CN201429789Y - 混合料红外水分测量控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种混合料红外水分测量控制系统，该水分测量控制系统用于对烧结混合料系统的水分测量和控制，烧结混合料系统包括有运输混合料至烧结料混合装置的皮带，测量皮带承载的混合料的重量的皮带称、皮带启停开关、用于混合混合料的烧结料混合装置和向烧结料混合装置内的混合料供水的水管，水分测量控制系统包括有依次连接的红外线水分仪，可编程调节器和调节阀，红外线水分仪的探头朝向所述烧结料混合装置出口处的烧结混合料，调节阀设置在水管上通过调节阀门开度控制水流量。本实用新型采用红外线水分仪作为水分测量装置，可连续测定和显示记录水分值、响应速度快、精度高、安全性能高、可方便地与调节器连接以实现闭环控制。

Description

混合料红外水分测量控制系统

技术领域

本实用新型属于水分测量控制领域，特别涉及采用红外技术对烧结、球团混合料的水分进行测量和控制的系统。

背景技术

烧结生产是个复杂的物理化学过程，在烧结生产中，混合料水分是其中一个重要的参数。水的表面张力，可以使烧结混合料小颗粒成球，水分的大小直接影响烧结过程的透气性，在混合料颗粒外面包裹着的水分可以起到润滑作用，燃烧时利于空气的通过，提高透气性。随着水分的增大，混合料透气性增大，提高生产率。但若水分过大，将在烧结断面上形成过湿带，使料层阻力变大，同时使能源消耗上升；若水分过小，则影响混合料造球效果，直接影响烧结过程的透气性。因此，混合料水分控制的重要性是不言而喻的。

但现有技术中的水分测量控制系统还存在较多的问题：

1.由于烧结生产的特点，如工况差、现场粉尘大、水蒸气多、温度变化大、物料在皮带上的分布不稳定等因素决定了水分在线检测的困难。常用的测量方法有热干燥测定法、中子测定法、电极式测定法、快速失重法，热干燥测定法人为因素影响大、检测周期长、效率低、劳动强度大、不太适合用于连续生产中的动态物料水分测量；中子测定法的中子源有泄漏危险、响应速度慢、近年来很少用于混合料水分检测；电极式测定法探头易磨损，且电极容易粘结料块，影响测量精度；快速失重法采用自动取样方式与快速测定相结合的方法，克服了热干燥测定法的人为因素影响和检测周期长的缺点、但其响应速度慢、存在较大测量滞后。

2.在控制环节上，虽然水分的添加从理论上是物料平衡的计算结果，但由于水分添加的滞后效应，要真正实现混合料水分的稳定存在困难。

实用新型内容

针对现有技术中的水分测量控制系统存在的缺陷，本实用新型提供一种混合料红外水分测量控制系统，该系统采用红外线水分仪作为水分测量装置，可连续测定和显示记录水分值、响应速度快、精度高、安全性能高、可方便地与调节器连接以实现闭环控制。

技术方案：

一种混合料红外水分测量控制系统，所述水分测量控制系统用于对烧结混合料系统的水分测量和控制，所述烧结混合料系统包括有运输混合料至烧结料混合装置的皮带，测量所述皮带承载的混合料的重量的皮带称、控制皮带启停运动的皮带启停开关、用于混合混合料的烧结料混合装置和向烧结料混合装置内的混合料供水的水管，所述水分测量控制系统包括有红外线水分仪，可编程调节器和调节阀，其特征在于，所述红外线水分仪、所述可编程调节器和所述调节阀依次连接，所述红外线水分仪的探头朝向所述烧结料混合装置出口处的烧结混合料，所述调节阀设置在所述水管上通过调节阀门开度控制水流量。

所述水管上还设置有流量计，所述流量计与所述可编程调节器相连将水管中的水流量反馈给所述可编程调节器。

所述可编程调节器与所述调节阀之间设置有手操器用于手动控制所述调节阀。

所述皮带称与所述可编程调节器相连，将所述皮带所承载的混合料的料重信号前馈给所述可编程调节器。

所述皮带启停开关与所述可编程调节器相连，将皮带启停信号前馈给所述可编程调节器。

所述水管上设置有切断阀，所述切断阀与所述可编程调节器相连用于阀止所述水管中的水流。

所述可编程调节器与所述调节阀之间、所述可编程调节器与所述切断阀之间设置有手操器用于手动控制所述调节阀和所述切断阀。

所述可编程调节器与所述皮带称之间设置有信号延时器，用于将所述料重信号延时前馈给所述可编程调节器。

所述可编程调节器与所述皮带启停开关之间设置有信号延时器，用于将所述皮带启停信号延时前馈给所述可编程调节器。

所述可编程调节器通过通讯电缆与上位机连接，以实现远程控制。

技术效果：

本实用新型的混合料红外水分测量控制系统，包括有红外线水分仪、可编程调节器和调节阀，所述红外线水分仪的探头朝向所述烧结料混合装置出口处的烧结混合料，其作为水分测量装置，可连续测定和显示记录水分值、响应速度快、精度高、安全性能高、可实时反馈烧结混合料的含水量，可编程调节器接收红外线水分仪反馈的含水量信号后，与含水量的预定值进行比较、判断，然后通过控制调节阀来调节水流量，从而实现对混合料的水分在线闭环控制。

优选地，在水管上还设置有流量计，流量计将水管的实际水流量反馈给可编程调节器，以校正可编程调节器控制调节阀的阀门开度信息。

料重信号作为可编程控制器的前馈信号，起到两个作用：①当皮带上无混合料时，立即通知可编程调节器已无混合料进入烧结料混合装置，通过调节阀或直接通过切断阀切断水流；②当皮带上的混合料波动较大超过预定范围时，立即通知可编程调节器，进入烧结料混合装置的混合料将激增或激减，通过调节阀控制水流量以与混合料相适配。

进一步地，将皮带启停信号也作为可编程调节器的前馈信号，以克服因故障停车的工况下，皮带上仍有混合料，料重信号无法判别的缺陷，此时，通过调节阀或直接通过切断阀切断水流。

当然，从皮带称检测到皮带所承载的混合料的料重信号到这部分混合料进入烧结料混合装置进行混合存在一定时间的大滞后，一般为三分钟左右，因此在皮带称与可编程调节器之间设置有信号延时器；从检测到皮带停机到烧结料混合装置内无混合料存在一定时间的大滞后，因此在皮带启停开关与可编程调节器之间设置有信号延时器，以克服上述的大滞后工况。

在可编程调节器与调节阀之间、可编程调节器与切断阀之间还设置有手操器，以实现本地手动控制；可编程调节器还可以与上位机相连，以实现主控室远程控制。

附图说明

图1为本实用新型混合料红外水分测量控制系统的一种实施例的结构示意图；

图2为图1中的红外线水分仪的结构示意图。

附图标记列示如下：

1-混料圆筒，2-水管，3-可编程调节器，4-红外线水分仪，5-流量计，6-调节阀，7-切断阀，8-手操器，9-信号延时器，10-上位机，11-物料输送机，41-探头，42-光束分离器，43-参考探测器，44-基准探测器，45-分格镜，46-滤光盘，47-光源，48-离轴收集镜，49-凹面反射镜。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为本实用新型混合料红外水分测量控制系统的一种实施例的结构示意图。本实用新型混合料红外水分测量控制系统用于对烧结混合料系统的水分测量和控制，图中的烧结混合料系统示意性的由混料圆筒(烧结料混合装置)1、水管2和物料输送机11组成，当然还至少包括图中未示出的用于运输混合料至混料圆筒1的皮带、测量皮带承载的混合料的重量的皮带称和控制皮带启停运动的皮带启停开关。各预料经各自料仓卸至皮带上，皮带将混合料卸入混料圆筒1内将烧结混合料混合均匀，混合均匀后的烧结混合料经物料输送机11输送至下一道工序。本实用新型混合料红外水分测量控制系统包括有依次连接的红外线水分仪4、可编程调节器3和调节阀6，红外线水分仪4的探头朝向混料圆筒1出口处的物料输送机11上的烧结混合料，调节阀6设置在水管2上通过调节阀门的开度控制水流量，可编程调节器3根据红外线水分仪4反馈的混料圆筒1出口处的物料输送机11上的烧结混合料水分测量值，自动向调节阀6发送阀门开度信息来控制调节阀6从而调节向混料圆筒1内的供水量，同时调节阀6将阀门的实际开度信息反馈给可编程调节器3，达到稳定烧结混合料最终水分值的目的。在水管2上还设置有流量计5，流量计5与可编程调节器3相连将水管2中的实际水流量实时反馈给可编程调节器3，以校正可编程调节器3控制调节阀6的阀门开度信息。流量计5可以根据不同工况，采用电磁流量计、质量流量计等。可编程调节器3还同时接收两路前馈信号：第一路来自与可编程调节器3相连的皮带秤，将皮带所承载的混合料的料重信号前馈给可编程调节器3；第二路来自与可编程调节器3相连的皮带启停开关，将皮带的启停信号前馈给可编程调节器3。两路前馈信号的引入，可以使可编程调节器3适应各种不同的工况，最大限度地稳定混合料的最终水分值。比如：在实际工况中，皮带承载的混合料波动很大，当皮带上混合料料重值增多或减少到超过预定的范围时，可编程调节器3根据实时的料重值对调解阀6进行控制，使水流量与混合料相适配；当皮带上没有混合料时，可编程调节器3对调解阀6进行控制切断水流，优选的情况下，在水管2上设置有切断阀7，切断阀7与可编程调节器3相连，当需要切断水流时，可编程调节器3直接控制切断阀7切断水流即可；当正常停车时，料重信号显示皮带上无混合料，可编程调节器直接控制切断阀7切断水流；当故障停机时，虽然皮带已经停车，当料重信号仍显示皮带上混合料的质量，此时通过皮带启停信号可判断皮带停车，可编程调节器3控制切断阀7切断水流。在实际的工况中，从皮带秤检测到皮带所承载的混合料的料重信号到这部分混合料进入混料圆筒1进行混合存在一定时间的大滞后，从检测到皮带停机到混料圆筒1内无混合料存在一定时间的大滞后，因此在皮带秤与可编程调节器3之间设置有信号延时器9，将料重信号延时传送给可编程调节器3，在皮带启停开关和可编成调节器3之间设置有信号延时器9，将皮带启停信号延时传送给可编程调节器3，以克服上述的大滞后工况。为实现可人工参与的手动控制，在可编程调节器3和调节阀6之间，以及可编程调节器3与切断阀7之间分别设置有手操器8，手操器8一般设置有两个档位：自动档和手动档，选择自动档时，可编程调节器3直接控制调节阀6/切断阀7；选择手动档时，断开可编程调节器对调节阀6/切断阀7的控制，人工进行调节。另外，可编程调节器3还与上位机10相连，以实现主控室远程控制的功能。

工作时，可编程调节器3综合两路前馈信号：料重信号和皮带启停信号和一路反馈信号：红外线水分仪4测量的烧结混合料水分信号，经过处理后输出一个4～20mA的信号至调节阀6，调节阀6根据接收的信号控制阀位开度，从而达到控制给水量的目的。当然，本实用新型除自动控制外，还可以通过手操器8进行本地手动控制及通过上位机10进行主控室远程控制。

图2为本实用新型混合料红外水分测量控制系统中的红外线水分仪4的结构示意图。红外线水分仪4是基于水分对特定波长的红外光线的选择性吸收特性而进行测量的。如图所示，红外线水分仪4包括有探头41及内部设置的光束分离器42、参考探测器43、基准探测器44、分格镜45、滤光盘46、光源47、离轴收集镜48和凹面反射镜49。光源47发出红外光线，经离轴收集镜48、滤光盘46、光束分离器42将红外光线分成两部分，一部分红外光线经过探头41照射到烧结混合料上，然后又部分反射回来，经分格镜45聚焦到基准探测44上；另一部分红外光线经凹面反射镜49聚焦到参考探测器43上。通过精确测量吸收波长在烧结混合料中水分吸收前后的变化，经数学函数的计算，得出一个和烧结混合料含水量有一定比例关系的输出信号，并将其输出给可编程调节器3。当然，红外线水分仪的结构多种多样，并不局限于本实施例所述的情形，只要能够探测到烧结混合料含水量并传输给可编程调节器即可。

Claims (10)

1.一种混合料红外水分测量控制系统，所述水分测量控制系统用于对烧结混合料系统的水分测量和控制，所述烧结混合料系统包括有运输混合料至烧结料混合装置的皮带，测量所述皮带承载的混合料的重量的皮带称、控制皮带启停运动的皮带启停开关、用于混合混合料的烧结料混合装置和向烧结料混合装置内的混合料供水的水管，所述水分测量控制系统包括有红外线水分仪，可编程调节器和调节阀，其特征在于，所述红外线水分仪、所述可编程调节器和所述调节阀依次连接，所述红外线水分仪的探头朝向所述烧结料混合装置出口处的烧结混合料，所述调节阀设置在所述水管上通过调节阀门开度控制水流量。

2.根据权利要求1所述的混合料红外水分测量控制系统，其特征在于，所述水管上还设置有流量计，所述流量计与所述可编程调节器相连将水管中的水流量反馈给所述可编程调节器。

3.根据权利要求1所述的混合料红外水分测量控制系统，其特征在于，所述可编程调节器与所述调节阀之间设置有手操器用于手动控制所述调节阀。

4.根据权利要求1所述的混合料红外水分测量控制系统，其特征在于，所述皮带称与所述可编程调节器相连，将所述皮带所承载的混合料的料重信号前馈给所述可编程调节器。

5.根据权利要求1至4之一所述的混合料红外水分测量控制系统，其特征在于，所述皮带启停开关与所述可编程调节器相连，将皮带启停信号前馈给所述可编程调节器。

6.根据权利要求5所述的混合料红外水分测量控制系统，其特征在于，所述水管上设置有切断阀，所述切断阀与所述可编程调节器相连用于阀止所述水管中的水流。

7.根据权利要求6所述的混合料红外水分测量控制系统，其特征在于，所述可编程调节器与所述调节阀之间、所述可编程调节器与所述切断阀之间设置有手操器用于手动控制所述调节阀和所述切断阀。

8.根据权利要求4所述的混合料红外水分测量控制系统，其特征在于，所述可编程调节器与所述皮带称之间设置有信号延时器，用于将所述料重信号延时前馈给所述可编程调节器。

9.根据权利要求5所述的混合料红外水分测量控制系统，其特征在于，所述可编程调节器与所述皮带启停开关之间设置有信号延时器，用于将所述皮带启停信号延时前馈给所述可编程调节器。

10.根据权利要求1-4所述的混合料红外水分测量控制系统，其特征在于，所述可编程调节器通过通讯电缆与上位机连接，以实现远程控制。

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