CN105046357A - 一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型 - Google Patents

一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型 Download PDF

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孙金良
李俭
戴金辉
孙荻
刘宏
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Abstract

本发明涉及一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型,包括如下步骤:1)统计计算最优冷返矿下料量;2)采集冷返矿实时料位并计算冷返矿仓累计进料量及累计出料量,并计时;3)按当前料位值、料位变化率和约束周期对最优冷返矿下料量通过系数进行调节,采用下式计算当前冷返矿下料量的设定值:LFNOW=LFBEF+ΔK;第一个约束周期的ΔK=0;4)一个约束周期结束后,返回步骤2重复进行实时调整。本发明按周期采集冷返料仓料位和进料、排料信息,通过统计计算得到料位变化趋势,再结合当前冷返矿的下料量,计算得到最优的冷返矿下料量,实时调节冷返矿的下料量,从而达到动态控制冷返矿仓物料平衡的目的;并有利于料单的稳定及冷返矿仓的合理利用。

Description

一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼工艺优化技术领域,尤其涉及一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型。
背景技术
一般来说钢铁工业中的粉矿处理系统是首先将各种粉状含铁原料配入适量的燃料和熔剂,然后分批次加入适量的水并经混合和造球,最后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化,将粉矿颗粒黏结成块的过程。
如图1所示,为烧结厂系统工艺流程图。混匀矿、溶剂、高炉返矿等由缓冲仓经皮带输送到配室溶剂料仓,除尘灰由除尘系统灰仓经气力输送到配料室除尘灰料仓,生石灰经汽运输送到配料室后经气力输送到配料室生石灰料仓。燃料由原料厂经皮带输送到燃料破碎系统,经粗破加细破后,通过皮带输送到配料室燃料料仓。配料室内的各种物料,按质量比进行自动配料,配料后的各物料被送往一混混合机进行混合,然后送往二混混合机进行制粒,混合及制粒过程中,需要添加部分水及蒸汽。制粒后的混合料被送往烧结机前混合料仓。将铺底料和混合料仓的混合料布料到烧结机上进行点火烧结,烧结好的烧结矿使用单辊破碎机进行热破碎,破碎后的烧结矿在环冷机上进行冷却。冷却好的烧结矿通过板式给矿机和皮带输送到振动筛进行筛分,筛出10-16mm的烧结矿作为铺底料,其他大于6mm的烧结矿作合格成品烧结矿运输到成品仓储存,然后输送到高炉进行炼铁;小于6mm的烧结矿输送回配料系统返矿料仓,作为返矿重新进行配料。
在烧结过程中将产生的冷返矿不断被输送到冷返矿仓,冷返矿在配料过程中也不断被消耗,冷返矿仓的储量根据烧结机产能大小而确定,故此,冷返矿仓的的物料平衡系统是烧结系统稳定生产的一个必要因素。
对冷返矿仓物料平衡的控制过去采用常规的人工经验调节控制方式,具有一定的盲目性和不确定性,未能形成有效可行的自动闭环控制手段。烧结矿的质量随着生产的波动大,需要经常手动对烧结配料的料单进行调整,给生产造成了一定影响。
发明内容
本发明提供了一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型,按周期采集冷返料仓料位和进料、排料信息,通过统计计算得到料位变化趋势,再结合当前冷返矿的下料量,计算得到最优的冷返矿下料量,实时调节冷返矿的下料量,从而达到动态控制冷返矿仓物料平衡的目的;并有利于料单的稳定及冷返矿仓的合理利用。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型,包括如下步骤:
步骤1:统计计算最优冷返矿下料量;
步骤2:采集冷返矿实时料位并计算冷返矿仓累计进料量及累计出料量,并计时;
步骤3:按当前料位值、料位变化率和约束周期对最优冷返矿下料量通过系数进行调节,采用下式计算当前冷返矿下料量的设定值:
LFNOW=LFBEF+ΔK
式中:LFNOW为冷返矿的下料量;LFBEF为上一约束周期的冷返矿下料量;ΔK为调整系数,第一个约束周期的ΔK=0;
步骤4:一个约束周期结束后,返回步骤2重复进行实时调整。
所述调整系数ΔK按如下规则确定:
LW>LWHK时,ΔK=KHK
LWHK>LW>LWHH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KHH
LWH>LW>LWL且TZ>TZFF时,ΔK=KHD
LWHH>LW>LWH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KH
LWH>LW>LWL且TZF>TZ>TZS时,下料量保持不变;
LWLL<LW<LWL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KL
LWL<LW<LWH且TZ<TZSS时,ΔK=KLD
LWLK<LW<LWLL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KLL
LW<LWLK时,ΔK=KLK
其中:LW为当前料位值,LWHK为料满界限值,LWHH为过高料位界限值,LWH为较高料位界限值,LWL为较低料位界限值,LWLL为过低料位界限值,LWLK为料空界限值;且LWHK>LWHH>LWH>LWL>LWLL>LWLK
TZ为本周期内的料位变化率;TZFF为进出料量变化过快界限值,TZF为进出料量变化较快界限值,TZS为进出料量变化较慢界限值,TZSS为进出料量变化过慢界限值;
KHK为料满修正值,KHH为过多修正值,KHD为稍多修正值,KH为略多修正值,KL为略多修正值,KLD为稍多修正值,KLL为过多修正值,KLK为料满修正值。
所述约束周期按如下规则确定:
LW>LWHK时,ΔK=KHK,约束周期为料满约束周期THK
LWHK>LW>LWHH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KHH,约束周期为过多约束周期THH
LWH>LW>LWL且TZ>TZFF时,ΔK=KHD,约束周期为稍多约束周期THD
LWHH>LW>LWH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KH,约束周期为略多约束周期TH
LWLL<LW<LWL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KL,约束周期为略少约束周期TL
LWL<LW<LWH且TZ<TZSS时,ΔK=KLD,约束周期为稍少约束周期TLD
LWLK<LW<LWLL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KLL,约束周期为过少约束周期TLL
LW<LWLK时,ΔK=KLK,约束周期为料空约束周期TLK
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)按周期采集冷返料仓料位和进料、排料信息,通过统计计算得到料位变化趋势,再结合当前冷返矿的下料量,计算得到最优的冷返矿下料量,实时调节冷返矿的下料量,从而达到动态控制冷返矿仓物料平衡的目的;
2)在保持下料稳定的同时,对下料量做相应的调整,实现料单的稳定,以及冷返矿仓的合理利用。
附图说明
图1是烧结厂配料系统工艺流程图。
图2是本发明所述控制模型的控制流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
见图2,是本发明所述控制模型的控制流程示意图,本发明一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型,包括如下步骤:
步骤1:统计计算最优冷返矿下料量;
步骤2:采集冷返矿实时料位并计算冷返矿仓累计进料量及累计出料量,并计时;
步骤3:按当前料位值、料位变化率和约束周期对最优冷返矿下料量通过系数进行调节,采用下式计算当前冷返矿下料量的设定值:
LFNOW=LFBEF+ΔK
式中:LFNOW为冷返矿的下料量;LFBEF为上一约束周期的冷返矿下料量;ΔK为调整系数,第一个约束周期的ΔK=0;
步骤4:一个约束周期结束后,返回步骤2重复进行实时调整。
所述调整系数ΔK按如下规则确定:
LW>LWHK时,ΔK=KHK
LWHK>LW>LWHH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KHH
LWH>LW>LWL且TZ>TZFF时,ΔK=KHD
LWHH>LW>LWH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KH
LWH>LW>LWL且TZF>TZ>TZS时,下料量保持不变;
LWLL<LW<LWL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KL
LWL<LW<LWH且TZ<TZSS时,ΔK=KLD
LWLK<LW<LWLL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KLL
LW<LWLK时,ΔK=KLK
其中:LW为当前料位值,LWHK为料满界限值,LWHH为过高料位界限值,LWH为较高料位界限值,LWL为较低料位界限值,LWLL为过低料位界限值,LWLK为料空界限值;且LWHK>LWHH>LWH>LWL>LWLL>LWLK
TZ为本周期内的料位变化率;TZFF为进出料量变化过快界限值,TZF为进出料量变化较快界限值,TZS为进出料量变化较慢界限值,TZSS为进出料量变化过慢界限值;
KHK为料满修正值,KHH为过多修正值,KHD为稍多修正值,KH为略多修正值,KL为略多修正值,KLD为稍多修正值,KLL为过多修正值,KLK为料满修正值。
所述约束周期按如下规则确定:
LW>LWHK时,ΔK=KHK,约束周期为料满约束周期THK
LWHK>LW>LWHH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KHH,约束周期为过多约束周期THH
LWH>LW>LWL且TZ>TZFF时,ΔK=KHD,约束周期为稍多约束周期THD
LWHH>LW>LWH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KH,约束周期为略多约束周期TH
LWLL<LW<LWL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KL,约束周期为略少约束周期TL
LWL<LW<LWH且TZ<TZSS时,ΔK=KLD,约束周期为稍少约束周期TLD
LWLK<LW<LWLL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KLL,约束周期为过少约束周期TLL
LW<LWLK时,ΔK=KLK,约束周期为料空约束周期TLK
本发明所述控制模型的基本原理是通过对历史生产数据的统计分析,以及一定周期内的冷返矿仓料位信息,确定当前冷返矿下料量及上料量之间的最优关系,并据此对冷返矿下料量进行实时调整,使冷返矿仓始终保持理想状态下的料位。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
由常规的烧结工艺流程可知,一批烧结原料通过矿槽下料至混一皮带形成混合料,经过整个烧结流程,形成成品,进入成品库,其间产生的不合格矿经过皮带运输到冷返矿槽,作为配料原料再次使用,因此,在生产过程中,冷返矿槽的上料是连续不断的,下料也是连续不断的过程。
本实施例中,实际料位的测量通过雷达料位计或称重式料位计测量获得,获得的料位值即为当前料位值LW。
累计下料量及累计上料量由对应的瞬时料量累计获得,瞬时料量由安装在进料皮带及出料皮带上的皮带秤读取,读取进料量与出料量数据后做减法运算,得出单位时间内的进出料瞬时变化,此变化除以3600,换算为返矿槽每秒料量变化值。每秒扫描一次,并进行累加,就可以计算得到累计变化率,对数据进行归档,再与上一约束周期的累计变化率做减法运算,可以得到本约束周期内的的料位变化率率TZ。TZ为正则表示料位增加,TZ为负则表示料位减少。
然后采用下式计算当前冷返矿下料量的设定值:
LFNOW=LFBEF+ΔK
式中:LFNOW为冷返矿的下料量;LFBEF为上一约束周期的冷返矿下料量;ΔK为根据规则的调整系数,一般为0.5%~3%,因为LFNOW和LFBEF的单位均为百分数,因此可以直接相加。
本实施例采用模糊控制策略,对冷返矿的最优下料量进行修正:
设定LW为当前料位值,TZ为本周期内的料位变化率;ΔK为调整系数。
按照实际生产中料位状态及进出料量变化对料仓状态的影响,因为返料量是无法人为进行调整的,所以需要对下料量进行调整,以保持料仓料位稳定,调整系数ΔK按如下规则确定:
LW>LWHK时,料位已经达到料满状态,需要将料位变化趋势变为下降,因此需要大幅度加大下料量,此时设定料量调整系数为KHK
LWHK>LW>LWHH且TZFF>TZ>TZF时,料位已经超高限,但是料量变化趋势仍然是增势且较大,故此需要略大幅度的增大下料量,故此此时设定料量调整系数为KHH
LWHH>LW>LWH且TZFF>TZ>TZF时,料位在正常范围之内,但是料量变化趋势增势极其明显,故此需要稍大幅度的增大下料量,减缓料量变化趋势的增幅状态,故此此时设定料量调整系数为KHD
LWHH>LW>LWH且TZFF>TZ>TZF时,料位在正常范围之外但是未达到料位上限,但是料量变化趋势仍然是增势且较大,故此需要稍大幅度的增大下料量,故此此时设定料量调整系数为KH
LWLL<LW<LWL且TZSS<TZ<TZS时,料位在正常范围之外但是未达到料位下限,但是料量变化趋势仍然是减势且较大,故此需要稍大幅度的减少下料量,故此此时设定料量调整系数为KL为负值;
LWL<LW<LWH且TZ<TZSS时,料位在正常范围之内,但是料量变化趋势减势极其明显,故此需要稍大幅度的减少下料量,减缓料量变化趋势的增幅状态,故此此时设定料量调整系数为KLD为负值;
LWLK<LW<LWLL且TZSS<TZ<TZS时,料位已经超低限,但是料量变化趋势仍然是减势且较大,故此需要略大幅度的减少下料量,故此此时设定料量调整系数为KLL为负值;
LW<LWLK时,料位已经达到料空状态,需要将料位变化趋势变为上升,因此需要大幅度减小下料量,故此此时设定料量调整系数为KLK为负值;
本实施例以料仓容量850t,最大下料量350t为例,各阀值设定值见下表:
为了进一步增强修正的准确性,以获得更好的料仓稳定状态,还可以对上述各修正值设定约束周期,所述约束周期是指每次修正需要保持的时间。
约束周期的设定与料仓的容量及料仓的上下料量有直接的联系,一般约束周期为满仓全速下料至空仓的时间。
LW>LWHK时,ΔK=KHK,约束周期为料满约束周期THK
LWHK>LW>LWHH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KHH,约束周期为过多约束周期THH
LWH>LW>LWL且TZ>TZFF时,ΔK=KHD,约束周期为稍多约束周期THD
LWHH>LW>LWH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KH,约束周期为略多约束周期TH
LWLL<LW<LWL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KL,约束周期为略少约束周期TL
LWL<LW<LWH且TZ<TZSS时,ΔK=KLD,约束周期为稍少约束周期TLD
LWLK<LW<LWLL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KLL,约束周期为过少约束周期TLL
LW<LWLK时,ΔK=KLK,约束周期为料空约束周期TLK
上述各参数取值根据实际生产情况具体设定。
本发明提供的一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型,能够将烧结系统冷返矿料仓的料位保持在一个稳定的范围内,并且对下料量进行微小调整,从而在保证下料稳定的同时,保证料仓料位的稳定性。
最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:统计计算最优冷返矿下料量;
步骤2:采集冷返矿实时料位并计算冷返矿仓累计进料量及累计出料量,并计时;
步骤3:按当前料位值、料位变化率和约束周期对最优冷返矿下料量通过系数进行调节,采用下式计算当前冷返矿下料量的设定值:
LFNOW=LFBEF+ΔK
式中:LFNOW为冷返矿的下料量;LFBEF为上一约束周期的冷返矿下料量;ΔK为调整系数,第一个约束周期的ΔK=0;
步骤4:一个约束周期结束后,返回步骤2重复进行实时调整。
2.根据权利要求1所述的一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型,其特征在于,所述调整系数ΔK按如下规则确定:
LW>LWHK时,ΔK=KHK
LWHK>LW>LWHH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KHH
LWH>LW>LWL且TZ>TZFF时,ΔK=KHD
LWHH>LW>LWH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KH
LWH>LW>LWL且TZF>TZ>TZS时,下料量保持不变;
LWLL<LW<LWL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KL
LWL<LW<LWH且TZ<TZSS时,ΔK=KLD
LWLK<LW<LWLL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KLL
LW<LWLK时,ΔK=KLK
其中:LW为当前料位值,LWHK为料满界限值,LWHH为过高料位界限值,LWH为较高料位界限值,LWL为较低料位界限值,LWLL为过低料位界限值,LWLK为料空界限值;且LWHK>LWHH>LWH>LWL>LWLL>LWLK
TZ为本周期内的料位变化率;TZFF为进出料量变化过快界限值,TZF为进出料量变化较快界限值,TZS为进出料量变化较慢界限值,TZSS为进出料量变化过慢界限值;
KHK为料满修正值,KHH为过多修正值,KHD为稍多修正值,KH为略多修正值,KL为略多修正值,KLD为稍多修正值,KLL为过多修正值,KLK为料满修正值。
3.根据权利要求1所述的一种烧结系统中返矿仓物料平衡控制模型,其特征在于,所述约束周期按如下规则确定:
LW>LWHK时,ΔK=KHK,约束周期为料满约束周期THK
LWHK>LW>LWHH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KHH,约束周期为过多约束周期THH
LWH>LW>LWL且TZ>TZFF时,ΔK=KHD,约束周期为稍多约束周期THD
LWHH>LW>LWH且TZFF>TZ>TZF时,ΔK=KH,约束周期为略多约束周期TH
LWLL<LW<LWL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KL,约束周期为略少约束周期TL
LWL<LW<LWH且TZ<TZSS时,ΔK=KLD,约束周期为稍少约束周期TLD
LWLK<LW<LWLL且TZSS<TZ<TZS时,ΔK=KLL,约束周期为过少约束周期TLL
LW<LWLK时,ΔK=KLK,约束周期为料空约束周期TLK
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109186272A (zh) * 2018-10-18 2019-01-11 中冶北方(大连)工程技术有限公司 烧结混合料仓料位控制系统及方法
CN111382887A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 中国石油化工股份有限公司 存储器、临氢异构化的产物分布预测方法、装置和设备
CN114625096A (zh) * 2022-04-19 2022-06-14 江苏省镔鑫钢铁集团有限公司 烧结混合料矿槽料位动态均衡控制法

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