使用的过程控制系统，可把第二数据结构24初始化为第一数据结构22的相同或相似副本，并存储在可编程计算装置的数据存储器内，所述数据存储器通常为非记忆性存储器，所述可编程计算装置比如为执行人机接口的个人计算机型计算机系统、本地服务器或过程控制系统的可编程逻辑控制器。数据结构24的内容用作用于实际过程控制目的的“工作副本”。类似于第一数据结构22，第二数据结构24包括若干个数据记录“批次#1”…“批次#4”，每个记录限定了要装填的批次的特性以及炉顶装料参数(“BLT”列)，所述炉顶装料参数包括用于每个限定批次的专用特定阀特性“特定VC1”…特定VC4”(如图3的表格表达中的灰色阴影行所示)。

图3示意性地图示了已知结构的过程控制系统26，比如连接到适当服务器的可编程逻辑控制器的网络。用已知的方式，过程控制系统26与库房的自动部件(比如称重箱、称重料斗、提取器、传送器，等等)以及顶部装料设备的自动部件(比如可旋转和可枢转的分配斜槽的驱动单元、料斗密封阀、称重设备，等等)相连通，如箭头27所示。如图3所示，过程控制系统26通常通过相关联的阀控制器28来控制流动控制阀10。因此，如箭头29示意性所示的，过程控制系统26提供用作设置的操作输入，以通过控制器28控制流动控制阀10。

在如箭头31所示的步骤中，从数据记录(比如图3中所示的临时数据结构24的“批次#1”)中得到过程控制所要求的相关数据，并将该相关数据提供给过程控制系统26。为达到该目的，第二数据结构24可储存在过程控制系统26外部的存储器内，或者存储在过程控制系统26内部的存储器内，比如在过程控制系统26本身的可编程逻辑控制器内。

与基于特定阀特性的流速调整相关以及用于例如根据如图3中所示的数据记录“批次#1”排放给定批次，执行下列数据处理步骤：

a)确定流速设定点(在排放前)；

b)从适当的特定阀特性得到对应于流速设定点的所要求的阀设定(在排放前)；

c)确定排放所指定批次的实际平均流速(在排放后)；

d)如果合适的话，校正与指定批次相关联的储存的特定阀特性，即，在流速设定点与确定的实际平均流速之间存在规定的偏差时(在排放后)。

优选地，上述步骤d)由在提供人机接口的计算机系统上实施的软件模块32执行。如图3所示，上述步骤a)到c)优选地在现存的过程控制系统26上执行。步骤a)到d)在过程控制系统26或人机接口计算机系统上或在这两者上的其他实施也在本公开的范围之内。

模块32尤其在要排放的指定批次的特定阀特性上操作。为达到该目的，这些特定阀特性“特定VC1”…“特定VC4”在数据结构方面可具有任何适当的格式。这些特性可以以流速值和阀设定点对

的有序(比如阵列型)集合的形式存储，所述流速值和阀设定点对表示近似真实的特性曲线的离散化。以更简单的形式，而不是储存成对的两个值，把单元素序列(有序列表)的阀设定点α_i(图4中表格表达的右手边的列)储存为在固定流动间隔

处获取的离散点或样本，或反之亦然，这是由于序列下标i允许确定相应的固定-间隔序列。为了阐述的目的，如图4所示，后文中以对

的索引阵列的形式来考虑特定阀特性，其中流速表述为固定步骤

比如0.05m³/s，与此同时其他合适的数字化特性的形式被认为在本发明的范围之内。

上述步骤a)到d)的优选实施方式如下：

a)确定流速设定点

在排放给定批次之前，通常通过如下方式计算流速设定点将批次的净重除以目标总批次排放时间，将结果乘以该批次的平均密度(用于体积流速)。通常使用合适的料斗设备来确定净重，比如如美国专利US4,071,166和US 4,074,816号中所披露的。称重设备所连接到的过程控制系统26将称重结果或所计算的流速设定点输入到模块32，如箭头33所示的。目标排放时间对应于分配装置完成期望的装料图案所需要的时间。该时间由计算预定，比如根据期望的装料图案的长度和斜槽运动时间。目标排放时间和平均密度作为数据项而包含于临时数据结构24的各个记录(例如“批次#1”)内，并且依据步骤a)执行的地点，该目标排放时间和密度根据箭头31输入到控制系统26或根据箭头35输入到模块32。

b)从特定阀特性中得出所要求的阀设定

为了排放给定的批次，根据箭头35，将目前储存的相关联的特定阀特性(比如图3中用于“批次#1”的“特定VC1”)输入到模块32。已经确定了流速设定点(见上面的a)部分)，如图4到图5最佳示出的，通过线性插值法，从给定批次的特定阀特性中得到对应于流速设定点

的所要求的阀设定α。

更具体的是，根据下面的不等式确定特定阀特性中的相邻流速值其中流速设定点

包含在所述相邻流速值之间：

${\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_i\&le;{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_S<{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_{i+1}---\left(1\right)$

并且，根据下面的等式，所述相邻流速值同它们的关联阀设定点α_i；α_i+1一起用于所要求的阀设定点α的插值：

$\mathrm{\&alpha;}={\mathrm{\&alpha;}}_i+({\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_S-{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_i)\&CenterDot;\frac{{\mathrm{\&alpha;}}_{i+1}-{\mathrm{\&alpha;}}_i}{{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_{i+1}-{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_i}---\left(2\right)$

确定i使得α_i≤α＜α_i+1。

比如，利用如图3中所示的值(用于预定阀特性“C”)并将结果四舍五入至0.1度的精度，根据等式(2)，作为用于0.29m³/s的流速设定点的阀设定的所要求的开口角度为α＝29.5°。

在开始排放指定批次之前，模块32把根据等式(2)确定的所要求的阀设定α输出到过程控制系统26，如箭头37所示。该程序控制系统32接着把所要求的阀设定α作为操纵输入(阀控制设定点)以合适的信号形式输出到控制器28，来操作控制阀10(见箭头29)。

c)得出实际平均流速

在排放指定批次后，已知排放所要求的实际时间(例如，通过称重设备或其他适合的感应器，比如振动发送器)，使得，类似于确定流速设定点，排放指定批次的实际平均流速可根据下式确定：

${\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_{\mathrm{real}}=\frac{W\&CenterDot;{\mathrm{\&rho;}}_{\mathrm{avg}}}{t_{\mathrm{real}}}---\left(3\right)$

为实际平均流速，W为批次总净重，比如与从连接到过程控制系统26的称重设备所得到的，ρ_avg为平均批次密度(比如从根据箭头35的数据记录中得到)，以及t_real为排放指定批次实际需要的时间。如果步骤c)在过程控制系统上实施，则根据箭头33将结果

输入到模块32。

d)校正与指定批次相关联的特定阀特性

在该批次完全排放之后，将实际平均流速

与流速设定点

相比较。在实际平均流速与流速设定点之间存在规定的偏差(控制变量)的情况下，就认为特定阀特性的校正有必要，以在相同批次的随后排放期间逐渐最小化这种偏差，比如根据数据记录批次#1。换句话说，这种校正使得逐渐调整流速到所期望的设定点。这种校正是模块32的主要功能，并优选地如下进行：

根据下式计算流速设定点与实际流速之间的差值：

$\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{V}={\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_S-{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_{\mathrm{real}}---\left(4\right)$

在根据(4)得出的差值的绝对值满足下列不等式的情况下，认为存在规定的偏差：

$T_1\&CenterDot;{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_S>\left|\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{V}\right|>T_2\&CenterDot;{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_S---\left(5\right)$

T₁是用于设置最大偏差的最大容差因数，超出该最大偏差没有任何的校正，T₂是用于设置最小偏差的最小容差因数，该最小偏差是进行特定阀特性的校正所需的。在偏差

的情况下，优选地通过人机接口生成警报，以表示异常情况。合适的值可为，比如T₁＝0.2和T₂＝0.02。

虽然校正流速值以及维持阀设置值(作为采样间隔)理论上可行，通常认为优选地是，在阀设定点上进行校正，同时维持不变的流速值。进一步地，为了维持一致的特性，优选地，通过将各个校正项应用于每个阀设定点α_i，来调整序列中每个单独的阀设定点α_i，从而进行校正。优选地，使用选来随着实际偏差

增加并随着要校正的阀设定点与接近或等于所需要的阀设定点的阀设定点之间的差而减少(优选地随着关于序列下标的距离减少)的函数，来确定各个校正项。由此，校正项的大小根据

变化，当要校正的设定点离所要求的阀设定α(如比如通过等式(2)所确定的)越“远”时，该校正项就越小。在优选的实施方式中，如下确定该校正项：

对于所要求的阀设定α，要求达到所需要的流速设定点的校正阀设定为：

α′＝α+Δα            (6)

通过使用等式(2)和(4)的表示法，

$\mathrm{\&Delta;\&alpha;}=\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{V}\&CenterDot;\frac{{\mathrm{\&alpha;}}_{i+1}-{\mathrm{\&alpha;}}_i}{{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_{i+1}-{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_i}---\left(7\right)$

相应地，如下确定分别用于阀设定点α_n的每一个的各个校正项C_n：

$C_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&alpha;}}_n}{K_1}\&CenterDot;\left(\frac{N-n}{N-i-1}\right),& {\mathrm{\&alpha;}}_n>\mathrm{\&alpha;},n>i\\ \frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&alpha;}}_n}{K_1}\&CenterDot;\left(\frac{n-1}{i-1}\right),& {\mathrm{\&alpha;}}_n\&le;\mathrm{\&alpha;},n\&le;i\end{array}\right.---\left(8\right)$

其中， $\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&alpha;}}_n=\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{V}\&CenterDot;\frac{{\mathrm{\&alpha;}}_{n+1}-{\mathrm{\&alpha;}}_n}{{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_{n+1}-{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_n}---\left(9\right)$

然后把从等式(8)得到的各个校正项C_n应用于指定的特定阀特性的每个阀设定：

${\mathrm{\&alpha;}}_n^{\&prime;}={\mathrm{\&alpha;}}_n+C_n;$ n＝1…N            (10)

其中，为校正的阀设定点，α_n为序列中当前考虑的(未校正的)阀设定点，

为根据当前(未校正的)特性的对应平均流速，i标示出序列下标，使得α_i≤α＜α_i+1，N为特定阀特性(序列长度)的值的总数，n为序列下标(根据图4的表格的序列中的位置)，并且K₁为允许通过限制校正项C_n来阻止过校正(不稳定性)的用户限定的恒定增益因数，优选的值为5≥K₁≥2。

优选地根据下式限制校正：

${\mathrm{\&alpha;}}_n^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\&alpha;}}_{\min },& {\mathrm{\&alpha;}}_n+C_n<{\mathrm{\&alpha;}}_{\min }\\ {\mathrm{\&alpha;}}_n+C_n,& {\mathrm{\&alpha;}}_{\min }\&le;{\mathrm{\&alpha;}}_n+C_n\&le;{\mathrm{\&alpha;}}_{\max }\\ {\mathrm{\&alpha;}}_{\max },& {\mathrm{\&alpha;}}_n+C_n>{\mathrm{\&alpha;}}_{\max }\end{array}\right.---\left(11\right)$

α_min和α_max分别为最小和最大可允许阀设置。要理解的是，可使用其他适当的函数来计算校正项C_n，该校正项的大小随着实际偏差

的增大而增大，随着要校正的阀设定α_n与要求的阀设定α之间的差值的增大而减小。

在进一步的步骤中，模块32优选地确保阀设定点的序列严格地单调增加，比如通过运行如下的程序编码序列(伪码)：

由此，小于或等于在序列中领先的阀设定点的任何阀设定点增加，直到达到严格的单调增加，以确保特性曲线的正斜度。

完成计算后，通过对于n＝1…N用

代替α_n，模块32校正所考虑的特定阀特性的阀设置值。图6示出了上述校正的可能结果，基于流速值和阀设定点

的对，以实线曲线表示初始的未校正的特定阀特性，并以虚线曲线表示经校正的特定阀特性。

伪码中用于进行上述校正计算的示例性程序序列如下所示：

序列

特性流动曲线校正

--排放前--

“找出低于特性曲线中的值的下标”

--排放后--

IF BLT results transmitted＝1，THEN

$\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{V}={\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_{\mathrm{Last}}-{\stackrel{\&CenterDot;}{V}}_{\mathrm{actualmeasured}}$

N＝Number_of_rows_of_characterisitc_curve

“如果误差超过容差，就校正”

“为了避免校正特性曲线的负倾斜”

FUNCTIONS

进行校正后，模块32返回得到的经校正特定阀特性，如图3中的箭头39所示。该输出用于更新当前储存的用于所谈及批次的特定阀特性，比如用于“批次#1”的“特定VC1”。通过分别针对装料循环的每个批次以及在每次排放处重复上述程序，逐渐调整各个流速(在每次排放后)到期望的流速设定点。进一步地，使用数据结构24中的更新的特定阀特性，也更新了使用批次标识符(“批次#1”)和方案标识符(“方案号：X”)标示的储存在人机接口数据结构22中的对应特定阀特性，如图3中箭头41所示的。由此，在未来使用相同的“方案”时，减少或消除了流速偏差(一旦已经根据箭头41更新了指定的方案，之后就没有根据箭头23的初始化)。

虽然上述描述涉及每批次的单个特定阀特性，要理解的是，在多料斗设备的情况下，用于每个流动控制阀的专用的特定阀特性分别针对每个批次储存，并且当使用各个流速控制阀时校正该特定阀特性。同等地，从自动库房提供的相同的材料堆(即，具有相同的期望重量、材料组成和布置)被认为是不同的批次，只要它们储存在多料斗设备的不同料斗中。

虽然所提出的调整流速的方式可与其他的控制程序结合使用，尤其是与需要精确的阀特性的后续流动控制结合使用，但是，即使使用在指定批次的整个排放过程中固定的恒定阀开度时(即没有“在线”反馈控制)，仍可达到明显减少的流速偏差。

如所提出的那样逐渐调整流速(即，以分别对于装料-循环的每个批次特定的方式)，会自动地考虑到各个批次的再现性能，其对针对指定阀设定所得到的流速具有次要影响。这些性能为粒度测量、初始批次重量和湿度以及，尤其是材料混合物。事实上，与使用基于材料类型的特性的传统方法相反，所提出的方法适用于以任何变化的比例在相同批次内的多个材料类型的混合物，而不需要用于建立相应的预定曲线的测量。

参考标记的列表/清单：

10        流动控制阀

12        顶部料斗

14        炉料的流动

16        节流闸板

18        通道构件

20        预定阀特性

22        人机接口的数据结构

24        用于过程控制的临时数据结构

26        过程控制系统

28        阀控制器

32        软件模块

“批次#1”…批次数据记录的标识符

“批次#4”

“特定特定阀特性

VC1”…“特

定VC4”

23，25，27，29，31，指示数据/信号流动的箭头

33，35，37，39，41

Claims (12)

1.一种调整竖炉尤其是鼓风炉的装料过程中炉料流速的方法，其中

使用与顶部料斗相关联用于控制炉料的流速的流动控制阀将多个批次的炉料从所述顶部料斗排放至所述炉内，

提供用于一定类型的材料的预定阀特性，每个预定阀特性指示流速与用于一种类型的材料的所述流动控制阀的阀设置之间的关系；

所述方法包括：

存储用于每个批次的炉料的特定阀特性，每个特定阀特性与一个批次双射地关联，并指示用于流速与相关联批次的所述流动控制阀的阀设置之间的关系，初始化每个特定阀特性以反映预定阀特性，所述预定阀特性优选地根据包含在相关联批次内的材料的主要类型来选择；以及

对于从所述顶部料斗排放指定批次：

-使用与所述指定批次相关联的储存特定阀特性来确定对应于流速设定点的要求阀设置，并使用所述要求阀设置来操作所述流动控制阀；

-确定所述指定批次排放的实际平均流速；

-在所述流速设定点与所述实际平均流速之间存在规定偏差的情况下，校正与所述指定批次相关联的储存特定阀特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个特定阀特性由至少一序列阀设置值表示，每个阀设置值双射地对应于一个流速值，并且其中，校正与指定批次相关联的储存特定阀特性包括将各自的校正项应用于所述序列的每个阀设置值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，将用于指定阀设置值的所述各自的校正项确定为这样的函数的结果，该函数随着所述流速设定点与所述实际平均流速之间的差而增大且随着按照序列下标的、所述指定阀设定点与接近或等于所述要求阀设置的阀设置值之间的距离而减小。

4.根据权利要求2或3所述的方法，进一步包括：通过增加小于或等于在序列中处于领先的阀设置值的任何阀设置值，来确保所述序列阀设置值严格地单调增加。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，所述规定偏差为包括在从乘以所述流速设定点的最小容差因数到乘以所述流速设定点的最大容差因数的范围内的偏差。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，包括

为了从所述顶部料斗排放指定批次：

-使用所述要求阀设置以在排放所述指定批次的过程中固定的控制阀孔来操作所述流动控制阀。

7.用于调整用于竖炉尤其是用于鼓风炉的装料设备中的炉料流速的系统，所述设备包括用于储存要排放到所述炉内的多个批次的炉料的顶部料斗以及与所述料斗相关联的用于控制进入所述炉内的炉料流速的流动控制阀，所述系统包括：

数据储存器，储存用于一定类型的材料的预定阀特性，每个预定阀特性指示流速与用于一种类型的材料的所述流动控制阀的阀设置之间的关系；

数据存储器，存储用于每个批次的炉料的特定阀特性，每个特定阀特性与一个批次双射地关联并指示流速与用于相关联批次的所述流动控制阀的阀设置之间的关系，初始化每个特定阀特性以反映预定阀特性，该预定阀特性优选地根据包含在相关联批次内的材料的主要类型来选择；以及

可编程计算装置，编程成对于从所述顶部料斗排放指定批次执行下列操作：

-使用与所述指定批次相关联的储存特定阀特性来确定对应于流速设定点的要求阀设置，并使用所述要求阀设置来操作所述流动控制阀；

-确定所述指定批次排放的实际平均流速；

-在所述流速设定点与所述实际平均流速之间存在规定偏差的情况下，校正与所述指定批次相关联的储存特定阀特性。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，每个特定阀特性在所述数据存储器中由至少一序列阀设置值表示，每个阀设置值双射地对应于一个流速值，并且其中，所述可编程计算装置编程为通过将各自的校正项应用至所述序列的每个阀设置值来校正与指定批次相关联的储存特定阀特性。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述可编程计算装置编程为将用于指定阀设置值的所述各自的校正项确定为这样的函数的结果：该函数随着所述流速设定点与所述实际平均流速之间的差而增大且随着按照序列下标的、所述指定阀设置值与接近或等于所述要求阀设置的阀设置值之间的距离而减小。

10.根据权利要求8或9所述的系统，所述可编程计算装置编程为通过增加小于或等于在序列中处于领先的阀设置值的任何阀设置值，来确保所述序列的阀设置值严格地单调增加。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，所述规定偏差为包括在从乘以所述流速设定点的最小容差因数到乘以所述流速设定点的最大容差因数范围内的偏差。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的系统，所述系统配置成使用所述需要阀设置以在排放指定批次的过程中固定的阀孔来操作所述流动控制阀。

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