CN113218197B - 烧结终点一致性控制系统和方法 - Google Patents

烧结终点一致性控制系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明专利属于冶金工业烧结技术领域，具体涉及烧结终点一致性控制系统和方法，烧结室的烧结段内安装有多行热电偶，多行所述热电偶由分布于多个平行的排烟风箱内的热电偶组合而成；布料阀门的数量与烧结段安装的热电偶的行数相同，且多个布料阀门沿着给料机横向均衡布置；与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：(1)利用多行热电偶可以对烧结段内台车下排烟风箱横向不同位置的烟气温度进行检测，为烧结终点一致性控制提供了有利条件；(2)多个布料阀门为实现对台车上不同区域烧结料层厚度分别调节提供了保证；(3)利用烧结终点一致性控制方法可以监控台车上烧结料层不同区域的烧结终点是否一致。

Description

烧结终点一致性控制系统和方法
技术领域
本发明专利属于冶金工业烧结技术领域，具体涉及烧结终点一致性控制系统和方法。
背景技术
当前大多数的冶金行业内的烧结机布料一致性控制都是手动控制，手动控制不能对现场工艺条件变化做出及时的调整，而且由于操作工责任心、能力的不同，烧结终点一致性的效果也不尽相同，如果烧结终点出现过早，会出现过烧的现象，浪费烧结机的产能或者烧损篦条；如果终点滞后会 出现欠烧，质量下降返矿增加，所以要合理控制烧结终点。因此，急需一种烧结终点一致性控制系统。
申请号CN200820079188.3名称为烧结机自动布料控制系统 的实用新型专利涉及一种烧结机自动布料控制系统，包括烧结机台车、皮带给料机、下料滚筒、微波料位仪、PLC、计算机，该系统在下料斗(14)外仓壁上安装有电动直行程转角位移闸门控制机构(1)。该系统对烧结机台车上的料层进行了检测并实施了反馈控制料层厚度，即使用微波料位仪检测料层厚度，PLC采集料层厚度值反馈给计算机，并控制闸门开度，调节料层厚度。通过调节料层厚度达到工艺要求值，使料面保持平整，降低燃料消耗，提高烧结矿质量。但是上述实用新型中未提及使用多个横向布置的布料阀门进行布料，不能实现对台车上不同区域的烧结料层厚度的分别控制，不能确保台车上烧结料层的烧结终点一致性。
发明内容
本发明针对现有技术中不能很好地实现台车上烧结料层烧结终点横向一致性的问题，提供了烧结终点一致性控制系统和方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：烧结终点一致性控制系统，包括温度记录仪、多个热电偶、多个布料闸门、烧结机料层厚度检测装置和曲线拟合软件，多个所述热电偶均安装于烧结室内台车下方的排烟风箱内，多个所述热电偶的导线分别与温度记录仪连接，所述烧结室的烧结段内安装有多行热电偶，多行所述热电偶由分布于多个平行的排烟风箱内的热电偶组合而成；烧结段内多个所述排烟风箱横向对齐且相邻的排烟风箱互相接触，每个所述排烟风箱内相同数量的热电偶横向均衡布置；所述布料阀门的数量与烧结段安装的热电偶的行数相同，多个所述布料阀门安装在混合料仓的出料口与给料机之间，且多个所述布料阀门沿着给料机横向均衡布置；烧结机料层厚度检测装置分别对布料段和烧结段内台车上部横向不同位置的料层厚度进行检测；所述曲线拟合软件应用最小二乘法对烧结段每行热电偶测得的瞬时温度进行曲线拟合，分别得到拟合曲线和曲线方程。
作为优选，所述烧结室的烧结段内安装有四至八行热电偶。
作为优选，所述烧结室的烧结段内每行热电偶的数量为十至十五个。
作为优选，所述给料机为皮带给料机；在布料段内，所述台车处于皮带给料机的下方，在所述皮带给料机平行于皮带传送方向的一侧安装有布料器；所述布料器的一部分伸入到皮带给料机和台车之间，使得在布料过程中，烧结混合料自所述皮带给料机靠近布料器一端落下进入布料器，所述布料器将烧结混合料布于台车上部。
作为优选，所述烧结机料层厚度检测装置为接触式或非接触式料层厚度检测装置。
基于权烧结终点一致性控制系统的烧结终点一致性控制方法，包括以下步骤：
步骤一 所述曲线拟合软件应用最小二乘法对烧结段每行热电偶测得的瞬时温度进行曲线拟合，分别得到每行的拟合曲线和曲线方程y=f(x)，其中x为烧结段某处到烧结室起点的距离，y为x处排烟风箱内烟气温度；
步骤二 利用每行的拟合曲线和曲线方程y=f(x)，分别进行烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的计算；
步骤三 计算多个烧结废气温度上升点BRP的平均值AVG_BRP，计算多个烧结终点BTP的平均值AVG_BTP；
步骤四 多个烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的单个值分别与AVG_BRP和AVG_BTP进行比较；如果差值小于设定阈值，说明烧结终点一致性较好，把布料信息中的多行设定料厚和偏差信息存储到布料最佳实例中；
当某行的烧结废气温度上升点BRP小于AVG_BRP超过阈值或者烧结终点BTP小于AVG_BTP超过阈值，则通过控制对应的布料阀门增大该行对应的料层厚度；
当某行的烧结废气温度上升点BRP大于AVG_BRP超过阈值或者烧结终点BTP大于AVG_BTP超过阈值，则通过控制对应的布料阀门减小该行对应的料层厚度。
作为优选，所述步骤二中人工或通过程序自动进行烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的计算。
作为优选，所述自动进行烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的计算为：通过控制器对曲线方程y=f(x)二次求导，二阶导数为零的x轴坐标分别为x1和x2，与所述x1和x2对应的y1和y2分别为烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
(1)烧结室的烧结段内安装有多行热电偶，多行所述热电偶由分布于多个平行的排烟风箱内的热电偶组合而成；利用多行热电偶可以对烧结段内台车下排烟风箱横向不同位置的烟气温度进行检测，为烧结终点一致性控制提供了有利条件；
(2)布料阀门的数量与烧结段安装的热电偶的行数相同，且多个布料阀门沿着给料机横向均衡布置，为实现对台车上不同区域烧结料层厚度分别调节提供了保证；
(3)利用烧结终点一致性控制方法可以监控台车上烧结料层不同区域的烧结终点是否一致，如果不一致可调节相应的布料阀门优化布料厚度设定，直至实现台车上烧结料层不同区域烧结终点一致。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，图1为实施例1提供的烧结终点一致性控制系统中烧结室的烧结段内安装多行热电偶的示意图，
图2为实施例1烧结终点一致性控制过程示意图，
图3为应用最小二乘法对烧结段某行热电偶测得的瞬时温度进行曲线拟合得到的拟合曲线示意图，
图4为布料段布料阀门、给料机、布料器和台车示意图，
图5为台车和排烟风箱示意图，
图6为台车立体图。
附图标记说明：1—烧结室，2—热电偶，3—给料机，4—台车，5—布料器，6—布料阀门，7—排烟风箱。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1
下面结合附图1-6对本发明作进一步的描述，烧结终点一致性控制系统，包括温度记录仪、多个热电偶2、多个布料闸门6、烧结机料层厚度检测装置和曲线拟合软件，多个热电偶2均安装于烧结室1内台车4下方的排烟风箱7内(如图5所示)，多个热电偶2的导线分别与温度记录仪连接。
如图1所示，烧结室1的烧结段内安装有八行热电偶2，八行热电偶2由分布于十五个平行的排烟风箱7内的热电偶2组合而成；烧结段内十五个排烟风箱7横向对齐且相邻的排烟风箱7互相接触，每个排烟风箱7内八个的热电偶2横向均衡布置。
图1为480m2烧结机烧结段十五个(11号～25号排烟风箱7)的详细安装位置图。该图中烧结机台车4横向被平均分为八行，烧结段之前的预热段1号～10号排烟风箱7每个排烟风箱7只对应着一个热电偶测温点，11号～25号排烟风箱7每个排烟风箱7对应着八个热电偶测温点。
在烧结机台车4(如图5和6所示)横向方向分成8行，每行对应一个布料闸门6，用来控制烧结料的布料厚度。烧结机台车4的运动方向是从左向右。烧结室1全长96米，以第1个排烟风箱7温度位置为0米，每个排烟风箱7的纵向长度为四米。
如图4所示，布料阀门6的数量与烧结段安装的热电偶2的行数相同，八个布料阀门6安装在混合料仓的出料口与给料机3之间，且多个布料阀门6沿着给料机3横向均衡布置。
烧结机料层厚度检测装置分别对布料段和烧结段内台车4上部横向不同位置的料层厚度进行检测。
曲线拟合软件应用最小二乘法对烧结段每行热电偶测得的瞬时温度进行曲线拟合，分别得到拟合曲线和曲线方程，如图3所示。
如图4所示，给料机3为皮带给料机；在布料段内，台车4处于皮带给料机的下方，在皮带给料机平行于皮带传送方向的一侧安装有布料器5；布料器5的一部分伸入到皮带给料机和台车4之间，使得在布料过程中，烧结混合料自皮带给料机靠近布料器5一端落下进入布料器5，布料器5将烧结混合料布于台车4上部。
烧结机料层厚度检测装置为接触式或非接触式料层厚度检测装置。
烧结废气温度上升点BRP指的是烧结排烟风箱7内温度的快速上升点，烧结终点BTP是指烧结过程结束之点。
如图2和3所示，基于烧结终点一致性控制系统的烧结终点一致性控制方法，包括以下步骤：
步骤一 曲线拟合软件应用最小二乘法对烧结段每行热电偶2测得的瞬时温度进行曲线拟合，分别得到每行的拟合曲线和曲线方程y=f(x)，其中x为烧结段某处到烧结室起点的距离，y为x处排烟风箱7内烟气温度；
步骤二 利用每行的拟合曲线和曲线方程y=f(x)，分别进行烧结废气温度上升点BRP(Burn Rising Point)和烧结终点BTP(Burn Through Point)的计算；
步骤三 计算多个烧结废气温度上升点BRP的平均值AVG_BRP，计算多个烧结终点BTP的平均值AVG_BTP；
步骤四 多个烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的单个值分别与AVG_BRP和AVG_BTP进行比较；如果差值小于设定阈值(例如0.5)，说明烧结终点一致性较好，把布料信息中的多行设定料厚和偏差信息存储到布料最佳实例中；
当某行的烧结废气温度上升点BRP小于AVG_BRP超过阈值或者烧结终点BTP小于AVG_BTP超过阈值，则通过控制对应的布料阀门6增大该行对应的料层厚度；
当某行的烧结废气温度上升点BRP大于AVG_BRP超过阈值或者烧结终点BTP大于AVG_BTP超过阈值，则通过控制对应的布料阀门6减小该行对应的料层厚度。
步骤二中人工或通过程序自动进行烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的计算。
自动进行烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的计算为：通过控制器对曲线方程y=f(x)二次求导，二阶导数为零的x轴坐标分别为x1和x2，与x1和x2对应的y1和y2分别为烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP（烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP分别为拟合曲线上的拐点）。
周期TS一般为1分钟，可根据情况设置不同的周期，根据烧结机台车速度计算一个周期内台车行走的距离。
将上述烧结终点一致性控制方法转化为控制程序：使用c#高级编程语言编写程序，实现烧结终点一致性算法和布料厚度的自动设定。在编写模型过程中，定义好模型的输入和输出，算法编写完成后，可以封装成DLL动态链接库的方式，其他系统可以直接调用。
实施例2
本实施例与实施例1的区别是：烧结室1的烧结段内安装有四行热电偶2；烧结室1的烧结段内每行热电偶2的数量为十个，即烧结段平行安装十个排烟风箱7。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.烧结终点一致性控制系统，其特征在于，包括温度记录仪、多个热电偶(2)、多个布料闸门(6)、烧结机料层厚度检测装置和曲线拟合软件，多个所述热电偶(2)均安装于烧结室(1)内台车(4)下方的排烟风箱(7)内，多个所述热电偶(2)的导线分别与温度记录仪连接，
所述烧结室(1)的烧结段内安装有多行热电偶(2)，多行所述热电偶(2)由分布于多个平行的排烟风箱(7)内的热电偶(2)组合而成；
烧结段内多个所述排烟风箱(7)横向对齐且相邻的排烟风箱(7)互相接触，每个所述排烟风箱(7)内相同数量的热电偶(2)横向均衡布置；
所述布料阀门(6)的数量与烧结段安装的热电偶(2)的行数相同，多个所述布料阀门(6)安装在混合料仓的出料口与给料机(3)之间，且多个所述布料阀门(6)沿着给料机(3)横向均衡布置；
烧结机料层厚度检测装置分别对布料段和烧结段内台车(4)上部横向不同位置的料层厚度进行检测；
所述曲线拟合软件应用最小二乘法对烧结段每行热电偶(2)测得的瞬时温度进行曲线拟合，分别得到拟合曲线和曲线方程；
烧结终点一致性控制方法，包括以下步骤：
步骤一 所述曲线拟合软件应用最小二乘法对烧结段每行热电偶(2)测得的瞬时温度进行曲线拟合，分别得到每行的拟合曲线和曲线方程y=f(x)，其中x为烧结段某处到烧结室起点的距离，y为x处排烟风箱(7)内烟气温度；
步骤二 利用每行的拟合曲线和曲线方程y=f(x)，分别进行烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的计算；
步骤三 计算多个烧结废气温度上升点BRP的平均值AVG_BRP，计算多个烧结终点BTP的平均值AVG_BTP；
步骤四 多个烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的单个值分别与AVG_BRP和AVG_BTP进行比较；如果差值小于设定阈值，说明烧结终点一致性较好，把布料信息中的多行设定料厚和偏差信息存储到布料最佳实例中；
当某行的烧结废气温度上升点BRP小于AVG_BRP超过阈值，或者烧结终点BTP小于AVG_BTP超过阈值，则通过控制对应的布料阀门(6)增大该行对应的料层厚度；
当某行的烧结废气温度上升点BRP大于AVG_BRP超过阈值，或者烧结终点BTP大于AVG_BTP超过阈值，则通过控制对应的布料阀门(6)减小该行对应的料层厚度。
2.根据权利要求1所述的烧结终点一致性控制系统，其特征在于，所述烧结室(1)的烧结段内安装有四至八行热电偶(2)。
3.根据权利要求2所述的烧结终点一致性控制系统，其特征在于，所述烧结室(1)的烧结段内每行热电偶(2)的数量为十至十五个。
4.根据权利要求1-3任一所述的烧结终点一致性控制系统，其特征在于，所述给料机(3)为皮带给料机；在布料段内，所述台车(4)处于皮带给料机的下方，在所述皮带给料机平行于皮带传送方向的一侧安装有布料器(5)；所述布料器(5)的一部分伸入到皮带给料机和台车(4)之间，使得在布料过程中，烧结混合料自所述皮带给料机靠近布料器(5)一端落下进入布料器(5)，所述布料器(5)将烧结混合料布于台车(4)上部。
5.根据权利要求4所述的烧结终点一致性控制系统，其特征在于，所述烧结机料层厚度检测装置为接触式或非接触式料层厚度检测装置。
6.根据权利要求1所述的烧结终点一致性控制系统，其特征在于，所述步骤二中人工或通过程序自动进行烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的计算。
7.根据权利要求6所述的烧结终点一致性控制系统，其特征在于所述自动进行烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP的计算为：通过控制器对曲线方程y=f(x)二次求导，二阶导数为零的x轴坐标分别为x1和x2，与所述x1和x2对应的y1和y2分别为烧结废气温度上升点BRP和烧结终点BTP。
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