CN115437429A - 一种降温控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降温控制系统，用于烧结矿环在环冷机冷却及皮带机运输过程中的温度控制，包括采集装置、控制装置以及执行装置，其中：采集装置，实时采集环冷机及皮带机上的烧结矿矿温，并统计对应于环冷机及皮带机上的烧结矿的平均温度与最高温度，并将所得到的信号送出至控制装置；控制装置，根据所述采集装置所返回的温度信号进行分级分段的针对性控制、并向所述执行装置发出所对应的控制指令；执行装置，根据所述控制指令进行对应的处理，综合进行环冷机及皮带机两区域内的喷淋打水处理。本申请能够自动实现对于烧结矿在环冷机皮带机传输过程中的温度监控，并根据检测结果实现喷淋降温控制，防止皮带烧损的同时，保证烧结矿的品质不受影响。

Description

一种降温控制系统

技术领域

本发明涉及高温固体运输的降温控制技术领域，特别是涉及一种降温控制系统。

背景技术

烧结厂烧结矿经环冷机冷却后会通过皮带进行运输，在此过程中经常会有未冷却完全的、温度超过120℃的烧结矿进入到烧冷皮带机中去，而一旦高温烧结矿在皮带上输送，就会对皮带表面造成烧损，严重时可能将皮带烧穿，甚至引起火灾，这就带来很大的安全隐患，另外在实际作业中，即使未发生大的安全事故，皮带表面经常会出现烫痕，就导致出现皮带使用周期未到就被迫提前更换皮带的现象。

为了克服上述技术问题，目前大多是凭借人为经验或采用红外点测方式判断烧结矿是否冷却完全，但这些传统的方式会增加工人的劳动强度，且数据测量不完整，同时偏差较大、出错率高，容易导致打水不及时或打水量过大，一是没法解决问题，二是降温过快过大造成烧结矿的品质的下降。

发明内容

本发明的目的是要提供一种降温控制系统，其能够自动实现对于烧结矿皮带运输过程中的温度监控，并根据检测结果实现喷淋降温控制，保证皮带防烧损的同时，保证烧结矿的品质不受影响。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种降温控制系统，用于烧结矿在环冷机冷却及皮带机运输过程中的温度控制，包括采集装置、控制装置以及执行装置，其中：

采集装置，实时采集环冷机及皮带机上的烧结矿矿温，并统计对应于环冷机及皮带机上的烧结矿的平均温度与最高温度，并将所得到的温度信号送出至控制装置；

控制装置，根据所述采集装置所返回的温度信号进行分级分段的针对性控制、并向所述执行装置发出所对应的控制指令；

执行装置，根据所述控制指令进行对应的处理，综合进行环冷机及皮带机两区域内的喷淋打水处理。

对于上述技术方案，申请人还有进一步的优化措施。

可选地，所述采集装置包括红外热成像仪、吹扫机构，红外热成像仪具有至少两组摄录探头，一组摄录探头设置于环冷机的下料口，另一组摄录探头设置于皮带机的上方，在每组摄录探头处设置有用于对摄录探头进行冷却及镜头清扫的所述吹扫机构，减少工况对于温度采集设备的影响。

可选地，所述采集装置包括模拟量输出组件，所述控制装置包括PLC控制机构，所述模拟量输出组件的信号输出端通过硬接线连接所述PLC控制机构，所述PLC控制机构的控制端连接所述执行装置，用于自动控制所述执行装置中的阀门的通断以及对应的开度

可选地，所述采集装置包括视频信号输出组件，所述控制装置包括HMI人机交互界面，所述视频信号输出组件的信号输出端接入至所述HMI人机交互界面，所述HMI人机交互界面接收所述采集装置返回的热成像视频信号并予以显示，供操作人员察看。通过第三方画面软件与PLC建立通讯，操作人员可直接在画面软件上对执行机构进行手动、自动远程控制。

进一步地，所述执行装置包括至少三路连接支管，连接支管的进水口与总水管路相连，出水口与喷淋管相连，其中，第一连接支管位于所述环冷机的下料口前段，第二连接支管位于所述皮带机的尾部，第三连接支管位于所述皮带机的中部。多路连接支管配合对应的阀门、喷头及喷淋管的设计，不但能够实现对于烧结矿的准确降温，还能够对皮带进行预打湿，保护皮带，防止烧损。

可选地，第一连接支管处分别设置有手动阀与调节阀，第二连接支管、第三连接支管处分别设置有手动阀与电动球阀，位于每路连接支管的下方连接有工作面等宽的喷淋管，在喷淋管下方安装有多个喷头。

进一步地，所述执行装置根据所述控制指令综合进行环冷机及皮带机两区域内的喷淋打水处理的控制步骤如下：

如采集装置检测到环冷机下料口处的烧结矿平均温度达到第一高温预警值，则开启执行装置中位于环冷机下料口处以及位于皮带机尾部的阀门，并且根据具体采集到的温度，调整环冷机下料口处的调节阀的开度；

如采集装置检测到皮带机中部的烧结矿平均温度达到第二高温预警值，则开启执行装置中位于皮带机中部的阀门。

进一步地，根据具体采集到的温度，控制装置向所述执行装置发出调整环冷机下料口处喷头前端的调节阀的开度控制指令，开度控制指令根据环冷机下料口处的平均矿温进行分级调节控制。

可选地，所述第一高温预警值为200℃，当环冷机下料口处平均矿温达到第一高温预警值时，所述控制装置发出开度控制指令为调节阀开启10％，后续每升高10℃则调节阀提高开度10％，以此类推进行分级调节控制，当平均温度达到290℃及以上时，调节阀维持在100％开度；

所述第二高温预警值为120℃。

可选地，控制装置监控所述环冷机处采集装置所返回的烧结矿最高温度，当检测到最高温度大于第三高温预警值时，且维持3s以上，则打开环冷机处调节阀10％开度直至温度持续3s下降至第三高温预警值以下再关闭所述调节阀；

控制装置监控所述皮带中部采集装置所返回的烧结矿最高温度，当检测到最高温度大于第四高温预警值时，且维持3s以上，则打开皮带中部的电动球阀直至温度持续3s下降至第四高温预警值以下再关闭皮带中部的电动球阀；

所述第三高温预警值为400℃，所述第四高温预警值为260℃。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本申请的降温控制系统，其通过两处测温用的采集装置，一是在环冷机下料口处增加的采集装置，二是在皮带机中部设置的采集装置，辅以多处所设置的喷头，可对烧结矿进行提前降温，有效降低落在皮带上的烧结矿矿温，保护皮带，同时通过调节阀控制喷水量多少，避免喷水量过多导致烧结矿品质下降。

另外，皮带尾部预打湿皮带也起到对皮带降温效果，同时仅打湿皮带防止皮带烧损，减少对烧结矿品质的影响。而皮带机中部的温度采集以及喷淋打水能够在前端两处降温的基础上，皮带机上基本不会出现高温烧结矿，皮带机中部的温度采集以及喷淋打水就构成了最后一道降温屏障也是对前面两处降温效果的验证监测，进一步保护皮带。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的降温控制系统的原理框图；

图2是根据本发明一个实施例的降温控制系统的组件设置结构示意图。

其中，附图说明如下：

1、采集装置，11、红外热成像仪，12、吹扫机构，13、模拟量输出组件，14、视频信号输出组件；

2、控制装置，21、PLC控制机构，22、HMI人机交互界面；

3、执行装置，31、第一连接支管，32、第二连接支管，33、第三连接支管；

41、喷淋管，42、喷头，43、手动阀，44、调节阀，45、电动球阀；

5、环冷机，51、环冷机的下料口；

6、皮带机；

7、总管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例描述了一种降温控制系统，用于烧结矿在环冷机5冷却及皮带机6运输过程中的温度控制，如图1和2所示，其一般性地可以包括采集装置1、控制装置2以及执行装置3，其中：

采集装置1，实时采集环冷机5及皮带机6上的烧结矿矿温，并统计对应于环冷机5及皮带机6上的烧结矿的平均温度与最高温度，并将所得到的温度信号(也就是环冷机5及皮带机6上的烧结矿的平均温度与最高温度的参数信号)送出至控制装置2；

控制装置2，根据所述采集装置1所返回的温度信号进行分级分段的针对性控制、并向所述执行装置3发出所对应的控制指令；

执行装置3，根据所述控制指令进行对应的处理，综合进行环冷机5及皮带机6两区域内的喷淋打水处理。

具体说来，所述采集装置1包括红外热成像仪11、吹扫机构12，红外热成像仪11具有至少两组摄录探头，一组摄录探头设置于环冷机5的下料口51，另一组摄录探头设置于皮带机6的上方，在每组摄录探头处设置有用于对摄录探头进行冷却及镜头清扫的所述吹扫机构12。实现对于温度采集与监测的双层保险，同时吹扫机构12能够减少工况对于温度采集的影响。

在一实施例下，可在摄录探头的壳体上开气孔，吹扫机构可以包括压缩气源，压缩气源经进气管接入所述气孔，通过压缩空气的通入对于摄录探头的本体进行冷却，保障摄录探头能够正常稳定的工作，延长使用寿命。

在另一实施例中，在摄录探头的镜头外侧设置有刮板，刮板可通过动力源(电机或者气缸等)进行驱动，刮板能够往复运动，类似于雨刮，从而去除镜头表面的粉尘，从而保证红外热成像仪的数据采集结果的准确性。

本实施例是设置了两套红外热成像系统，目的是能够同时检测环冷机5出料口以及皮带机6中部的烧结矿的温度，以能达到此目的为限。红外热成像仪11能够在恶劣环境下正常工作，可以远离测量目标进行实时探测并反馈物体的温度，也就是说本实施例的自动降温控制系统能够实时、连续的测量烧结矿温度，并提供实时的区域最低温度、平均温度及最高温度等技术参数，最后将参数、图像资料、视频画面上传至HMI人机交互界面22进行保存、处理和分析，同时将温度参数通过硬接线方式传输至PLC控制机构21。

为了能够同时实现自动监测以及远程人员监控，所述采集装置1可包括模拟量输出组件13、视频信号输出组件14，所述模拟量输出组件13的信号输出端连接所述控制装置2的PLC控制机构21，所述视频信号输出组件14的信号输出端接入至所述控制装置2的HMI人机交互界面22。当然，这里可根据需要，用户进行自主的选择其中一种或者两种结合的控制模式。

模拟量输出组件13是通过硬接线输出4-20mA温度信号，供PLC控制机构21使用，另一路的所述视频信号输出组件14是通过网线输出视频信号，传输到上位机的HMI人机交互界面22供操作人员直观看出现场情况。PLC控制机构21获取红外热成像仪11输出的4-20mA温度信号，根据温度高低控制调节所对应的调节阀44的开度大小，手动模式下，操作人员根据现场反馈的温度信号在HMI人机交互界面22上手动控制调节阀开度；自动模式下，由PLC控制机构21根据逻辑判断矿温高低自动控制调节阀44开度。

相对应的，所述控制装置2包括PLC控制机构21与HMI人机交互界面22，所述PLC控制机构21的控制端连接所述执行装置3，用于自动控制所述执行装置3中的电动球阀45通断以及调节阀44对应的开度，所述HMI人机交互界面22接收所述采集装置1返回的热成像视频信号并予以显示，供操作人员察看现场烧结矿实时温度情况，同时利用第三方画面软件，建立与PLC控制机构21的连接，供操作人员在HMI人机交互界面22上进行远程手自动控制执行装置3的喷淋打水降温。

所述执行装置3包括三路连接支管，连接支管的进水口与总水管路相连，出水口与喷淋管41相连，其中，第一连接支管31位于所述环冷机5的下料口51前段，第二连接支管32位于所述皮带机6的尾部，第三连接支管33位于所述皮带机6的中部。多路连接支管配合对应的喷头42及喷淋管41的设计，不但能够实现对于烧结矿的准确降温，还能够对皮带进行预打湿，保护皮带，防止烧损。

通常而言，本申请设置三路连接支管及配套对应的喷淋管41和喷头42就可以，但用户也可以处于更稳定的控制的考虑，还可在皮带机6的出料位置或者环冷机5的其他位置增设一路或者两路连接支管，可根据用户具体需求进行选择。

第一连接支管31处分别设置有手动阀43与调节阀44，第二连接支管32、第三连接支管33处分别设置有手动阀43与电动球阀45，手动阀43的设置能够便于现场关停各路连接支管，便于进行维修或者现场统一管理。位于每路连接支管的下方连接有工作面等宽的喷淋管41，在喷淋管41下方安装有多个喷头42。调节阀44的开度是可控调节的。

具体说来，从现场循环水取一路水作为总管7，总管7上安装相应手动阀43、电动阀、流量计和压力表等，总管7从取水处铺设至环冷机5沿着烧结矿传输方向到达皮带中部，总管7另一端进行封堵。至于三路连接支管，一是在环冷机5台车上安装一段与台车横截面等宽的喷淋管41横于台车上面，喷淋管41下面安装一定数量的喷头42，喷淋管41的进水口与第一连接支管31相连。而皮带尾部(接近于环冷机5下料口51的位置，皮带机6的进料端)的第二连接支管32安装有手动阀43和电动球阀，在皮带尾部上方安装与皮带等宽的喷淋管41和相应喷头42，喷淋管41两端进行封堵，中间通过三通连接第三连接支管33。皮带中部的第三连接支管33同样安装手动阀43和电动球阀，在皮带中部上方安装与皮带等宽的喷淋管41和相应喷头42，喷淋管41两端进行封堵，中间通过三通连接第三连接支管33。

所述执行装置3根据所述控制指令综合进行环冷机5及皮带机6两区域内的喷淋打水处理的控制步骤如下：

如采集装置1检测到环冷机5的下料口51处的烧结矿平均温度达到第一高温预警值，则开启执行装置3中位于环冷机5下料口51处以及位于皮带机6尾部的阀门(第一连接支管31处的调节阀、第二连接支管32处的电动球阀)、使得这两处的喷头42出水，并且根据具体采集到的温度，调整第一连接支管31的喷头42前端的调节阀44的开度，进而根据环冷机5处的烧结矿温度实现对第一连接支管31的喷头出水量的控制；

如采集装置1检测到皮带机6中部的烧结矿平均温度达到第二高温预警值，则开启执行装置3中位于皮带机6中部的喷头42，也就是说打开第三连接支管33处的电动球阀。

更进一步地，根据具体采集到的温度，控制装置2向所述执行装置3发出调整环冷机下料口51处的喷头42前端的调节阀44的开度控制指令，开度控制指令根据环冷机5下料口51处的平均矿温进行分级调节控制。

具体说来，所述第一高温预警值为200℃，当环冷机5下料口51处平均矿温达到第一高温预警值时，所述控制装置2发出开度控制指令为调节阀44开启10％，后续每升高10℃则控制调节阀44提高开度10％，以此类推进行分级调节控制，当平均温度到290℃及以上时，调节阀44维持在100％开度；

所述第二高温预警值为120℃。

本实施例的降温控制系统的控制方式分为自动控制和手动控制两种控制模式。

手动模式下，操作人员根据皮带机6中部和环冷机5下料口51处各自的平均温度和最高热点温度(HMI人机交互界面22显示结果)进行判别，分别对三路喷淋系统进行控制，当环冷机5下料口51处的烧结矿平均温度达到高温预警值时，需开启第一连接支管31处的调节阀44对环冷机5下料口51前段进行降温，同时也需打开第二连接支管32处的电动球阀45对皮带尾部进行皮带预打湿，而皮带机6中部的第三连接支管33则根据皮带机6中部温度进行启停电动球阀45控制补充降温性质的喷淋打水。同时，当矿温达到预警值，温度数据会有黄色闪烁，以此来提醒操作人员。

自动模式下，会根据各装置的实际情况提前设置好不同的矿温过高临界值，就如前述，将所述第一高温预警值设定为200℃，所述第二高温预警值设定为120℃，如此当满足喷淋触发条件则进行自动喷淋。如环冷机5下料口51处平均矿温出现200℃高温，第一连接支管31上的调节阀44开启10％，平均矿温超过210℃，调节阀44开启20％，以此类推进行分级调节控制。同时当温度超过200℃，自动开启皮带机6尾部的第二连接支管32处的电动球阀45。在对烧结矿进行提前降温和预打湿皮带机6尾部皮带的基础上，若皮带中部仍检测到平均矿温在120℃以上，会自动开启皮带机6中部的第三连接支管33处的电动球阀45。

由于烧结矿受热分布不均匀，会出现区域平均矿温不高，但某一块或多块烧结矿高温情况，此时需要开启热点温度触发喷淋模式，根据红外热成像仪11采集到的区域最高热点温度进行捕获，当最高热点温度达到温度上限值并持续一段时间，则也会触发喷淋打水。也就是说，控制装置2根据所述采集装置1所返回的烧结矿最高温度，当检测到最高温度大于第三高温预警值400℃时，且维持3s以上，则打开环冷机5处的第一连接支管31中的调节阀44并保持10％开度直至温度持续3s下降至第三高温预警值以下再关闭所述调节阀44；控制装置2根据所述皮带中部采集装置1所返回的烧结矿最高温度，当检测到最高温度大于第四高温预警值260℃时，且维持3s以上，则打开皮带中部的第三连接支管33电动球阀45直至温度持续3s下降至第四高温预警值以下再关闭第三连接支管33处的电动球阀45。

以上高温预警值和延时喷淋的时间可在HMI人机交互画面上提前设置好且可更改。

综上可知，本申请的降温控制系统，其通过两处测温用的采集装置1，一是在环冷机5下料口51处增加的采集装置1，二是在皮带机6中部设置的采集装置1，辅以多处所设置的喷头42，可对烧结矿进行提前降温，有效降低落在皮带上的烧结矿矿温，保护皮带，同时通过调节阀44控制喷水量多少，避免喷水量过多导致烧结矿品质下降。皮带尾部预打湿皮带也起到对皮带降温效果，同时仅打湿皮带防止皮带烧损，减少对烧结矿品质的影响。而皮带机6中部的温度采集以及喷淋打水能够在前端两处降温的基础上，皮带机6上基本不会出现高温烧结矿，皮带机6中部的温度采集以及喷淋打水就构成了最后一道降温屏障也是对前面两处降温效果的验证监测，进一步保护皮带机6。

另外，以上喷淋打水降温均可自动实现，有效降低人工劳动强度。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降温控制系统，用于烧结在环冷机冷却及皮带机运输过程中的温度控制，其特征在于，包括采集装置、控制装置以及执行装置，其中：

采集装置，实时采集环冷机及皮带机上的烧结矿矿温，并统计对应于环冷机及皮带机上的烧结矿的平均温度与最高温度，并将所得到的温度信号送出至控制装置；

控制装置，根据所述采集装置所返回的温度信号进行分级分段的针对性控制、并向所述执行装置发出所对应的控制指令；

执行装置，根据所述控制指令进行对应的处理，综合进行环冷机及皮带机两区域内的喷淋打水处理。

2.根据权利要求1所述的降温控制系统，其特征在于，所述采集装置包括红外热成像仪、吹扫机构，红外热成像仪具有至少两组摄录探头，一组摄录探头设置于环冷机的下料口，另一组摄录探头设置于皮带机的上方，在每组摄录探头处设置有用于对摄录探头进行冷却及镜头清扫的所述吹扫机构。

3.根据权利要求2所述的降温控制系统，其特征在于，所述采集装置包括模拟量输出组件，所述控制装置包括PLC控制机构，所述模拟量输出组件的信号输出端连接所述PLC控制机构，所述PLC控制机构的控制端连接所述执行装置，用于自动控制所述执行装置中的阀门的通断以及对应的开度。

4.根据权利要求2所述的降温控制系统，其特征在于，所述采集装置包括视频信号输出组件，所述控制装置包括HMI人机交互界面，所述视频信号输出组件的信号输出端接入至所述HMI人机交互界面，所述HMI人机交互界面接收所述采集装置返回的热成像视频信号并予以显示，供操作人员察看。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的降温控制系统，其特征在于，所述执行装置包括至少三路连接支管，连接支管的进水口与总水管路相连，出水口与喷淋管相连，其中，第一连接支管位于所述环冷机的下料口前段，第二连接支管位于所述皮带机的尾部，第三连接支管位于所述皮带机的中部。

6.根据权利要求5所述的降温控制系统，其特征在于，第一连接支管处设置有手动阀与调节阀，第二连接支管、第三连接支管处分别设置有手动阀与电动球阀，位于每路连接支管的下方连接有工作面等宽的喷淋管，在喷淋管下方安装有多个喷头。

7.根据权利要求1所述的降温控制系统，其特征在于，所述执行装置根据所述控制指令综合进行环冷机及皮带机两区域内的喷淋打水处理的控制步骤如下：

如采集装置检测到环冷机下料口处的烧结矿平均温度达到第一高温预警值，则开启执行装置中位于环冷机下料口处以及位于皮带机尾部的阀门，并且根据具体采集到的温度，调整环冷机下料口处的调节阀的开度；

如采集装置检测到皮带机中部的烧结矿平均温度达到第二高温预警值，则开启执行装置中位于皮带机中部的阀门。

8.根据权利要求7所述的降温控制系统，其特征在于，根据具体采集到的温度，控制装置向所述执行装置发出调整环冷机下料口处喷头前端的调节阀的开度控制指令，开度控制指令根据环冷机下料口处的平均矿温进行分级调节控制。

9.根据权利要求8所述的降温控制系统，其特征在于，所述第一高温预警值为200℃，当环冷机下料口处平均矿温达到第一高温预警值时，所述控制装置发出开度控制指令为调节阀开启10％，后续每升高10℃则调节阀提高开度10％，以此类推进行分级调节控制，当平均温度达到290℃及以上时，调节阀维持在100％开度；

所述第二高温预警值为120℃。

10.根据权利要求1所述的降温控制系统，其特征在于，控制装置监控所述环冷机处采集装置所返回的烧结矿最高温度，当检测到最高温度大于第三高温预警值时，且维持3s以上，则打开环冷机处调节阀10％开度直至温度持续3s下降至第三高温预警值以下再关闭所述调节阀；

控制装置监控所述皮带中部采集装置所返回的烧结矿最高温度，当检测到最高温度大于第四高温预警值时，且维持3s以上，则打开皮带中部的电动球阀直至温度持续3s下降至第四高温预警值以下再关闭皮带中部的电动球阀；

所述第三高温预警值为400℃，所述第四高温预警值为260℃。

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