CN102368151B - 两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法包括确定主槽和辅槽共用称量斗时，放料的误差值；根据所述误差值确定放料误差补偿值；根据所述放料误差补偿值进行放料补偿，确定称量目标值。本发明提供的两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法，对主槽和辅槽原料混合称量时的各种情形进行了准确的区分，保证了各种矿石原料供应总重量及单次供应重量的精度。

Description

两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法

技术领域

本发明涉及高炉槽排料控制技术领域，特别涉及一种两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法。

背景技术

近年来，为达到节省投资、减少用地的要求，高炉矿石供料开始采用主、辅矿槽并排布置，两侧共用称量斗的方式。同时，随着计算机技术的进步，二级机在高炉系统中的应用也越来越普遍，有的企业还配置了全厂ERP并实施了专家系统，这也对矿石供料的控制方式产生了全面而深刻的影响。

新的工艺特点和操作方式对槽下供料的称量控制提出了新的要求，而常规的控制算法已不能完全满足，主要有以下几点：

(1)、引入二级机和ERP后，供料配方一般由二级机或ERP按各料种设定批重，这与常规算法中对各称量斗指定目标值的方式有较大差别；

(2)、供料设备故障往往会造成较大误差，而常规控制算法一般采用称量斗独立补偿各自误差的方式，此时若设备故障持续时间长则会造成补偿不及时。而经较长时间后，高炉炉况进入新的平衡阶段，原有误差已无需补偿，此时若设备恢复使用且操作人员未手动清除原有误差，将会造成误补偿；

(3)、主、辅矿槽共用称量斗后，采用常规算法已无法获取两侧原料的放料值，更无法计算各自的误差；

(4)、大炉容、高负荷的生产状态要求槽下系统具有更高的供料速度，这也对称量控制算法的时效性提出了更高要求。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能精确进行放料补偿的两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法。

根据本发明的一个方面，提供一种两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法包括：

确定主槽和辅槽共用称量斗时，放料的误差值；

根据所述误差值确定放料误差补偿值；

根据所述放料误差补偿值进行放料补偿。

进一步地，所述确定主槽和辅槽共用称量斗时，放料的误差值包括：

确定主槽和辅槽共同称量时，所述主槽和辅槽各自的放料值；

确定主槽和辅槽轮流称量时，所述主槽和辅槽各自的放料值；

根据所述主槽和辅槽各自的放料值，来确定放料的误差值。

进一步地，所述确定主槽和辅槽共同称量时，所述主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定称量斗总放料值不小于所述主槽料满时放料在称量斗内的值时，所述主槽和辅槽各自的放料值；

确定称量斗总放料值小于所述主槽料满时放料在称量斗内的值时，所述主槽和辅槽各自的放料值。

进一步地，所述确定称量斗总放料值不小于所述主槽料满时放料在称量斗内的值时，所述主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定主槽的放料值W_{A_n}＝W_{lmA_n}-W_{lk_n-1}+η(W_{lk_n-1}-W_{lk_n})；

确定辅槽的放料值W_{B_n}＝W_{lm_n}-W_{lmA_n}+(1-η)(W_{lk_n}-1-W_{lk_n})；其中，所述所述W_{A_n}是主槽的放料值，所述W_{B_n}是辅槽的放料值，所述W_{lmA_n}是第n次称量主槽料满时放料在称量斗内的值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值，所述W_{lk_n}是第n次放料完成后残值，所述W_{lk_n-1}是第n-1次放料完成后残值，所述W_{setA_n}为第n次称量时主槽放料设定值；W_{setB_n}为第n次称量时辅槽放料设定值。

进一步地，所述确定称量斗总放料值不小于所述主槽料满时放料在称量斗内的值时，所述主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定主槽的放料值W_{A_n}＝W_n-(1-η)W_{lk_n-1}；

确定辅槽的放料值W_{B_n}＝W_n-W_{A_n}；

其中，所述W_n＝W_{lm_n}-W_{lk_n}，所述所述W_{A_n}是主槽的放料值，所述W_{B_n}是辅槽的放料值，所述W_{lmA_n}是第n次称量主槽料满时放料在称量斗内的值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值，所述W_{lk_n}是称量斗第n次放料完成后残值，所述W_{lk_n-1}是称量斗第n-1次放料完成后残值，所述W_{setA_n}为第n次称量时主槽放料设定值；W_{setB_n}为第n次称量时辅槽放料设定值。

进一步地，所述确定主槽和辅槽轮流称量时，所述主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定上次单称主槽，下次单称辅槽时，主槽和辅槽各自的放料值；

确定上次单称辅槽，下次单称主槽时，主槽和辅槽各自的放料值。

进一步地，所述确定上次单称主槽，下次单称辅槽时，主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定主槽的放料值W_{A_n}＝W_{lk_n-1}；

确定辅槽的放料值W_{B_n}＝W_{lm_n}-W_{lk_n-1}-W_{lk_n}；其中，所述W_{A_n}是主槽的放料值，所述W_{B_n}是辅槽的放料值，所述W_{lk_n-1}是称量斗第n-1次放料完成后残值，所述W_{lk_n}是称量斗第n次放料完成后残值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值。

进一步地，所述确定上次单称辅槽，下次单称主槽时，主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定主槽的放料值W_{A_n}＝W_{lm_n}-W_{lk_n-1}-W_{lk_n}；

确定辅槽的放料值W_{B_n}＝W_{lk_n-1}；其中，所述W_{A_n}是主槽的放料值，所述W_{B_n}是辅槽的放料值，所述W_{lk_n-1}是称量斗第n-1次放料完成后残值，所述W_{lk_n}是称量斗第n次放料完成后残值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值。

进一步地，所述根据所述主槽和辅槽各自的放料值，来确定放料的误差值是：

E_{K1_n}＝W_{setK1_n}-W_{K1_n}；所述E_{K1_n}为矿种第n次放料的误差值，所述W_{setK1_n}为第n次矿种K₁的批重设定值；所述W_{K1_n}为矿种K₁的第n次总放料量。

进一步地，所述根据所述误差值确定放料误差补偿值是：

其中， $\mathrm{\δ}=\left\{\begin{array}{cc}{E}_{o\_K1}& \mathrm{if\Δ}2=1\\ E_{e\_K1}& \mathrm{if\Δ}2=2\end{array}\right.,$

ifΔ1＝1，ifΔ1＝2，其中，所述E_{max_K1}为误差补偿上限，所述δ为误差中间值，所述E_{o_K1}为奇数次放料误差补偿值，所述E_{e_K1}为偶数次放料误差补偿值，所述Δ1为误差累计奇偶令牌，所述Δ2为误差补偿奇偶令牌；所述确定放料目标值是当参与某一矿种K1配料的仓个数为j时，所述W_{targK1_n}是参与工作的单个称量斗第n次目标值，所述W_{targK1_n}是参与工作的单个称量斗第n次目标值，所述W_{cdz_n}为称底值，所述E_{setK1_n}为第n次矿种K₁的批重设定值，所述E_{com_K1}是放料误差补偿值，所述α是为水分含量。

本发明提供的两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法，对主槽和辅槽原料混合称量时的各种情形进行了准确的区分，保证了各种矿石原料供应总重量及单次供应重量的精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制系统构架图；

图2是本发明实施例提供的两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法的流程示意图；

图3是图2所示方法中确定主槽和辅槽共用称量斗时，放料的误差值的流程示意图；

图4是图3所示流程中确定主槽和辅槽共同称量时，主槽和辅槽各自的放料值；

图5是图3所示流程中确定主槽和辅槽轮流称量时，主槽和辅槽各自的放料值；

图6是主槽和辅槽共同称量时称量斗料面分布示意图；

图7是主槽和辅槽轮流称量时料面分布一示意图；

图8是主槽和辅槽轮流称量时料面分布另一示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供的两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制系统，其包括控制单元、重量变送器、贮料槽(包括主槽A和辅槽B)、给料机、振动筛及称量斗。其中，控制单元用于控制主槽A、辅槽B、给料机和振动筛在称量斗排料。至于如何控制将结合图2所示的实施例进行详细说明。控制单元可以用DSP、ARM、FPGA或PLC来实现。每个称量斗均配置限位开关和重量传感器。其中，限位开关包含开到位及关到位两处，通过普通电缆接入控制单元。通过该限位开关可以识别出开到位、不定位置(既不在开到位也不在关到位)、关到位等信号。重量传感器将称量斗重量转换为电信号送入相应的重量变送器，并通过Profibus-DP总线接入控制单元。通过重量传感器可以准确获得称量斗的重量值，从而识别出料空、料满的信号。

如图2所示，两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法包括：

步骤1、确定主槽A和辅槽B共用称量斗时，放料的误差值。该步骤将结合图3进行详细说明。

步骤2、根据误差值确定放料误差补偿值。

步骤3、根据所述放料误差补偿值进行放料补偿，确定称量目标值。

如图3所示，步骤1确定主槽A和辅槽B共用称量斗时，放料的误差值包括：

步骤10、确定主槽A和辅槽B共同称量时，所述主槽A和辅槽B各自的放料值。

步骤11、确定主槽A和辅槽B轮流称量时，所述主槽A和辅槽B各自的放料值。

步骤12、根据所述主槽A和辅槽B各自的放料值，来确定放料的误差值。

如图4、6所示，步骤10确定主槽A和辅槽B共同称量时，主槽A和辅槽B各自的放料值包括：

步骤101、确定称量斗总放料值不小于所述主槽A料满时放料在称量斗内的值时，所述主槽A和辅槽B各自的放料值。该步骤具体包括：确定主槽A的放料值W_{A_n}＝W_{lmA_n}-W_{lk_n-1}+η(W_{lk_n-1}-W_{lk_n})。确定辅槽B的放料值W_{B_n}＝W_{lm_n}-W_{lmA_n}+(1-η)(W_{lk_n-1}-W_{lk_n})；其中，所述所述W_{A_n}是主槽A的放料值，所述W_{B_n}是辅槽B的放料值，所述W_{lmA_n}是第n次称量主槽A料满时放料在称量斗内的值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值，所述W_{lk_n}是第n次放料完成后残值，所述W_{lk_n-1}是第n-1次放料完成后残值，所述W_{setA_n}为第n次称量时主槽A放料设定值；W_{setB_n}为第n次称量时辅槽B放料设定值。

步骤102、确定称量斗总放料值小于所述主槽A料满时放料在称量斗内的值时，所述主槽A和辅槽B各自的放料值。该步骤具体包括：确定主槽A的放料值W_{A_n}＝W_n-(1-η)W_{lk_n-1}。确定辅槽B的放料值W_{B_n}＝W_n-W_{A_n}；其中，所述W_n是总放料值W_n＝W_{lm_n}-W_{lk_n}，所述所述W_{A_n}是主槽A的放料值，所述W_{B_n}是辅槽B的放料值，所述W_{lmA_n}是第n次称量主槽A料满时放料在称量斗内的值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值，所述W_{lk_n}是称量斗第n次放料完成后残值，所述W_{lk_n-1}是称量斗第n-1次放料完成后残值。

如图5、7、8所示，步骤11确定主槽A和辅槽B轮流称量时，所述主槽A和辅槽B各自的放料值包括：

步骤111、确定上次单称主槽A，下次单称辅槽B时，主槽A和辅槽B各自的放料值。该步骤具体包括：参见图7，确定主槽A的放料值W_{A_n}＝W_{lk_n-1}。确定辅槽B的放料值W_{B_n}＝W_{lm_n}-W_{lk_n-1}-W_{lk_n}；其中，所述W_{A_n}是主槽A的放料值，所述W_{B_n}是辅槽B的放料值，所述W_{lk_n-1}是称量斗第n-1次放料完成后残值，所述W_{lk_n}是称量斗第n次放料完成后残值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值。

步骤112、确定上次单称辅槽B，下次单称主槽A时，主槽A和辅槽B各自的放料值。该步骤具体包括：参见图8，确定主槽A的放料值W_{A_n}＝W_{lm_n}-W_{lk_n-1}-W_{lk_n}。确定辅槽B的放料值W_{B_n}＝W_{lk_n-1}；其中，所述W_{A_n}是主槽A的放料值，所述W_{B_n}是辅槽B的放料值，所述W_{lk_n-1}是称量斗第n-1次放料完成后残值，所述W_{lk_n}是称量斗第n次放料完成后残值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值。

在确定主槽A、辅槽B的各自放料值后，就可以确定放料的误差值，即：E_{K1_n}＝W_{setK1_n}-W_{K1_n}；所述E_{K1_n}为矿种第n次放料的误差值，所述W_{setK1_n}为第n次矿种K₁的批重设定值(提前设定的每批要放料的值)；所述W_{K1_n}为矿种K₁的第n次总放料量，所述所述j为称量斗的个数，所述W_{K1_ni}是矿种K₁第n次放料的主槽或辅槽的放料值，可确定通过步骤10、11来确定来自主槽A或辅槽B的放料值，不再赘述。

在确定放料的误差值后，那么步骤2根据误差值确定放料误差补偿值是：

其中，

所述 $\mathrm{\δ}=\left\{\begin{array}{cc}{E}_{o\_K1}& \mathrm{if\Δ}2=1\\ E_{e\_K1}& \mathrm{if\Δ}2=2\end{array}\right.,$ $E_{o\_K1}=\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{K1\_k},$ ifΔ1＝1， $E_{e\_K1}=\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{K1\_k},$ ifΔ1＝2，所述E_{max_K1}为误差补偿上限，所述δ为误差中间值，所述E_{o_K1}为奇数次放料误差补偿值(如何计算误差补偿值已做介绍，不再赘述)，所述E_{e_K1}为偶数次放料误差补偿值，所述Δ1为误差累计奇偶令牌，所述Δ2为误差补偿奇偶令牌。两令牌按批次奇偶交替变化。

在确定放料误差补偿值后，可以确定最终的放料目标值是：

当参与某一矿种K1配料的仓个数为j时，所述W_{targK1_n}是参与工作的单个称量斗第n次目标值，所述W_{targK1_n}是参与工作的单个称量斗第n次目标值，所述W_{cdz_n}为称底值(可通过重量传感器获得称底值)，所述W_{setK1_n}为第n次矿种K₁的批重设定值，所述E_{com_K1}是放料误差补偿值，所述α是为水分含量。

下面结合一具体实例，对如何通过两令牌进行放料补偿进行说明。

(1)、开始第1次矿石称量，此时Δ1＝1，Δ2＝1，各矿石品种奇数次、偶数次误差累计值均为0，无须进行补偿。

(2)、第1次称量的矿石陆续从各分散称量斗排出直至全部排完，根据前文所述的方法，得出各矿石品种误差值，因Δ1＝1，故将误差值计入奇数次误差累计值，而偶数次误差累计值仍为0。因本发明采用“隔批补偿”(例如：配第3批料时补偿第1批料产生的误差，配第4批料时补偿第2批料产生的误差，依此类推)的方法，故在第1次矿石排出的过程中可同时进行第2次矿石的称量过程，并将Δ2置为2，因偶数次误差累计值为0，无须进行补偿。

(3)、第2次称量的矿石陆续从各分散称量斗排出直至全部排完，将Δ1置为2，将误差值计入偶数次误差累计值，而奇数次误差累计值保持不变。因本发明采用“隔批补偿”的方法，故在第2次矿石排出的过程中可同时进行第3次矿石的称量过程，并将Δ2置为1，此时将奇数次误差累计值作为误差补偿值计入放料目标值，详见 $W_{t\arg K1\_n}=\frac{\frac{W_{\mathrm{setK}1\_n}}{(1-\mathrm{\α})}+E_{\mathrm{com}\_K1}}{j}+W_{\mathrm{cdz}\_n}.$

(4)、第3次称量的矿石陆续从各分散称量斗排出直至全部排完，将Δ1置为1，将误差值计入奇数次误差累计值，而偶数次误差累计值保持不变。因本发明采用“隔批补偿”的方法，故在第3次矿石排出的过程中可同时进行第4次矿石的称量过程，并将Δ2置为2，此时将偶数次误差累计值作为误差补偿值计入放料目标值，详见 $W_{t\arg K1\_n}=\frac{\frac{W_{\mathrm{setK}1\_n}}{(1-\mathrm{\α})}+E_{\mathrm{com}\_K1}}{j}+W_{\mathrm{cdz}\_n}.$

如此循环往复。

根据本发明实施例提供的两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法，对主槽A、辅槽B两侧原料混合称量时的各种情形进行了较为准确的区分，保证了各种矿石原料供应总重量及单次供应重量的精度，同时由于将放料误差进行“按批补偿”，降低了操作强度，提高了生产效率和供料速度。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种两槽共用称量斗的高炉矿石称量控制方法，其特征于，包括：

确定主槽和辅槽共用称量斗时，放料的误差值；

根据所述误差值确定放料误差补偿值；

根据所述放料误差补偿值进行放料补偿，确定称量目标值；所述确定主槽和辅槽共用称量斗时，放料的误差值包括：

确定主槽和辅槽共同称量时，所述主槽和辅槽各自的放料值；

确定主槽和辅槽轮流称量时，所述主槽和辅槽各自的放料值；

根据所述主槽和辅槽各自的放料值，来确定放料的误差值；所述确定主槽和辅槽共同称量时，所述主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定称量斗总放料值不小于所述主槽料满时放料在称量斗内的值时，所述主槽和辅槽各自的放料值；所述确定称量斗总放料值不小于所述主槽料满时放料在称量斗内的值时，所述主槽和辅槽各自的放料值包括：确定主槽的放料值W_{A_n}=W_{lmA_n}-W_{lk_n-1}+η(W_{lk_n-1}-W_{lk_n})；确定辅槽的放料值W_{B_n}=W_{lm_n}-W_{lmA_n}+(1-η)(W_{lk_n-1}-W_{lk_n})；其中，所述所述W_{A_n}是主槽的放料值，所述W_{B_n}是辅槽的放料值，所述W_{lmA_n}是第n次称量主槽料满时放料在称量斗内的值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值，所述W_{lk_n}是第n次放料完成后残值，所述W_{lk_n-1}是第n-1次放料完成后残值，所述W_{setA_n}为第n次称量时主槽放料设定值；W_{setB_n}为第n次称量时辅槽放料设定值；

确定称量斗总放料值小于所述主槽料满时放料在称量斗内的值时，所述主槽和辅槽各自的放料值；所述确定称量斗总放料值小于所述主槽料满时放料在称量斗内的值时，所述主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定主槽的放料值W_{A_n}=W_n-(1-η)W_{lk_n-1}；

确定辅槽的放料值W_{B_n}=W_n-W_{A_n}；

其中，所述W_n=W_{lm_n}-W_{lk_n}，所述所述W_{A_n}是主槽的放料值，所述W_{B_n}是辅槽的放料值，所述W_{lmA_n}是第n次称量主槽料满时放料在称量斗内的值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值，所述W_{lk_n}是称量斗第n次放料完成后残值，所述W_{lk_n-1}是称量斗第n-1次放料完成后残值，所述W_{setA_n}为第n次称量时主槽放料设定值；W_{setB_n}为第n次称量时辅槽放料设定值；所述确定主槽和辅槽轮流称量时，所述主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定上次单称主槽，下次单称辅槽时，主槽和辅槽各自的放料值；

确定上次单称辅槽，下次单称主槽时，主槽和辅槽各自的放料值；所述确定上次单称主槽，下次单称辅槽时，主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定主槽的放料值W_{A_n}=W_{lk_n-1}；

确定辅槽的放料值W_{B_n}=W_{lm_n}-W_{lk_n-1}-W_{lk_n}；其中，所述W_{A_n}是主槽的放料值，所述W_{B_n}是辅槽的放料值，所述W_{lk_n-1}是称量斗第n-1次放料完成后残值，所述W_{lk_n}是称量斗第n次放料完成后残值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值；所述确定上次单称辅槽，下次单称主槽时，主槽和辅槽各自的放料值包括：

确定主槽的放料值W_{A_n}=W_{lm_n}-W_{lk_n-1}-W_{lk_n}；

确定辅槽的放料值W_{B_n}=W_{lk_n-1}；其中，所述W_{A_n}是主槽的放料值，所述W_{B_n}是辅槽的放料值，所述W_{lk_n-1}是称量斗第n-1次放料完成后残值，所述W_{lk_n}是称量斗第n次放料完成后残值，所述W_{lm_n}是第n次称量斗中的料满值；所述根据所述主槽和辅槽各自的放料值，来确定放料的误差值是：

E_{K1_n}=W_{setK1_n}-W_{K1_n}；所述E_{K1_n}为矿种第n次放料的误差值，所述W_{setK1_n}为第n次矿种K₁的批重设定值；所述W_{K1_n}为矿种K₁的第n次总放料量，所述所述j为称量斗的个数，所述W_{K1_ni}是矿种K₁第n次放料的主槽或辅槽的放料值。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述误差值确定放料误差补偿值是：

其中， $\mathrm{\δ}=\left\{\begin{array}{cc}{E}_{o\_K1}& \mathrm{if\Δ}2=1\\ E_{e\_K1}& \mathrm{if\Δ}2=2\end{array}\right.;$ $E_{o\_K1}=\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{K1\_k},\mathrm{if\Δ}1=1;E_{e\_K1}=\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{K1\_k},\mathrm{if\Δ}1=2;$ 其中，所述E_{max_K1}为误差补偿上限，所述δ为误差中间值，所述E_{o_K1}为奇数次放料误差补偿值，所述E_{e_K1}为偶数次放料误差补偿值，所述Δ1为误差累计奇偶令牌，所述Δ2为误差补偿奇偶令牌。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述确定称量目标值是：

$W_{t\arg K1\_n}=\frac{\frac{W_{\mathrm{setK}1\_n}}{(1-\mathrm{\α})}+E_{\mathrm{com}\_K1}}{j}+W_{\mathrm{cdz}\_n},$ 当参与的一矿种K1配料的仓个数为j时，所述W_{targK1_n}是参与工作的单个称量斗第n次目标值，所述W_{cdz_n}为称底值，所述W_{setK1_n}为第n次矿种K₁的批重设定值，所述E_{com_K1}是放料误差补偿值，所述α是为水分含量。