CN103033051A - 烧结系统主抽风机变频控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的烧结系统主抽风机变频控制方法，包括：1）获取目标烧结矿台时产量、目标料层厚度以及系统标准参数； 2）计算大烟道目标负压； 3）利用大烟道标准负压、标准主抽风机频率和大烟道目标负压计算主抽风机目标频率；4）调节当前主抽风机频率至主抽风机目标频率。本发明还提供了烧结系统主抽风机变频控制系统，上述方案能够降低烧结系统由于主抽风机的功率与系统负载不平衡导致的电能消耗和损失。

Description

烧结系统主抽风机变频控制方法及系统

技术领域

本发明涉及烧结系统控制技术，尤其涉及烧结系统主抽风机变频控制方法及系统。

背景技术

随着现代工业的迅速发展，钢铁生产规模越来越大，能源消耗也越来越多，节能环保指标越来越成为钢铁生产过程的重要考察因素。在钢铁生产中，含铁原料矿石进入高炉冶炼之前需要经过烧结系统处理，也就是，将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后，布放在烧结台车上焙烧，使其发生一系列物理化学变化，形成容易冶炼的烧结矿，这一过程称之为烧结。

烧结系统主要包括烧结台车、混合机、主抽风机、环冷机等多个设备，其总的工艺流程参见图1所示：各种原料经配料室1配比，形成混合物料，混合物料进入混合机2混匀和造球后，再通过圆辊给料机3和九辊布料机4将其均匀散布在烧结台车5上形成物料层，点火风机12和引火风机11启动物料点火开始烧结过程。烧结完成后得到的烧结矿经单辊破碎机8破碎后进入环冷机9冷却，最后经筛分整粒后送至高炉或成品矿仓。其中，烧结过程需要的氧气由主抽风机10提供，烧结台车5下方设置有多个竖直并排的风箱6，风箱6下方为水平安置的大烟道（或称烟道）7，大烟道7与主抽风机10相连，主抽风机10通过大烟道7及风箱6产生的负压风经过台车，为烧结过程提供助燃风。

烧结过程中，主抽风机的能耗占烧结系统总能耗的一半左右。主抽风机的能耗可以分为有效能耗和无效能耗，其中，有效能耗指的是用于烧结生产的能耗，无效能耗指的是未用于烧结生产的能耗，如何减少无效能耗对于主抽风机的节能具有重要意义。

在实际的烧结生产过程中，由于市场因素、原料存储量因素、烧结矿存储量因素等的影响，需要调节烧结矿台时产量。但是，烧结系统的主抽风机并没有随烧结矿台时产量改变而进行相应调节。主轴风机通常按照其最大设计功率运转，这必然导致过高的能耗和损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供烧结系统主抽风机变频控制方法及系统，以解决现有烧结过程中主抽风机过高的能耗和损失问题。

为达到上述目的，本发明提供一种烧结系统主抽风机变频控制方法，该方法包括以下步骤：

1）获取目标烧结矿台时产量、目标料层厚度以及系统标准参数，所述系统标准参数包括标准烧结矿台时产量、标准料层厚度、大烟道标准负压及标准主抽风机频率；

2）计算大烟道目标负压；

所述大烟道目标负压△P=(((W*△P_e ^m)*hⁿ)/( W_e*h_e ⁿ))^1/m，其中，△P是大烟道目标负压，△P_e是大烟道标准负压，W是目标烧结矿台时产量，W_e是标准烧结矿台时产量，h是目标料层厚度，h_e是标准料层厚度，m和n是常系数；

3）利用大烟道标准负压、标准主抽风机频率和大烟道目标负压计算主抽风机目标频率；

4）调节当前主抽风机频率至主抽风机目标频率。

上述控制方法能够根据目标烧结矿台时产量和目标料层厚度，以及系统稳定状态下的系统标准参数计算出大烟道目标负压，最终根据大烟道目标负压和系统标准参数计算出主抽风机目标频率，然后将当前主抽风机频率调节至主抽风机目标频率。上述技术方案能够使得主抽风机随烧结矿台时产量的变化动态调节，实现主抽风机的功率消耗和负载大小变化之间动态平衡，从而降低烧结过程中主抽风机与负载大小不匹配导致的电能消耗和损失。

优选方案中，按照下述步骤获取目标烧结矿台时产量：

21）获取单位时间通过烧结台车物料层的总风量；

22）利用已知的烧结成品率和吨混合料所需风量计算目标烧结矿台时产量，其中，目标烧结矿台时产量=总风量*烧结成品率/吨混合料所需风量。

该优选方案获取单位时间内通过烧结台车物料层的总风量，以及利用总风量和吨混合料所需风量计算目标烧结矿台时产量，能够从系统消耗的风量角度获取目标烧结矿台时产量，由于这种方式获得的目标烧结矿台时产量即考虑了实际的烧结矿台时产量，又考虑了系统其它情况，如漏风、风道阻力、设备老化带来的效率下降等综合的、不宜考量的影响主抽风机调节因素，使得调节后的主抽风机频率或功率与系统的真实需求更匹配。

进一步的优选方案：

31）连续或周期性地获取每个风箱的风量；

32）累加每个风箱的风量均值作为单位时间通过烧结台车物料层的总风量。

该优选方案对每个风箱的风量连续或周期性地获取，即根据系统的负载变化情况，选择风量的获取方式或周期，既能够及时反映目标烧结矿台时产量的更新或变化，又能够实现对主抽风机频率的及时调节，使系统稳定性和调节的及时性达到最佳平衡。同时，该优选方案累加每个风箱的风量均值作为单位时间通过烧结台车物料层的总风量，降低烧结系统波动带来的获取误差，提高目标烧结矿台时产量获取精确度，进一步提高对主抽风机频率调节的准确度。

优选方案中，按照下述步骤获取系统标准参数：

51）判断设定时间内烧结台车速度、布料机的布料流量、主抽风机频率是否均没有变化或者变化均小于各自预先设定的阈值，如果是，转步骤52），否则，循环步骤51）；

52）检测得到的烧结矿台时产量、料层厚度、大烟道负压及主抽风机频率作为系统标准参数。

该优选方案从设定时间内的烧结台车速度、布料机的布料流量、主抽风机频率变化的角度对烧结系统的稳定性考虑，在各个参数均没有变化或各个参数的变化均小于各自设定的阈值时，取此时的烧结系统各个参数作为系统标准参数，有利于确定或选择不同的技术环境，以及确定或选择参与调节的因素权重，从使本方案具有更广阔的适应性和技术环境的可选性。

基于上述优选方案基础之上，更为优选的方案为步骤52）可以取设定时间段内烧结矿台时产量、料层厚度、大烟道负压及主抽风机频率的平均值作为系统标准参数。该种方式获取的系统标准参数充分考虑在实际的生产过程中，烧结台车速度、布料流量、主抽风机频率稳定的情况下，烧结矿台时产量、料层厚度、大烟道负压均会有一定幅度的波动，所以，取均值更加符合实际的参数取值范围要求，进而提高系统的控制精度。

本发明还提供了一种烧结系统主抽风机变频控制系统，包括：

初始参数获取单元，用于获取目标烧结矿台时产量、目标料层厚度以及系统标准参数，所述系统标准参数包括标准烧结矿台时产量、标准料层厚度、大烟道标准负压及标准主抽风机频率；

第一计算单元，用于计算大烟道目标负压，所述大烟道目标负压△P=(((W*△P_e ^m)*hⁿ)/( W_e*h_e ⁿ))^1/m，其中，△P是大烟道目标负压，△P_e是大烟道标准负压，W是目标烧结矿台时产量，W_e是标准烧结矿台时产量，h是目标料层厚度，h_e是标准料层厚度，m和n是常系数；

第二计算单元，用于利用大烟道标准负压、标准主抽风机频率和大烟道目标负压计算主抽风机目标频率；

控制单元，用于调节当前主抽风机频率至主抽风机目标频率。

上述控制系统取得的有益效果参考上述控制方法部分的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面对实施例或现有技术描述中使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的实施例图示。

图1是传统烧结系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的烧结系统主抽风机变频控制方法流程图；

图3是本发明实施例二提供的烧结系统主抽风机变频控制方法流程图；

图4是本发明实施例三提供的烧结系统主抽风机变频控制方法流程图；

图5是本发明实施例四提供的烧结系统主抽风机变频控制方法流程图；

图6是本发明实施例五提供的烧结系统主抽风机变频控制系统示意图；

图7是本发明实施例六提供的烧结系统主抽风机变频控制系统示意图；

图8是本发明实施例七提供的烧结系统主抽风机变频控制系统示意图；

图9是本发明实施例八提供的烧结系统主抽风机变频控制系统示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参考附图2，该图示出了本发明实施例一提供的烧结系统主抽风机变频控制方法的流程。

图2所示流程，包括：

S101、获取初始参数。

本发明实施例中初始参数包括目标烧结矿台时产量、目标料层厚度和系统标准参数。其中，系统标准参数指的是烧结系统在标准生产状态下的各个参数，所述系统标准参数包括标准烧结矿台时产量、标准料层厚度、大烟道标准负压及标准主抽风机频率。所述系统标准生产状态指的是烧结系统在原料稳定条件下，设定时间内烧结系统的各个参数均没有变化或者各个参数变化均小于设定的阈值时所处的生产状态。

优选方案中，步骤S101中获取初始参数，可以周期性进行，进而可以达到在一个完整调节过程完成后，紧接着根据调节后的系统各个参数的改变进行第二轮的初始参数获取，该种周期性地循环获取初始参数，实现了后续控制等操作过程的循环进行，进而能够使得对当前主抽风机频率的调节与烧结矿台时产量更加匹配。

S102、计算大烟道目标负压。

烧结生产过程中目标烧结矿台时产量与通过烧结台车物料层的总风量具有以下关系：

W=60*Q*K/Q_S               （1）

其中，W是目标烧结矿台时产量，单位为t/h；Q是单位时间内通过烧结台车物料层的总风量，m³/分钟；K是烧结成品率，单位为%；Q_S是吨混合料所需风量，单位为m³/t；对于特定种类烧结物料，烧结系统连续生产状态下烧结系统物料的烧结成品率K、吨混合料所需风量Q_S均是已知参数。

下述公式（2）是反映烧结系统料层透气性指数的沃伊斯公式：

T=Q*hⁿ/(A*△P^m)             （2）

T是料层透气性指数；Q是单位时间内通过烧结台车物料层的总风量，m³/分钟；h是目标料层厚度，单位为mm；A是烧结台车面积，单位为m²，△P是大烟道目标负压，单位为Pa；m和n为常数，m和n的值可以通过试验确定，通常m=n=0.6。

通过公式（2）可以推导出：

Q=T*(A*△P^m)/ hⁿ             （3）

将公式（2）代入到公式（1）中可以得到大烟道目标负压与目标烧结矿台时产量、料层透气性指数的关系：

W=(60*K*T*A*△P^m)/(Q_S*hⁿ)    （4）

烧结过程中，特定种类物料在连续生产状态下烧结成品率K，料层透气性指数T基本保持不变，可以认为是常数，烧结台车面积A和吨混合料所需风量Q_S是常数。

同样道理，标准生产状态下公式（4）也同样适用，系统标准参数之间的关系如下：

W_e=(60*K*T*A*△P_e ^m)/(Q_S*h_e ⁿ)     （5）

其中，△P_e是大烟道标准负压，单位为Pa；W_e是标准烧结矿台时产量，单位为t/h；h_e是标准料层厚度，单位为mm。

将公式（4）和公式（5）相比得出：

W/W_e=((△P^m)*h_e ⁿ)/((△P_e ^m)*hⁿ)       （6）

在某一特定物料稳定的连续生产过程中，可以近似推导出大烟道目标负压△P：

△P =(((W*△P_e ^m)*hⁿ)/( W_e*h_e ⁿ))^1/m     （7）

通过公式（7）计算出大烟道目标负压△P。

S103、计算主抽风机目标频率。

通过改变主抽风机频率能够改变主抽风机转速，主抽风机转速改变会改变风机特性，从而影响大烟道负压。主抽风机转速上升，大烟道负压上升，主抽风机转速下降，大烟道负压下降。在变频控制条件下，主抽风机频率、主抽风机转速与大烟道目标负压之间的关系如下：

△P/△P_e=(N/N_e)²=(F/F_e)²        （8）

其中，N是目标主抽风机转速，单位r/min；N_e是标准主抽风机转速，单位r/min，F是主抽风机目标频率，单位Hz；F_e是标准主抽风机频率，单位Hz。

通过公式（8）可以推导出：

F=(△P/△P_e)^1/2*F_e              （9）

考虑到烧结系统的漏风及烧结过程的复杂性等因素，公式（9）修正为：F=k*(△P/△P_e)^1/2*F_e            （10）

其中，k为修正系数，其值在0.9~1之间，可以根据生产经验调节。

利用大烟道标准负压、标准主抽风机频率和大烟道目标负压通过公式（10）能够计算主抽风机目标频率。

S104、调节当前主抽风机频率至主抽风机目标频率。

上述控制方法能够根据目标烧结矿台时产量和目标料层厚度，以及系统稳定状态下的系统标准参数计算出大烟道目标负压，最终根据大烟道目标负压和系统标准参数计算出主抽风机目标频率，然后将当前主抽风机频率调节至主抽风机目标频率。上述技术方案能够使得主抽风机随烧结矿台时产量的变化动态调节，实现主抽风机的功率消耗和负载大小变化之间动态平衡，从而降低烧结过程中主抽风机与负载大小不匹配导致的电能消耗和损失。

上述推导过程的前提是料层透气性指数基本不变，但是在实际的生产过程中，料层透气性指数会细微改变，为了使得本实施例一获取的大烟道目标负压的值更加精确，可以对大烟道目标负压进行修正，具体过程如下：

公式（4）可以简化为：

W=K_M*T*△P^m         （a）

其中，K_M=60*K*A/(Q_S*hⁿ)。

公式（a）推导当前生产状态下大烟道目标负压是：

△P=(W/(K_M*T))^1/m     （b）

透气性变化后的生产状态下：

△P′=(W/(K_M*T′))^1/m    （c）

将公式（b）和（c）作比，可以得到：

△P/△P′=((W/(K_M*T))^1/m)/ ((W/(K_M*T′))^1/m)=(T′/T)^1/m        （d）

从上式可以推导出公式（e）。

△P′=△P* (T/T′)^1/m   （e）

通过检测调节前后的料层透气性指数T和T′对△P进行修正获得调节后大烟道目标负压△P′，进而将调节后大烟道目标负压△P′反馈到步骤S103中以最终修正主抽风机目标频率，实现主抽风机变频更加精确地控制。

实施例二

请参考附图3，该图示出了本发明实施例二提供的烧结系统主抽风机变频控制方法的流程。

图3所示流程，包括：

S2011、获取烧结系统总风量。

该步骤目的在于获取单位时间通过烧结台车物料层的总风量。单位时间通过烧结台车物料层的总风量可认为与烧结系统总风量相等。获取过程中，在大烟道中设置风量检测仪检测大烟道风量，也可以在风箱中设置风量检测仪检测风箱风量，通过大烟道风量和风箱风量最终计算出烧结系统总风量。需要说明的是，上述方法获取烧结系统总风量均是指除去系统漏风得到的实际总风量。上述风量检测仪的检测值*风量利用系数=实际风量，风量利用系数=1-漏风率，在实际的烧结系统工作过程中，漏风率不会发生突变，可以认为在调节周期内漏风率为常数，漏风率可以通过检测或者根据经验统计获取或校正。通过风量检测仪检测得到的大烟道风量*风量利用系数=烧结系统总风量；通过风量检测仪检测的每个风箱的风量*风量利用系数=风箱实际风量，通过累加每个风箱实际风量得到烧结系统总风量，最终得到单位时间通过烧结台车物料层的总风量。

S2012、计算目标烧结矿台时产量。

烧结生产过程中目标烧结矿台时产量与通过烧结台车物料层的总风量具有以下关系：

W=60*Q*K/Q_S               （11）

其中，W是目标烧结矿台时产量，单位为t/h；Q是单位时间内通过烧结台车物料层的总风量，m³/分钟；K是烧结成品率，单位为%；Q_S是吨混合料所需风量，单位为m³/t；对于特定种类烧结物料，烧结系统连续生产状态下烧结系统物料的烧结成品率K、吨混合料所需风量Q_S均是已知参数。

利用已知的烧结成品率K和吨混合料所需风量Q_s通过公式（11）计算目标烧结矿台时产量W。

本发明实施例介绍了一种目标烧结矿台时产量的获取方式。步骤201中其它初始参数的获取与实施例一中相同。另外本发明实施例中步骤S202~S204与本发明实施例一中的步骤S102~S104一一对应，且内容相同，详细细节请参考实施例一相应部分的描述，在此不再赘述。

本实施例的基础之上进一步优选的获取烧结系统总风量的方法如下：

连续或者周期性地获取每个风箱的风量；

累加每个风箱的风量均值作为单位时间通过烧结台车物料层的总风量。

该优选方案对每个风箱的风量连续或周期性地获取，能够实现目标烧结矿台时产量及时更新，最终实现对主抽风机频率的及时调节，提高对主抽风机频率调节的准确度。同时，该优选方案累加每个风箱的风量均值作为单位时间通过烧结台车物料层的总风量，降低烧结系统波动带来的检测误差，提高目标烧结矿台时产量获取精确度，进一步提高对主抽风机频率调节的准确度。

本发明实施例从烧结系统总风量的角度获取目标烧结矿台时产量，当然还可以通过其它的参数获取目标烧结矿台时产量，一种具体的获取方式包括以下步骤：

检测烧结台车速度；

利用烧结台车速度、目标料层厚度以及烧结矿密度和烧结台车宽度计算目标烧结矿台时产量，所述目标烧结矿台时产量=烧结台车速度*目标料层厚度*烧结矿密度*烧结台车宽度。

实施例三

请参考附图4，该图示出了本发明实施例三提供的烧结系统主抽风机变频控制方法的流程。

图4所示流程在步骤S303和步骤S307之间还包括：

S304、获取当前主抽风机频率a；

S305、判断主抽风机目标频率b与当前主抽风机频率a的差值是否大于设定值，如果是，转步骤S306，否则，转步骤S307；

S306、以设定调节间距调节当前主抽风机频率，然后转步骤S305。

上述方式中，当主抽风机目标频率与当前主抽风机频率差值大于设定值时，为避免设备的大幅度功率调节对系统其它设备的影响，需要按照设定的调节间距对当前主抽风机频率进行调节，例如以1赫兹或更小步长为一个调节间距，直到当调节后的主抽风机频率与主抽风机目标频率之间的差值小于所述设定值，最后直接将调节后的主抽风机频率调节到主轴风机目标频率。当然，如果以1赫兹为一个调节间距，那么所述设定值应该小于1赫兹。

本发明实施例中步骤S301~S303和步骤S307与实施例一中步骤S101~S103和步骤S104一一对应，且内容相同，详细细节请参考实施例一相应部分描述即可，在此不再赘述。

在与实施例三并列的另外实施例中，步骤S303之后按照下述步骤进行：

S1、获取当前主抽风机频率；

S2、判断主抽风机目标频率与当前主抽风机频率的差值是否小于设定差，如果是，转步骤S3，否则，转步骤S4；

S3、保持主抽风机频率不变；

S4、以设定调节间距调节当前主抽风机频率，设定时间后转步骤S1。

本实施例中的设定差、设定调节间距可以与实施例三中的设定值和设定调节间距一一对应，且相等，也可以是本领域技术人员根据实际生产进行的实际设定。本实施例考虑到在实际的生产过程中系统不可避免存在波动，所以如果主抽风机目标频率与当前主抽风机频率的差值小于设定差，那么在烧结系统允许的波动范畴内，可以认为烧结系统无需调节，此时保持主抽风机频率不变；如果主抽风机目标频率与当前主抽风机频率的差值大于或等于设定差时，则以设定调节间距调节当前主抽风机频率，该种调节方式使得主抽风机目标频率与当前主抽风机频率的差值较大时，适应性的分步进行调节，能够实现烧结系统的平稳运行，避免较大频率变化给系统设备带来的不稳定影响，而且在以设定调节间距调节当前主抽风机频率后，经历设定时间后，再进行当前主抽风机频率的重新获取，进行下一循环调节，经历设定时间进行重新参数获取以实施调整，充分考虑烧结系统各个参数变化滞后的影响，减少调节次数的同时，提高调节的有效性、准确性。

实施例四

请参考附图5，该图示出了本发明实施例四提供的烧结系统主抽风机变频控制方法的流程。

图5所示流程，包括：

S4011、判断系统参数是否均没有有变化或者变化是否均小于各自预先设定的阈值。

判断设定时间内烧结台车速度、布料机的布料流量、主抽风机频率是否均没有变化或者变化均小于各自预先设定的阈值，如果是，转步骤S4012，否则，循环步骤S4011；

S4012、获取系统标准参数。

检测得到的烧结矿台时产量、料层厚度、大烟道负压及主抽风机频率作为系统标准参数。

在实际烧结过程中，在某一设定时间，烧结系统未对烧结台车速度、布料机的布料流量、主抽风机频率进行调节或者烧结系统对上述各个参数的调节变化均小于各自设定的阈值，即可以确定目前的生产状态是标准生产状态。在实际的烧结过程中，由于烧结系统的复杂性、生产的波动等因素影响，系统的各个参数会有细微变化，所以本领域技术人员可以认为只要各个参数的变化均小于各自预先设定的阈值，那么也可以认为烧结系统处于标准生产状态，该种标准生产状态的判断考虑实际的生产过程，能够提高系统的环境适应性。

在实际的生产过程中，系统标准参数是一个经常变化的量，不同烧结系统的系统标准参数不同，同一烧结系统不同时刻的系统标准参数也不相同。因此对系统标准参数的获取优选的采用实时或周期性地获取，上述步骤S4012中获取系统标准参数采用获取的最新系统标准参数。所谓的最新系统标准参数是指步骤S4011最新获取的满足系统标准参数条件的各个检测值，而且最新系统标准参数会更新已有的在先获取的系统标准参数，以作为参与计算大烟道目标负压的基本条件。

基于上述优选方案基础之上，更为优选的方案为步骤S4012可以取设定时间段内烧结矿台时产量、料层厚度、大烟道负压及主抽风机频率的平均值作为系统标准参数。该种方式获取的系统标准参数充分考虑在实际的生产过程中，烧结台车速度、布料流量、主抽风机频率稳定的情况下，烧结矿台时产量、料层厚度、大烟道负压均会有一定幅度的波动，所以，取均值更加符合实际的参数取值范围要求，进而提高系统的控制精度。

本实施例提供了一种系统标准参数的获取方式。步骤401中其它初始参数的获取与实施例一和实施例二中相同。另外，本发明实施例中步骤S402~S404与本发明实施例一中的步骤S102~S104，一一对应，且内容相同，详细细节请参考实施例一相应部分描述即可，在此不再赘述。

实施例五

实施例五是本发明实施例一所述的控制方法对应的控制系统。实施例五提供了一种烧结系统主抽风机变频控制系统。

请参考附图6，该图示出了实施例五提供的烧结系统主抽风机变频控制系统的结构。

图6所示的系统，包括：

初始参数获取单元501，用于获取目标烧结矿台时产量、目标料层厚度以及系统标准参数，所述系统标准参数包括标准烧结矿台时产量、标准料层厚度、大烟道标准负压及标准主抽风机频率；

第一计算单元502，用于计算大烟道目标负压。

烧结生产过程中目标烧结矿台时产量与通过烧结台车物料层的总风量具有以下关系：

W=60*Q*K/Q_S               （1）

其中，W是目标烧结矿台时产量，单位为t/h；Q是单位时间内通过烧结台车物料层的总风量，m³/分钟；K是烧结成品率，单位为%；Q_S是吨混合料所需风量，单位为m³/t；对于特定种类烧结物料，烧结系统连续生产状态下烧结系统物料的烧结成品率K、吨混合料所需风量Q_S为已知参数。

下述公式（2）是反映烧结系统料层透气性指数的沃伊斯公式：

T=Q*hⁿ/(A*△P^m)             （2）

T是料层透气性指数；Q是单位时间内通过烧结台车物料层的总风量，m³/分钟；h是目标料层厚度，单位为mm；A是烧结台车面积，单位为m²，△P是大烟道目标负压，单位为Pa；m和n为常数，m和n的值可以通过试验确定，通常m=n=0.6。

通过公式（2）可以推导出：

Q=T*(A*△P^m)/ hⁿ             （3）

将公式（2）代入到公式（1）中可以得到大烟道目标负压与目标烧结矿台时产量、料层透气性指数的关系：

W=(60*K*T*A*△P^m)/(Q_S*hⁿ)    （4）

烧结过程中，在原料情况稳定的条件下可以在连续生产状态下烧结成品率K，烧结矿的料层透气性指数T在生产过程中基本保持不变，烧结台车面积A和吨混合料所需风量Q_S是常数。

同样道理，标准生产状态下公式（4）也同样适用，系统标准参数之间的关系如下：

W_e=(60*K*T*A*△P_e ^m)/(Q_S*h_e ⁿ)     （5）

其中，△P_e是大烟道标准负压，单位为Pa；W_e是标准烧结矿台时产量，单位为t/h；h_e是标准料层厚度，单位为mm。

将公式（4）和公式（5）相比得出：

W/W_e=((△P^m)*h_e ⁿ)/((△P_e ^m)*hⁿ)       （6）

在某一特定物料稳定的连续生产过程中，可以近似推导出大烟道目标负压△P：

△P =(((W*△P_e ^m)*hⁿ)/( W_e*h_e ⁿ))^1/m     （7）

通过公式（7）计算出大烟道目标负压△P。

第二计算单元503，用于计算主抽风机目标频率。

在变频控制条件下，主抽风机频率、主抽风机转速与大烟道目标负压之间的关系如下：

△P/△P_e=(N/N_e)²=(F/F_e)²        （8）

其中，N是目标主抽风机转速，单位r/min；N_e是标准主抽风机转速，单位r/min，F是主抽风机目标频率，单位Hz；F_e是标准主抽风机频率，单位Hz。

通过公式（8）可以推导出：

F=(△P/△P_e)^1/2*F_e              （9）

考虑到烧结系统的漏风及烧结过程的复杂性等因素，公式（9）修正为：F=k*(△P/△P_e)^1/2*F_e            （10）

其中，k为修正系数，其值在0.9~1之间，可以根据生产经验调节。

利用大烟道标准负压、标准主抽风机频率和大烟道目标负压通过公式（10）能够计算主抽风机目标频率。

控制单元504，用于调节当前主抽风机频率至主抽风机目标频率。

该控制系统所具有的有益效果请参考实施例一相对应部分描述，在此不再赘述。

实施例六

实施例六在实施例五的基础之上进行改进。请参考附图7，该图示出了实施例六提供的烧结系统主抽风机变频控制系统的结构。

图7所示系统的初始参数获取单元601，包括：

总风量获取子单元6011，用于获取单位时间通过烧结台车物料层的总风量，获取过程中，可以在大烟道中设置风量检测仪检测得到烧结系统总风量，也可以检测每个风箱的风量，最终累加烧结系统所有风箱的风量得到烧结系统总风量。

目标产量计算子单元6012，用于计算目标烧结矿台时产量。

烧结生产过程中目标烧结矿台时产量与通过烧结台车物料层的总风量具有以下关系：

W=60*Q*K/Q_S               （11）

其中，W是目标烧结矿台时产量，单位为t/h；Q是单位时间内通过烧结台车物料层的总风量，m³/分钟；K是烧结成品率，单位为%；Q_S是吨混合料所需风量，单位为m³/t；对于特定种类烧结物料，烧结系统连续生产状态下烧结系统物料的烧结成品率K、吨混合料所需风量Q_S均是已知参数。

利用已知的烧结成品率K和吨混合料所需风量Q_s通过公式（11）计算目标烧结矿台时产量W。

实施例六实现从系统总风量的角度对目标烧结矿台时产量的获取。实施例六中的第一计算单元602、第二计算单元603和控制单元604与实施例五中的第一计算单元502、第二计算单元503和控制单元504一一对应，且功能相同，具体请参考实施例五相应部分，在此不再赘述。

实施例七

实施例七在实施例六的基础之上进行改进。请参考附图8，该图示出了实施例七提供的烧结系统主抽风机变频控制系统的结构。

图8所示的系统的初始参数获取单元701包括：

风箱风量获取子单元7011，用于连续或周期性地获取每个风箱的风量；

总风量计算子单元7012，用于累加每个风箱的风量均值作为单位时间通过烧结台车物料层的总风量。

此处风箱的风量指的是风箱实际风量，通过风量检测仪检测的每个风箱的风量*风量利用系数=风箱实际风量，风量利用系数=1-漏风率，在实际的烧结系统工作过程中，漏风率不会发生突变，可以认为在调节周期内漏风率为常数，漏风率可以通过检测或者根据经验统计获取或校正。通过累加每个风箱实际风量得到烧结系统总风量，最终得到单位时间通过烧结台车物料层的总风量。该优选方案对每个风箱的风量连续或周期性地获取，能够实现目标烧结矿台时产量及时更新，最终实现对主抽风机频率及时调节，提高对主抽风机频率调节的准确度。同时，该优选方案累加每个风箱的风量均值作为单位时间通过烧结台车物料层的总风量，降低烧结系统波动带来的检测误差，提高目标烧结矿台时产量获取精确度，进一步提高对主抽风机频率调节的准确度。

实施例七中目标产量计算子单元7013、第一计算单元702、第二计算单元703和控制单元704分别与实施例六中的目标产量计算子单元6012、第一计算单元602、第二计算单元603和控制单元604一一对应，且功能相同，具体请参考实施例六相应部分，在此不再赘述。

实施例八

实施例八在实施例五的基础之上进行改进。请参考附图9，该图示出了本发明实施例八提供的烧结系统主抽风机控制系统的结构。

图9所示系统的初始参数获取单元801包括：

判断子单元8011，用于判断设定时间段内烧结台车速度、布料机的布料流量、主抽风机频率是否均没有变化或者变化小于各自预先设定的阈值；

赋值子单元8012，用于当设定时间段内烧结台车速度、布料机的布料流量、主抽风机频率均没有变化或者变化小于各自预先设定的阈值时，将得到的烧结矿台时产量、料层厚度、大烟道负压及主抽风机频率作为系统标准参数。在实际的烧结过程中，由于烧结系统的复杂性、生产的波动等因素影响，烧结系统的各个参数会有细微变化，所以本领域技术人员可以认为只要各个参数的变化均小于各自预先设定的阈值，那么也可以认为烧结系统处于标准生产状态，该种标准生产状态的判断考虑实际的生产过程，能够提高系统的环境适应性。

本发明实施例控制系统提供了系统标准参数的一种获取方式，其中，第一计算单元802、第二计算单元803和控制单元804分别与实施例五中的第一计算单元502、第二计算单元503和控制单元504一一对应，且功能相同，具体请参考实施例五相应部分，在此不再赘述。

在实际的生产过程中，系统标准参数是一个经常变化的量，不同烧结系统的系统标准参数不同，同一烧结系统不同时刻的系统标准参数也不相同。因此对系统标准参数的获取优选的采用实时或周期性地获取，上述步骤S4012中获取系统标准参数采用获取的最新系统标准参数。所谓的最新系统标准参数是指步骤S4011最新获取的满足系统标准参数条件的各个检测值，而且最新系统标准参数会更新已有的在先获取的系统标准参数，以作为参与计算大烟道目标负压的基本条件。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.烧结系统主抽风机变频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）获取目标烧结矿台时产量、目标料层厚度以及系统标准参数，所述系统标准参数包括标准烧结矿台时产量、标准料层厚度、大烟道标准负压及标准主抽风机频率；

2）计算大烟道目标负压；

所述大烟道目标负压△P=(((W*△P_e ^m)*hⁿ)/( W_e*h_e ⁿ))^1/m，其中，△P是大烟道目标负压，△P_e是大烟道标准负压，W是目标烧结矿台时产量，W_e是标准烧结矿台时产量，h是目标料层厚度，h_e是标准料层厚度，m和n是常系数；

3）利用大烟道标准负压、标准主抽风机频率和大烟道目标负压计算主抽风机目标频率；

4）调节当前主抽风机频率至主抽风机目标频率。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，按照下述步骤获取目标烧结矿台时产量：

21）获取单位时间通过烧结台车物料层的总风量；

22）利用已知的烧结成品率和吨混合料所需风量计算目标烧结矿台时产量，其中，目标烧结矿台时产量=总风量*烧结成品率/吨混合料所需风量。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：

31）连续或周期性地获取每个风箱的风量；

32）累加每个风箱的风量均值作为单位时间通过烧结台车物料层的总风量。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤3）和步骤4）之间还包括：

41）判断主抽风机目标频率与当前主抽风机频率的差值是否大于设定值，如果是，转步骤42），否则，转步骤4）；

42）以设定调节间距调节当前主抽风机频率，然后转步骤41）。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的控制方法，其特征在于，按照下述步骤获取系统标准参数：

51）判断设定时间内烧结台车速度、布料机的布料流量、主抽风机频率是否均没有变化或者变化均小于各自预先设定的阈值，如果是，转步骤52），否则，循环步骤51）；

52）检测得到的烧结矿台时产量、料层厚度、大烟道负压及主抽风机频率作为系统标准参数。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过以下步骤获取目标烧结矿台时产量：

检测烧结台车速度；

利用烧结台车速度、目标料层厚度以及烧结矿密度和烧结台车宽度计算目标烧结矿台时产量，所述目标烧结矿台时产量=烧结台车速度*目标料层厚度*烧结矿密度*烧结台车宽度。

7.烧结系统主抽风机变频控制系统，其特征在于，包括：

初始参数获取单元，用于获取目标烧结矿台时产量、目标料层厚度以及系统标准参数，所述系统标准参数包括标准烧结矿台时产量、标准料层厚度、大烟道标准负压及标准主抽风机频率；

第一计算单元，用于计算大烟道目标负压，所述大烟道目标负压△P=(((W*△P_e ^m)*hⁿ)/( W_e*h_e ⁿ))^1/m，其中，△P是大烟道目标负压，△P_e是大烟道标准负压，W是目标烧结矿台时产量，W_e是标准烧结矿台时产量，h是目标料层厚度，h_e是标准料层厚度，m和n是常系数；

第二计算单元，用于利用大烟道标准负压、标准主抽风机频率和大烟道目标负压计算主抽风机目标频率；

控制单元，用于调节当前主抽风机频率至主抽风机目标频率。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述初始参数获取单元包括：

总风量获取子单元，用于获取单位时间通过烧结台车物料层的总风量；

目标产量计算子单元，用于利用已知的烧结成品率和吨混合料所需风量计算目标烧结矿台时产量，其中，目标烧结矿台时产量=总风量*烧结成品率/吨混合料所需风量。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述总风量获取子单元包括：

风箱风量获取子单元，用于连续或周期性地获取每个风箱的风量；

总风量计算子单元，用于累加每个风箱的风量均值作为单位时间通过烧结台车物料层的总风量。

10.根据权利要求7、8或者9所述的控制系统，其特征在于，所述初始参数获取单元包括：

判断子单元，用于判断设定时间段内烧结台车速度、布料机的布料流量、主抽风机频率是否均没有变化或者变化均小于各自预先设定的阈值；

赋值子单元，用于当设定时间段内烧结台车速度、布料机的布料流量、主抽风机频率均没有变化或者变化均小于各自预先设定的阈值时，将得到的烧结矿台时产量、料层厚度、大烟道负压及主抽风机频率作为系统标准参数。

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