CN103088174A - 高炉时间布料设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种高炉时间布料设备，包括：布料矩阵处理模块，读取布料矩阵数据，判断布料矩阵数据的合法性并对布料矩阵数据进行预处理。布料时间判断模块，根据溜槽的槽下称量的料重，基于料流调节阀开度与布料时间的关系函数，或者基于分段经验函数来计算布料时间并产生布料时间参数，布料参数值对应溜槽的档位。时间布料控制模块，根据布料矩阵处理模块进行预处理后的布料矩阵数据和布料时间判断模块计算的布料时间对溜槽的布料动作进行控制，时间布料控制模块控制溜槽持续旋转，以料流调节阀开到设定位置为布料开始点开始持续计时，当布料时间到达布料参数，则根据该布料参数对应的溜槽的档位对溜槽进行倾动调节。

Description

高炉时间布料设备

技术领域

本发明涉及高炉炼铁自动控制系统，尤其涉及一种优化的高炉时间布料设备。

背景技术

高炉是高炉炼铁流程的主体，自炉体上部装入铁矿石、燃料和溶剂，从下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量高温还原性气体向上运动，炉料在下降过程中经过加热、还原、熔化、造渣等一系列物理化学过程，最终生成液态炉渣和生铁。

物料的配比与放置位置对高炉的运行有重要影响，精确的物料布放，对高炉运行有着重要意义。无料钟炉顶通过料流调节阀的开度控制料流控制物料速度，通过布料溜槽的倾动和旋转控制物料布放的位置，其中溜槽的控制方式有重量和时间方式。

其中，重量方式在读取预先设定的布料矩阵之后，将矩阵中数据转换为重量参数，在布料时，把设定重量的物料放置在设定的位置。而时间方式，在读取预先设定的布料矩阵之后，将矩阵中数据转换为旋转圈数，在布料时，在设定的角度旋转设定的圈数，从而达到在特定位置布放特定重量物料的目的。

实际应用中因为重量方式能更准确的布放物料，生产中大多数情况采用重量方式，但是重量方式对称量设备的稳定非常依赖，在实际生产中，高炉压力变化，料罐上物料的堆积，经常影响称量的稳定，而造成布料的不稳定。时间方式对称量设备不依赖，然而，传统的时间方式按照圈数控制物料布放，精度很差，同时也限制了布料矩阵的形式，有效值必须是合理的自然数。

发明内容

本发明旨在提出一种能够以时间方式对溜槽进行精确控制的高炉时间布料设备。

根据本发明的一实施例，提出一种高炉时间布料设备，包括：

布料矩阵处理模块，读取布料矩阵数据，判断布料矩阵数据的合法性并对布料矩阵数据进行预处理；

布料时间判断模块，根据溜槽的槽下称量的料重，基于料流调节阀开度与布料时间的关系函数，或者基于分段经验函数来计算布料时间并产生布料时间参数，布料参数值对应溜槽的档位；

时间布料控制模块，连接到布料矩阵处理模块和布料时间判断模块，根据布料矩阵处理模块进行预处理后的布料矩阵数据和布料时间判断模块计算的布料时间对溜槽的布料动作进行控制，在开始布料后，时间布料控制模块控制溜槽持续旋转，以料流调节阀开到设定位置为布料开始点开始持续计时，与布料时间参数进行比较，当布料时间到达布料参数，则根据该布料参数对应的溜槽的档位对溜槽进行倾动调节。

在一个实施例中，布料矩阵处理模块读取矩阵数据后根据矩阵数据的每列数值计算每档角度所对应的重量或者时间分配百分比。

在一个实施例中，布料矩阵处理模块采用的料流调节阀开度与布料时间的关系函数为：

Y＝a(X+b)²+c；

其中Y为槽下称量的初始料重，X为料流调节阀开度，a、b、c为在曲线拟系数。

在一个实施例中，时间布料控制模块对溜槽的倾动调节精度为秒级。

本发明的高炉时间布料设备大大提高传统时间方式的控制精度，扩大了时间方式适用范围，降低炉顶布料对称量设备的依赖，从而提高炉顶运行的稳定性。

附图说明

图1揭示了根据本发明的一实施例的高炉时间布料设备的结构框图。

图2揭示了根据本发明的一实施例的高炉时间布料设备的布料矩阵处理模块的控制逻辑。

图3揭示了根据本发明的一实施例的高炉时间布料设备的布料过程的控制逻辑。

图4a和图4b揭示了根据本发明的一实施例的高炉时间布料设备的溜槽倾动动作的控制逻辑。

具体实施方式

参考图1所示，本发明揭示了一种高炉时间布料设备，包括三个模块：布料矩阵处理模块102、布料时间判断模块104和时间布料控制模块106。

布料矩阵处理模块102读取布料矩阵数据，判断布料矩阵数据的合法性并对布料矩阵数据进行预处理。传统布料矩阵要求矩阵内数据为自然数，并且每行的数据之和为固定值，比如说14，代表预期的布料总圈数。在本发明中，对于布料矩阵数据中的每行数据不存在总和的限制，数值更自由，可以是任何自然数，每列数值代表的是每档角度对应的重量或者时间百分比。布料矩阵处理模块102读取矩阵中每列的数值，进行合法性判断后，计算出每档角度所对应的重量或者时间分配百分比。在一个实施例中，布料矩阵处理模块102读取矩阵数据后根据矩阵数据的每列数值计算每档角度所对应的重量或者时间分配百分比。图2揭示了布料矩阵处理模块102的控制逻辑。如图2所示，布料矩阵处理模块102采集如下的三个参数来对布料时间参数进行清零操作：溜槽布料结束、溜槽上倾输出和溜槽手动布料停止。上述的三个参数通过图2所示的逻辑运算后对布料时间参数进行清零操作。布料矩阵处理模块102还采集如下的三个参数来产生布料时间参数，以时间方式控制溜槽：布料时间方式状态、fcg开关状态和溜槽手动状态。上述的三个参数通过图2所示的逻辑运算后产生布料时间参数并以时间方式控制溜槽。

布料时间判断模块104根据溜槽的槽下称量的料重，基于料流调节阀开度与布料时间的关系函数，或者基于分段经验函数来计算布料时间并产生布料时间参数，布料参数值对应溜槽的档位。在一个实施例中，布料矩阵处理模块104采用的料流调节阀开度与布料时间的关系函数为：

Y＝a(X+b)²+c；其中Y为槽下称量的初始料重，X为料流调节阀开度，a、b、c为在曲线拟系数。a、b、c系数通常是在布料实验中由计算机进行曲线拟合而来，在高炉可能不具备这种条件的时候可以用简化的分段经验函数代替。

时间布料控制模块106连接到布料矩阵处理模块102和布料时间判断模块104，时间布料控制模块106根据布料矩阵处理模块102进行预处理后的布料矩阵数据和布料时间判断模块计算104的布料时间对溜槽的布料动作进行控制。在开始布料后，时间布料控制模块106控制溜槽持续旋转，以料流调节阀开到设定位置为布料开始点开始持续计时，与布料时间参数进行比较，当布料时间到达布料参数，则根据该布料参数对应的溜槽的档位对溜槽进行倾动调节。在一个实施例中，时间布料控制模块106对溜槽的倾动调节精度为秒级。而在传统的布料控制中，对溜槽的倾动调节的精度为精确到圈数。

图3、图4a和图4b揭示了高炉时间布料设备的布料过程的控制逻辑以及溜槽倾动动作的控制逻辑。

参考图3所示，高炉时间布料设备的布料过程的控制逻辑如下：

开始布料过程，以时间方式计时。

在时间计时的方式下，布料时间达到布料时间参数的设定值，则对溜槽进行档位切换，对溜槽进行倾动动作的调整。上面已经介绍了，布料时间参数对应于溜槽的档位。对于布料时间参数的判断采用IFON逻辑进行判断。

查询布料重量方式状态，查询布料重量方式状态的步骤反复执行，由IEND逻辑控制。查询布料重量方式状态包括如下的过程：

溜槽动作前读重量信号，使得布料开始重量＝实际重量；

溜槽动作前计算，使得每圈重量＝布料开始重量/设定的有效圈数；

布料实际圈数＝(布料开始重量-实际重量)/每圈重量。

上述的过程由IFON逻辑结合图3所示的逻辑进行控制。

参考图4a和图4b所示，高炉时间布料设备的溜槽倾动动作的控制逻辑如下：

溜槽布料动作开始。

选择布料方式：多环布料方式、单环布料方式、点环布料方式的其中之一，该选择由条件逻辑IFON控制。

在多环布料方式下，首先设定布料的圈数，可以设定i＝布料实际圈数。对布料实际圈数的上限进行判断，如果大于20圈，则将布料实际圈数设定为20圈。由条件判断逻辑IF-THEN来实现布料实际圈数的上限的判断。设定当前圈数计数，利用notch将当前圈数i设定为i＞0。对是否设定成功进行条件判断，条件判断利用IF-ELSE逻辑。如果设定成功，则进入IFON分支，如果设定失败，则进入ELSE分支，在ELSE分支下对溜槽倾动角度信号进行清零。在IFON分支下，对溜槽倾动角度信号j进行设定。首先利用notch将当前的溜槽倾动角度信号j设定为-1。之后在开始溜槽布料后将溜槽倾动角度信号j置1。上述的过程由IEND逻辑控制进行循环。

在单环布料方式下，将溜槽设定角度设定为＝溜槽单环设定角度。

在点环布料方式下，将溜槽设定角度设定为＝溜槽点布料倾动角度。

上述的过程在图4a中揭示。

参考图4b所示，在一个实施例中，一共对11个溜槽进行控制，使用11路溜槽倾动角度信号，分别标记为溜槽倾动角度1信号～溜槽倾动角度11信号。根据图4b中所揭示的逻辑，分别将溜槽设定角度设定为溜槽设定角度＝溜槽倾动角度1～溜槽倾动角度11。上述的过程由IEND逻辑循环控制。

然后设定倾动角度差＝溜槽倾动实际角度-溜槽设定角度。

利用IF-ELSE逻辑进行判断，判断的条件如下：

是否倾动角度差＜＝溜槽减速角，如果成立，则将溜槽低速点置1，该逻辑由IF-THEN逻辑实现；

是否倾动角度差＜＝溜槽惰转角，如果成立，则将溜槽停止点置1，该逻辑由IF-THEN逻辑实现。

如果上述的两个条件都不成立，即倾动角度差＞溜槽减速角并且倾动角度差＞溜槽惰转角，则由ELSE语句将11个溜槽倾动角度信号清零、溜槽低速点置0、溜槽惰转点置0。

上述过程由IEND语句控制循环。

本发明的高炉时间布料设备大大提高传统时间方式的控制精度，扩大了时间方式适用范围，降低炉顶布料对称量设备的依赖，从而提高炉顶运行的稳定性。

Claims (4)

1.一种高炉时间布料设备，其特征在于，包括：

布料矩阵处理模块，读取布料矩阵数据，判断布料矩阵数据的合法性并对布料矩阵数据进行预处理；

布料时间判断模块，根据溜槽的槽下称量的料重，基于料流调节阀开度与布料时间的关系函数，或者基于分段经验函数来计算布料时间并产生布料时间参数，所述布料参数值对应溜槽的档位；

时间布料控制模块，连接到所述布料矩阵处理模块和布料时间判断模块，根据布料矩阵处理模块进行预处理后的布料矩阵数据和布料时间判断模块计算的布料时间对溜槽的布料动作进行控制，在开始布料后，时间布料控制模块控制溜槽持续旋转，以料流调节阀开到设定位置为布料开始点开始持续计时，与布料时间参数进行比较，当布料时间到达布料参数，则根据该布料参数对应的溜槽的档位对溜槽进行倾动调节。

2.如权利要求1所述的高炉时间布料设备，其特征在于，

所述布料矩阵处理模块读取矩阵数据后根据矩阵数据的每列数值计算每档角度所对应的重量或者时间分配百分比。

3.如权利要求1所述的高炉时间布料设备，其特征在于，所述布料矩阵处理模块采用的料流调节阀开度与布料时间的关系函数为：

Y＝a(X+b)²+c；

其中Y为槽下称量的初始料重，X为料流调节阀开度，a、b、c为在曲线拟系数。

4.如权利要求1所述的高炉时间布料设备，其特征在于，所述时间布料控制模块对溜槽的倾动调节精度为秒级。

Images