CN103064439A - 一种混合机控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种混合机控制方法及装置，所述方法包括：获取预设的混合机筒体的填充率，并获取所述混合机的产量；根据所述填充率和所述产量获取混合时间；根据所述混合时间获取混合机转速；根据获取到的所述混合机转速对混合机进行调节。本发明实施例在烧结过程主抽在变频调节系统中，物料趋于稳定的条件下，以确保混合机填充率为依据对混合机的转速进行调节，为混合机在不同产量时选择不同的转速，从而提高了混合机的运行效率，降低了混合机能耗。此外本发明实施例还可以有效延长混合时间，从而提高了成球率，改善了物料的透气性，进而在以后烧结时也为系统节约了能源。

Description

一种混合机控制方法及装置

技术领域

本发明涉及冶金领域中烧结系统的节能技术，尤其是涉及一种混合机控制方法及装置。

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，节能环保成为钢铁生产的重要指标。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。烧结是将各种粉状含铁原料配入适量的燃料和熔剂，经混合和造球后在烧结台车上燃烧，使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成容易冶炼的块的过程。烧结系统除了包括烧结台车外，还包括混合机、给料机、点火风机、环冷机等多个配套设备，其总的工艺流程参见图1所示：各种原料在配料室1进行配比，然后进入混合机2进行混匀和造球，再通过圆辊给料机3和九辊布料机4将物料均匀散布在烧结台车5上，点火风机6和引火风机7为物料点火，而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进行冷却，最后经筛分整粒后送至高炉，而废气烟尘则经主电除尘器净化处理后由主抽风机10排出。

其中混合机2的作用是通过电机带动筒体转动以将其内的物料混匀，并加水润湿和制粒，使粒度适宜，改善烧结透气性。在传统的烧结控制方案中，混合机一般都固定工作在按最大产量而设定的转速状态下，这样当产量减少时显然就会造成一定的功率浪费，不利于节能环保。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种混合机控制方法，以降低混合机的能耗。

一方面，本发明实施例公开了一种混合机控制方法，包括：

获取预设的混合机筒体的填充率，并获取所述混合机的产量；

根据所述填充率和所述产量获取混合时间；

根据所述混合时间获取混合机转速；

根据获取到的所述混合机转速对混合机进行调节。

优选的，获取所述混合机的产量的步骤，具体包括：

获取烧结矿产量，并获取返矿系数、烧损系数及铺底料系数；

根据所述烧结矿产量、返矿系数、烧损系数及铺底料系数，获取混合机的产量。

优选的，根据所述填充率和所述产量获取混合时间的步骤，具体包括：

测量所述混合机筒体的有效长度及所述混合机筒体的有效直径，并获取混合机中的物料密度；

根据所述填充率、所述产量、所述有效长度、所述有效直径和所述物料密度，获取混合时间。

优选的，根据所述混合时间获取混合机转速的步骤，具体包括：

获取物料前进角；

根据所述有效长度、所述有效直径、所述混合时间和所述物料前进角，获取混合机转速。

优选的，根据获取到的所述混合机转速对混合机进行调节的步骤，具体包括：

根据所述混合机转速获取对应的电机频率，并根据所述电机频率对混合机进行调节。

另一方面，本发明实施例公开了一种混合机控制装置，所述装置包括：

填充率获取单元，用于获取预设的混合机筒体的填充率；

产量获取单元，用于获取所述混合机的产量；

混合时间获取单元，用于根据所述填充率和所述产量获取混合时间；

转速获取单元，用于根据所述混合时间获取混合机转速；

调节单元，用于根据获取到的所述混合机转速对混合机进行调节。

优选的，所述产量获取单元，具体用于：

获取烧结矿产量，并获取返矿系数、烧损系数及铺底料系数；

根据所述烧结矿产量、返矿系数、烧损系数及铺底料系数，获取混合机的产量。

优选的，所述混合时间获取单元具体用于：

测量所述混合机筒体的有效长度及所述混合机筒体的有效直径，并获取混合机中的物料密度；

根据所述填充率、所述产量、所述有效长度、所述有效直径和所述物料密度，获取混合时间。

优选的，当所述混合时间获取单元具体用于测量所述混合机筒体的有效长度及所述混合机筒体的有效直径时，所述转速获取单元具体用于：

获取物料前进角；

根据所述有效长度、所述有效直径、所述混合时间和所述物料前进角，获取混合机转速。

优选的，所述调节单元具体用于：

根据所述混合机转速获取对应的电机频率，并根据所述电机频率对混合机进行调节。

本发明实施例在混合机产量低于设计产量时，以确保混合机填充率为依据对混合机的转速进行调节，为混合机在不同产量时选择不同的转速，从而提高了混合机的运行效率，降低了混合机能耗。此外本发明实施例还可以有效延长混合时间，从而提高了成球率，改善了物料的透气性，进而在以后烧结时也为系统节约了能源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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他的附图。

图1是烧结系统工作流程示意图；

图2是本发明实施例一方法的流程图；

图3是混合机筒体截面图；

图4是本发明实施例二装置的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作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

混合机的功率P可以表示为：

P＝80D³sin²θn Lρ×10^-3              [1]

其中ρ为混合机中的物料密度，L为混合机筒体有效长度，D为混合机筒体有效直径，为θ为物料扇形半角，参见图3所示。通过公式[1]易知混合机的功率P主要取决于混合机的转速n，当转速n降低时功率P也就随之降低，所以要想节能即降低混合机的功率，那么应该降低混合机的转速。

发明人在实现本发明的过程中发现，在实际中，混合机往往低于设计产量运行，即混合机产量Q会降低，而如果混合机转速n仍维持在最大转速，不但会浪费混合机功率，而且也会导致填充率Ψ的降低，不利于生成。但是，在产量低于设计产量时,如果单纯为了节约混合机能耗而任意降低混合机转速的话，就会使得填充率Ψ无法得到保证。所以本发明的核心思想为：在确保填充率Ψ的前提下，对混合机进行调速，以降低混合机的能耗。换句话说，本的核心思路可以简述为：依据预设的Ψ值，结合当前的产量Q，获取混合机应该有的转速n。不过需要特别指出的是，不管产量Q是最大产量还是低于最大产量，本发明实施例都以混合机工作时的产量Q趋于稳定为前提的。

图2为本发明实施例一一种混合机控制方法的流程图，所述方法包括以下步骤：

S201、获取预设的混合机筒体的填充率，并获取所述混合机的产量。

填充率为混合机筒体内物料的体积占混合机筒体容积的百分比。混合机工作时一般会有一个预设的填充率，或者说是有一个最佳的填充率，该值可以获取到。而对于混合机产量，在本发明某些实施例中优选的，混合机的产量可以通过以下步骤获得：

S2011、获取烧结矿产量，并获取返矿系数、烧损系数及铺底料系数。

S2012、根据所述烧结矿产量、返矿系数、烧损系数及铺底料系数，获取混合机的产量。

混合机位于烧结系统的前期工序中，相当于预处理，混合机生产出的物料进入烧结台车等后续工序后，因为在各种工序中会有物料的损失、消耗，所以最后烧结系统的烧结矿产量要少于混合机的产量。而反过来，根据烧结矿产量及一些经验系数，可以确定出混合机的产量。令

M表示烧结矿产量；M1表示混合机产量；

K1表示返矿系数，一般为0.4~0.45，主要与原料成分及系统流程有关系；

K2表示烧损系数，一般为0.15，主要为固体燃料和水；

K3表示铺底料系数，一般为0.1。

则有：

M1=（1+k1+k2+k3）M

S202、根据所述填充率和所述产量获取混合时间。

填充率同其他参数存在以下关系：

$\mathrm{\ψ}=\frac{20\mathrm{Qt}}{3\mathrm{\π\ρ}{\mathrm{LD}}^2}---\left[2\right]$

其中Ψ即填充率，Q为混合机产量，ρ为物料密度，L为混合机筒体有效长度，D为混合机筒体有效直径。在以上公式中，D和L是混合机的固有尺寸，可通过测量或参照产品说明书获得；当物料的混合配比一定时，ρ也为定值，可通过抽样检测获得。所以根据以上公式可知填充率Ψ主要受混合机产量Q和混合时间t影响。所以在获取到预设的填充率Ψ和混合机产量Q后，可以反推出混合时间t。在本发明某些实施例中优选的，步骤S202具体可以包括：

S2021、测量所述混合机筒体的有效长度及所述混合机筒体的有效直径，并获取混合机中的物料密度。即获取ρ、L、D。

S2022、根据所述填充率、所述产量、所述有效长度、所述有效直径和所述物料密度，获取混合时间。即根据公式[2]获取t。

S203、根据所述混合时间获取混合机转速。

混合时间t与混合机转速n的关系为：

$t=\frac{L}{\mathrm{\πDntg\γ}}---\left[3\right]$

在以上公式中，γ为物料前进角，可通过现场物料情况检测得到，在相同的混合机及其物料情况下，此前进角不发生变化。根据公式[3]可知，混合时间t与混合机转速n成反比，所以公式[2]的结论可进一步演变为：填充率Ψ主要受混合机产量Q和混合机转速n影响，Ψ与Q成正比、与n成反比，即：

$\mathrm{\ψ}~\frac{Q}{n}---\left[4\right]$

可见要想将填充率Ψ控制在步骤S201中的预设值，必须要确定出转速n。在步骤S202中已经获取到了混合时间t，那么再根据公[3]即可获取到转速n。在本发明某些实施例中优选的，步骤S203具体可以包括：

S2031、获取物料前进角。通过现场检测混合机中物料状况，即可获得混合机前进角及扇形半角。

S2032、根据所述有效长度、所述有效直径、所述混合时间和所述物料前进角，获取混合机转速。即根据公式[3]算得混合机转速n。

S204、根据获取到的所述混合机转速对混合机进行调节。在某些实施例中，S204具体可以是：根据所述混合机转速获取对应的电机频率，并根据所述电机频率对混合机进行调节。

获取到混合机应该处于的转速n后，便可以实现对混合机的调节了。本实施例具体使用变频调速或液压马达的方式实现对混合机转速的调节。变频调速通过调节变频电机频率改变输出电机转速从而改变混合机转速。具体的，对于三相异步电动机，有：

$n=(1-s)\frac{60f}{p}---\left[5\right]$

其中f为混合机的电机频率，s为转差率，p为极对数，。可见根据公式[5]，在转速确定状态下，可以确定出电机频率，完成对混合机的调节。

实施例二

下面结合上述实施例并以新建的450m²烧结厂为例，对混合机控制方法进行进一步说明。在本实施例中，混合机的设计产量为1030t/h，在调速前筒体转速被设定为6r/min，设定的填充率即理想的填充率应该为ψ_设＝11.05%。但在实际中，产量被降为800t/h。那么，

在不应用本实施例方法进行调速时，采取的步骤是：

Step0：混合机保持转速n=6r/min不变。

其结果为：根据功率公式1，可得出此时混合机的功率P=765kW。同时，根据公式[3]可得混合时间t=4.589min，再根据公式[2]得出此时的充填率Ψ=8.58%。可见此时功耗较大，而且未达到理想的填充率。

而在使用本实施例方法进行调速时，采取的步骤是：

Step1：为了保证充填率为ψ_设=11.05%，先根据公式[2]获得混合时间t=8.11min。

Step2：混合时间确定后，再根据公式[3]，获得转速n=3.39r/min。

Step3：最后调整混合机电机的频率使转速降为n=3.39r/min。

其结果为：根据公式[1]可得P=690kW，比不使用本实施例方法进行调速时节能

而且填充率也保持为理想的ψ_设=11.05%。

此外还可以看到，应用本实施例方法进行调速时的混合时间t=8.11min，相比为调速之前，混合时间有了延长。混合时间加长能有效提高成球率，改善物料的透气性，进而在以后烧结时也可以为系统节约能源。

实施例三

本实施例与实施例一相对应，公开了一种混合机控制装置400，参见图4所示，所述装置包括：

填充率获取单元401，用于获取预设的混合机筒体的填充率；

产量获取单元402，用于获取所述混合机的产量；

混合时间获取单元403，用于根据所述填充率和所述产量获取混合时间；

转速获取单元404，用于根据所述混合时间获取混合机转速；

调节单元405，用于根据获取到的所述混合机转速对混合机进行调节。

优选的，所述产量获取单元，具体用于：

获取烧结矿产量，并获取返矿系数、烧损系数及铺底料系数；

根据所述烧结矿产量、返矿系数、烧损系数及铺底料系数，获取混合机的产量。

优选的，所述混合时间获取单元具体用于：

测量所述混合机筒体的有效长度及所述混合机筒体的有效直径，并获取混合机中的物料密度；

根据所述填充率、所述产量、所述有效长度、所述有效直径和所述物料密度，获取混合时间。

优选的，当所述混合时间获取单元具体用于测量所述混合机筒体的有效长度及所述混合机筒体的有效直径时，所述转速获取单元具体用于：

获取物料前进角；

根据所述有效长度、所述有效直径、所述混合时间和所述物料前进角，获取混合机转速。

优选的，所述调节单元具体用于：

根据所述混合机转速获取对应的电机频率，并根据所述电机频率对混合机进行调节。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM、RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了闸述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合机控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取预设的混合机筒体的填充率，并获取所述混合机的产量；

根据所述填充率和所述产量获取混合时间；

根据所述混合时间获取混合机转速；

根据获取到的所述混合机转速对混合机进行调节。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述混合机的产量的步骤，具体包括：

获取烧结矿产量，并获取返矿系数、烧损系数及铺底料系数；

根据所述烧结矿产量、返矿系数、烧损系数及铺底料系数，获取混合机的产量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述填充率和所述产量获取混合时间的步骤，具体包括：

测量所述混合机筒体的有效长度及所述混合机筒体的有效直径，并获取混合机中的物料密度；

根据所述填充率、所述产量、所述有效长度、所述有效直径和所述物料密度，获取混合时间。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述混合时间获取混合机转速的步骤，具体包括：

获取物料前进角；

根据所述有效长度、所述有效直径、所述混合时间和所述物料前进角，获取混合机转速。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据获取到的所述混合机转速对混合机进行调节的步骤，具体包括：

根据所述混合机转速获取对应的电机频率，并根据所述电机频率对混合机进行调节。

6.一种混合机控制装置，其特征在于，所述装置包括：

填充率获取单元，用于获取预设的混合机筒体的填充率；

产量获取单元，用于获取所述混合机的产量；

混合时间获取单元，用于根据所述填充率和所述产量获取混合时间；

转速获取单元，用于根据所述混合时间获取混合机转速；

调节单元，用于根据获取到的所述混合机转速对混合机进行调节。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述产量获取单元，具体用于：

获取烧结矿产量，并获取返矿系数、烧损系数及铺底料系数；

根据所述烧结矿产量、返矿系数、烧损系数及铺底料系数，获取混合机的产量。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述混合时间获取单元具体用于：

测量所述混合机筒体的有效长度及所述混合机筒体的有效直径，并获取混合机中的物料密度；

根据所述填充率、所述产量、所述有效长度、所述有效直径和所述物料密度，获取混合时间。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，当所述混合时间获取单元具体用于测量所述混合机筒体的有效长度及所述混合机筒体的有效直径时，所述转速获取单元具体用于：

获取物料前进角；

根据所述有效长度、所述有效直径、所述混合时间和所述物料前进角，获取混合机转速。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调节单元具体用于：

根据所述混合机转速获取对应的电机频率，并根据所述电机频率对混合机进行调节。

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