CN104833234B - 一种烧结机烧结过程物料仓位动态平衡控制方法 - Google Patents

一种烧结机烧结过程物料仓位动态平衡控制方法 Download PDF

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一种烧结机烧结过程物料仓位动态平衡控制方法，属于钢铁冶金烧结工艺自动控制，它依据测温元件实时测量，描绘出烧结机上烧结过程的温度场分布，得到烧结机的实际终点温度位置，实际终点温度与终点温度目标值的差值大小表明终点温度位置是超前还是滞后，并且可以通过实际终点温度位置的变化率，通过修正系数来调整机速的变化量，计算出需要的混合料槽的瞬时下料量，混合料槽的瞬时下料量比照当前的混合料槽下料量，得出配料室综合下料量的变化量，从而达到调整混合料槽仓位的目的，稳定烧结过程生产。

Description

一种烧结机烧结过程物料仓位动态平衡控制方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金烧结工艺自动控制。
背景技术
烧结物料经配料室下料，沿途经过三段混料机混合制粒并进行水分添加，由圆辊和九辊布料器均匀堆放在烧结机台车上进行点火燃烧，在这流程中，有一个关键的环节，就是烧结布料之前的混合料槽。它在烧结工艺中的作用是缓冲物料，并且保持合理仓位，以保证烧结布料适宜的装入密度和装料厚度以及沿料层垂直方向粒度合理偏析，确保在烧结机终点温度BTP位置沿台车宽度方向温度水平一致，实现均匀同步烧结。确保混合料槽的仓位平衡，是确保烧结产品品质和生产过程平稳运行的关键因素，仓位过高会导致仓满溢料，影响配料室综合下料量，仓位过低又会导致烧结机正常机速下缺料待机。
当烧结机机速改变时，混合料槽的出料量也相应发生变化，而进料量相对保持一定的流量，混合料槽进出动态平衡破坏，通常通过调整配料室综合输送量来消除进出量的偏差。在烧结生产过程中，从配料室下料至混合料槽，需要30分钟，但由于混合料槽的设计容积只能维持5分钟的烧结机用料量，当配料室调整后的输送量到达混合料槽时，混合料槽仓位由于机速的改变引起的料位变化已经导致料空仓或满仓，导致生产的波动。因而，烧结混合料槽的仓位平衡是烧结生产控制中的难点。
在烧结生产中，当烧结机平稳运行，混合料槽保持合理的仓位，配料室的综合下料量也保持不变。但由于烧结生产过程比较复杂，许多因素都能导致烧结工况发生变化，最终体现在烧结终点温度提前或滞后，常规的操作方法除了进行风、水的调整，机速的调整也是主要的手段之一。
发明内容
为了实现机速变化下的混合料槽仓位动态平衡，稳定生产，同时减轻操作人员的劳动强度，本发明提出一种烧结机仓位动态平衡控制方法。
本发明的技术方案是：包括分布在烧结机各个风箱的测温元件，依据测温元件实时测量，描绘出烧结机上烧结过程的温度场分布，得到烧结机的实际终点温度位置(BTPact)，该位置(BTPact)与终点温度目标值(BTPset)的差值大小表明终点温度位置(BTP)是超前还是滞后，并且可以通过实际终点温度位置的变化率d△BTPact/dt，可以知道该超前或滞后的变化趋势，从而通过修正系数(PB1)来调整机速的变化量(公式(a3))，进而计算出需要的混合料槽的瞬时下料量(Pout)，混合料槽的瞬时下料量比照当前的混合料槽下料量(Pcur)，依据公式(a)可以知道下料量的变化量(△Pcur)，依据公式(b1)通过前后两个控制周期的进料量偏差求得混合料槽进料端的进料变化量(△WT)，这样通过公式(c1)知道混合料槽进出量差值(△M)。以混合料槽仓位设定值(L_set)为界，设定仓位调整范围(L-1、L-2、L-3、H+1、H+2、H+3)，依据混合料槽进出量差值(△M)的大小，以及进出量差变化率(△MC)和实时混合料槽仓位(L_act)情况，建立调整规则表，得出配料室综合下料量(WT)的变化量，从而达到调整混合料槽仓位的目的，稳定烧结过程生产。
实现方法具体步骤说明：
1、设置控制周期T，单位为秒。
2、混合料槽仓位设定仓位调整范围(L-1、L-2、L-3、H+1、H+2、H+3)和料位变化率范围(△L-1、△L-2、△L-3、△H+1、△H+2、△H+3)。
L-1：混合料槽仓位负小区域；
L-2：混合料槽仓位负中区域；
L-3：混合料槽仓位负大区域；
H+1：混合料槽仓位正小区域；
H+2：混合料槽仓位正中区域；
H+3：混合料槽仓位正大区域；
△L-1：混合料槽仓位变化率负小区域；
△L-2：混合料槽仓位变化率负中区域；
△L-3：混合料槽仓位变化率负大区域；
△H+1：混合料槽仓位变化率正小区域；
△H+2：混合料槽仓位变化率正中区域；
△H+3：混合料槽仓位变化率正大区域；
3、计算出混合料槽的下料变化量：
△Pcur＝Pout-Pcur 公式(a)
其中，△Pcur：混合料槽的下料变化量，单位t/h；
Pout：混合料槽的计划下料量，单位t/h；
Pcur：混合料当时下料量，单位t/h；
Speed1_M：烧结机目标机速，单位m/min；
Speed2_M：烧结机当前机速，单位m/min；
Width_M:烧结机台车宽度，单位m；
H1:台车混合料厚度，单位mm；
H0：台车铺底料厚度，单位mm；
Mρ：混合料密度，单位t/m3；
BTPset：终点温度位置设定值，单位m；
BTPact：终点温度位置实际值，单位m；
PB1：修正系数(根据BTPact位置变化率)；
4、计算进混合料槽的进料变化量
△WT＝WT(n)-WT(n-1) 公式(b1)
其中△WT是混合料槽进料变化量，单位t/h；
WT(n)是当前控制周期进料量，单位t/h；
WT(n-1)是上次控制周期进料量，单位t/h；
5、计算混合料槽的进出量差值及进出量差值变化率
△M＝△Pcur-△WT 公式(c1)
△MC＝d(△Mn-△Mn-1)/dt 公式(c11)
其中△M是混合料槽的仓位变化量，单位t/h；
△MC是混合料槽仓位进出差值变化率，单位t/h2；
△Pcur：混合料槽的下料变化量，单位t/h；
△WT是混合料槽进料变化量，单位t/h；
6、建立下料量调整规则表
其中NB:负极大，NM:负大，NS：负小，ZO：零，PS：正小，PM：正大，PB：正极大。
L_set：混合料槽仓位目标设定值；
L_act：混合料槽仓位实际值；
WT：配料室综合输送量
(1)如果(L_act-L_set)在仓位正大区域，料位变化率(△MC)在正大区域、正中区域，需要极大幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在正小区域，大幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率在(△MC)在负小区域、负中区域，都需要大幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率在(△MC)在负大区域，不需要调整配料室综合下料量(WT)；
(2)如果(L_act-L_set)在仓位正中区域，料位变化率(△MC)在正大区域、正中区域，都需要极大幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在正小区域，大幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负小区域，小幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负中区域，不调整配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负大区域，小幅度增加配料室综合下料量(WT)。
(3)如果(L_act-L_set)在仓位正小区域，料位变化率(△MC)在正大区域，需要极大幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在正中区域，需要大幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在正小区域，小幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负小区域，不调整配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负中区域、负大区域，小幅度增加配料室综合下料量(WT)。
(4)如果(L_act-L_set)在仓位负小区域，料位变化率(△MC)在正大区域、正中区域，小幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在正小区域，不调整配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负小区域，小幅度增加配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负中区域，大幅度增加配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负大区域，极大幅度增加配料室综合下料量(WT)；
(5)如果(L_act-L_set)在仓位负中区域，料位变化率(△MC)在正大区域，小幅度减少配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在正中区域，不调整配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在正小区域，小幅度增加配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负小区域，大幅度增加配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负中区域、负大区域，极大幅度增加配料室综合下料量(WT)；
(6)如果(L_act-L_set)在仓位负大区域，料位变化率(△MC)在正大区域，不调整配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在正中区域、正小区域，小幅度增加配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负小区域，大幅度增加配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负中区域、负大区域，极大幅度增加配料室综合下料量(WT)；
本发明将烧结机点火燃烧过程与配料室有机的整合在一起，实现真正过程控制。
本发明在太钢炼铁厂新450m2烧结机控制系统内投用，料批变化跟踪良好，省去大量的人工操作，烧结机自动化控制水平进一步提高。
附图说明
图1、图2、图3、图4是本发明的工艺流程图(其中，图1的尾部接图2的头部，图2的尾部接图3的头部，图3的尾部接图4的头部)。
具体实施方式：
本发明提供一种烧结机混合料槽仓位动态平衡控制方法，稳定生产，同时减轻操作人员的劳动强度。
为了使本领域技术人员能够了解本发明所涉及到的烧结混合料槽仓位动态平衡方法，下面结合具体实例和图1、图2、图3、图4进行详细说明。
步骤一：设定BTP目标值和混合料槽料位目标值；
步骤二：找出实际BTP位置和BTP位置变化率；
步骤三：计算出目标机速值；
步骤四：计算混合料槽的下料变化量；
步骤五：计算混合料槽的进料变化量；
步骤六：计算混合料槽的进出量差值及进出量差值变化率；
步骤七：料位区间设定：L-1(-20T～0T)、L-2(-40T～-20T)、L-3(<-40T)、H+1(0T～20T)、H+2(20T～40T)、H+3(>40T)；
料位变化率区间设定：△L-1(-0.67t/min～0)、△L-2(-1.33t/min～-0.67t/min)、△L-3(<-1.33t/min)、△H+1(0～0.67t/min)、△H+2(0.67t/min～1.33t/min)、△H+3(>1.33t/min)
步骤八：建立配料下料量调整规则表；
步骤九：依据调整规则表周期调整配料下料量：
(1)如果(L_act-L_set)在仓位正大区域，料位变化率(△MC)在正大区域、正中区域，需要极大幅度减少配料室综合下料量30t(WT)；料位变化率(△MC)在正小区域，大幅度减少配料室综合下料量15t(WT)；料位变化率在(△MC)在负小区域、负中区域，都需要大幅度减少配料室综合下料量15t(WT)；料位变化率在(△MC)在负大区域，不需要调整配料室综合下料量(WT)；
(2)如果(L_act-L_set)在仓位正中区域，料位变化率(△MC)在正大区域、正中区域，都需要极大幅度减少配料室综合下料量30t(WT)；料位变化率(△MC)在正小区域，大幅度减少配料室综合下料量15t(WT)；料位变化率(△MC)在负小区域，小幅度减少配料室综合下料量5t(WT)；料位变化率(△MC)在负中区域，不调整配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负大区域，小幅度增加配料室综合下料量5t(WT)。
(3)如果(L_act-L_set)在仓位正小区域，料位变化率(△MC)在正大区域，需要极大幅度减少配料室综合下料量30t(WT)；料位变化率(△MC)在正中区域，需要大幅度减少配料室综合下料量15t(WT)；料位变化率(△MC)在正小区域，小幅度减少配料室综合下料量5t(WT)；料位变化率(△MC)在负小区域，不调整配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负中区域、负大区域，小幅度增加配料室综合下料量5t(WT)。
(4)如果(L_act-L_set)在仓位负小区域，料位变化率(△MC)在正大区域、正中区域，小幅度减少配料室综合下料量5t(WT)；料位变化率(△MC)在正小区域，不调整配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在负小区域，小幅度增加配料室综合下料量5t(WT)；料位变化率(△MC)在负中区域，大幅度增加配料室综合下料量15t(WT)；料位变化率(△MC)在负大区域，极大幅度增加配料室综合下料量30t(WT)；
(5)如果(L_act-L_set)在仓位负中区域，料位变化率(△MC)在正大区域，小幅度减少配料室综合下料量5t(WT)；料位变化率(△MC)在正中区域，不调整配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在正小区域，小幅度增加配料室综合下料量5t(WT)；料位变化率(△MC)在负小区域，大幅度增加配料室综合下料量15t(WT)；料位变化率(△MC)在负中区域、负大区域，极大幅度增加配料室综合下料量30t(WT)；
(6)如果(L_act-L_set)在仓位负大区域，料位变化率(△MC)在正大区域，不调整配料室综合下料量(WT)；料位变化率(△MC)在正中区域、正小区域，小幅度增加配料室综合下料量5t(WT)；料位变化率(△MC)在负小区域，大幅度增加配料室综合下料量15t(WT)；料位变化率(△MC)在负中区域、负大区域，极大幅度增加配料室综合下料量30t(WT)。

Claims (1)

1.一种烧结机烧结过程物料仓位动态平衡控制方法，依据分布在烧结机各个风箱的测温元件，实时描绘出烧结机上烧结过程的温度场分布，得到实际终点温度位置值BTPact，计算：实际终点温度位置BTPact-终点温度目标值BTPset的差值，根据差值大小判断终点温度位置BTP是超前还是滞后；通过实际终点温度位置的变化率d△BTPact/dt，获得终点温度位置BTP超前或滞后的变化趋势，通过修正系数PB1来调整机速的变化量a3，计算出需要的混合料槽的瞬时下料量Pout，混合料槽的瞬时下料量比照当前的混合料槽下料量Pcur，计算△Pcur＝Pout-Pcur；
其中，△Pcur：混合料槽的下料变化量，单位t/h；
Pout：混合料槽的计划下料量，单位t/h；
Pcur：混合料当时下料量，单位t/h；
计算△WT＝WT(n)-WT(n-1)求得混合料槽进料端的进料变化量△WT；其中△WT是混合料槽进料变化量，单位t/h；
WT(n)是当前控制周期进料量，单位t/h；
WT(n-1)是上次控制周期进料量，单位t/h；
通过公式△M＝△Pcur-△WT知道混合料槽的仓位变化量△M；
计算混合料槽进出量差值△MC＝d(△Mn-△Mn-1)/dt；
其中△M是混合料槽的仓位变化量，单位t/h；
△MC是混合料槽仓位进出差值变化率，单位t/h2；
△Pcur：混合料槽的下料变化量，单位t/h；
△WT是混合料槽进料变化量，单位t/h；
以混合料槽仓位设定值L_set为界，设定仓位调整范围，依据混合料槽进出量差值的大小，以及进出量差变化率和实时混合料槽仓位情况，建立调整规则表，得出配料室综合下料量的变化量；
包括：
(1)设定下述参数：
L-1：混合料槽正常仓位低区域；
L-2：混合料槽调整仓位低区域；
L-3：混合料槽调整仓位低低区域；
H+1：混合料槽正常仓位高区域；
H+2：混合料槽调整仓位高区域；
H+3：混合料槽调整仓位高高区域；
△L-1：混合料槽仓位变化率负小区域；
△L-2：混合料槽仓位变化率负中区域；
△L-3：混合料槽仓位变化率负大区域；
△H+1：混合料槽仓位变化率正小区域；
△H+2：混合料槽仓位变化率正中区域；
△H+3：混合料槽仓位变化率正大区域；
(2)计算混合料槽的下料变化量：
△Pcur＝Pout-Pcur
其中，△Pcur：混合料槽的下料变化量，单位t/h；
Pout：混合料槽的计划下料量，单位t/h；
Pcur：混合料当时下料量，单位t/h；
P o u t = S p e e d 1 _ M * W i d t h _ M * H 1 - H 0 1000 * M &rho;
P c u r = S p e e d 2 _ M * W i d t h _ M * H 1 - H 0 1000 * M &rho;
S p e e d 1 _ M = S p e e d 2 _ M * B T P s e t B T P a c t * B P 1
Speed1_M：烧结机目标机速，单位m/min；
Speed2_M：烧结机当前机速，单位m/min；
Width_M:烧结机台车宽度，单位m；
H1:台车混合料厚度，单位mm；
H0：台车铺底料厚度，单位mm；
Mρ：混合料密度，单位t/m3；
BTPset：终点温度目标设定值，单位m；
BTPact：终点温度实际值，单位m；
BP1：修正系数(根据BTPact位置变化率)；
(3)、计算混合料槽的进料变化量
△WT＝WT(n)-WT(n-1)
其中△WT是混合料槽进料变化量，单位t/h；
WT(n)是当前控制周期进料量，单位t/h；
WT(n-1)是上次控制周期进料量，单位t/h；
(4)、计算混合料槽的进出量差值及进出量差值变化率
△M＝△Pcur-△WT
△MC＝d(△Mn-△Mn-1)/dt
其中△M是混合料槽的仓位变化量，单位t/h；
△MC是混合料槽仓位进出差值变化率，单位t/h2；
△Pcur：混合料槽的下料变化量，单位t/h；
△WT是混合料槽进料变化量，单位t/h；
设定混合料槽的正常料位值L_set，
(5)依据混合料槽进出量差值△M的变化率△MC和混合料槽仓位比较情况L_act-L_set，判断是否需要调整配料室综合下料量：
如果L_act-L_set是正值，说明仓位处于高位，△MC如果是正值，说明出料大于进料，料位呈下降趋势；如果△MC是负值，说明出料小于进料，料位呈上升趋势，符合下述条件之一的均调整配料室综合输送量：
①L_act-L_set在正大区域且△MC在正大区域、正中区域；
②L_act-L_set在正大区域且△MC在正小区域；
③L_act-L_set在正大区域且△MC在负小区域、负中区域；
④L_act-L_set在正中区域且△MC在正大区域、正中区域；
⑤L_act-L_set在正中区域且△MC在正小区域；
⑥L_act-L_set在正中区域且△MC在负小区域；
⑦L_act-L_set在正中区域且△MC在负大区域；
⑧L_act-L_set在正小区域且△MC在正大区域；
⑨L_act-L_set在正小区域且△MC在正中区域；
⑩L_act-L_set在正小区域且△MC在正小区域；
L_act-L_set在正小区域且△MC在负大区域、负中区域；
如果L_act-L_set是正值，说明仓位处于高位，符合下述条件之一的均不调整综合输送量：
①L_act-L_set在正大区域且△MC在负大区域；
②L_act-L_set在正中区域且△MC在负中区域；
③L_act-L_set在正小区域且△MC在负小区域；
如果L_act-L_set是负值，说明仓位处于低位，△MC如果是正值，说明出料大于进料，料位呈下降趋势；如果△MC是负值，说明出料小于进料，料位呈上升趋势，符合下述条件之一的均调整配料室综合输送量：
①L_act-L_set在负小区域且△MC在正大区域、正中区域；
②L_act-L_set在负小区域且△MC在负小区域；
③L_act-L_set在负小区域且△MC在负中区域；
④L_act-L_set在负小区域且△MC在负大区域；
⑤L_act-L_set在负中区域且△MC在正大区域；
⑥L_act-L_set在负中区域且△MC在正小区域；
⑦L_act-L_set在负中区域且△MC在负小区域；
⑧L_act-L_set在负中区域且△MC在负大区域、负中区域；
⑨L_act-L_set在负大区域且△MC在正中区域、正小区域；
⑩L_act-L_set在负大区域且△MC在负小区域；
⑾L_act-L_set在负中区域且△MC在负中区域、负大区域；
如果L_act-L_set是负值，说明仓位处于低位，符合下述条件之一的均不调整综合输送量：
①L_act-L_set在负大区域且△MC在负大区域；
②L_act-L_set在负大区域且△MC在负中区域；
③L_act-L_set在负大区域且△MC在负小区域；
L_set：混合料槽仓位设定值；
L_act：混合料槽仓位实际值。
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