EA020217B1 - Способ и система для регулировки скорости потока шихтового материала в процессе загрузки шахтной печи - Google Patents

Abstract

В процессе загрузки шахтной печи, прежде всего доменной печи, партии шихтового материала обычно в циклической последовательности выгружают в печь из верхнего бункера с использованием клапана-регулятора потока. Предложен способ и система для регулировки скорости потока шихтового материала в таком процессе. Согласно изобретению для каждой партии сохраняют соответствующий набор из нескольких установок клапана, при этом каждая установка клапана набора взаимосвязана с иным этапом в выгрузке соответствующей партии. Способ и система сконфигурированы для выгрузки данной партии так, что на каждом этапе в выгрузке данной партии клапан-регулятор потока эксплуатируют при постоянном отверстии клапана на основе установки клапана, взаимосвязанной с данным этапом, и для данного этапа определяют фактическую среднюю скорость потока, при которой выгружается шихтовой материал. Также согласно изобретению способ и система сконфигурированы для коррекции нескольких установок клапана, сохраненных для данной партии в режиме "офлайн", в функциональной зависимости от фактической средней скорости, определенной для взаимосвязанного этапа.

Description

В общем, данное изобретение относится к процессу загрузки шахтной печи, прежде всего доменной печи. Более конкретно, данное изобретение относится к способу и системе для регулировки скорости потока шихтового материала из верхнего бункера в печь с использованием клапана-регулятора потока.

Уровень техники

Хорошо известно, что, помимо надлежащего шихтования материалов, геометрическое распределение шихтового материала в доменной печи оказывает решающее влияние на процесс производства жидкого металла, так как оно, среди всего прочего, определяет распределение газа. Для того чтобы достичь желаемой степени распределения, принимая во внимание оптимальный процесс, два основных аспекта имеют важное значение. Во-первых, материал должен направляться в правильное геометрическое расположение на уровне засыпи для достижения желаемой конфигурации, обычно группы замкнутых концентрических колец или спирали. Во-вторых, необходимо загружать соответствующее количество шихтового материала на единицу поверхности по траектории.

Относительно первого аспекта геометрически правильно заданного распределения можно достичь с использованием установки загрузки через колошник, оснащённой распределительным лотком, который имеет возможность вращения вокруг оси печи и поворота вокруг оси, перпендикулярной оси вращения. За последние десятилетия этот тип загрузочной установки, обычно именуемый ВЕЬЬ ЬЕ88 ТОР™, нашёл широкое применение в промышленности, так как он позволяет осуществить направление шихтового материала точно к любой точке уровня засыпи посредством надлежащей регулировки вращения лотка и углов поворота. Ранний пример такой загрузочной установки раскрыт в патенте США № 3693812, переуступленном фирме РАЦЕ УИРТН. На практике этот тип установки используют для выгрузки циклически повторяющихся последовательностей партий шихтового материала в печь с помощью распределительного лотка. Материал на распределительный лоток обычно поступает из одного или более верхних бункеров (также именуемые бункерами для материала), расположенных у колошника печи выше по потоку от лотка, которые обеспечивают промежуточное хранение для каждой партии и служат в качестве шлюза печного газа.

Принимая во внимание второй аспект, т.е. управление количеством материала, загружаемого на единицу поверхности, вышеуказанный тип загрузочной установки обычно оснащён соответствующим клапаном-регулятором потока (также именуемый заслонкой для материала) для каждого верхнего бункера, например, согласно патенту США № 4074835. Клапан-регулятор потока используют для регулировки скорости потока шихтового материала, выгружаемого из соответствующего бункера в печь, посредством распределительного лотка для получения соответствующего количества шихтового материала на единицу площади с помощью изменения отверстия клапана.

Обычно регулировка скорости потока имеет цель получения диаметрально симметричного и равномерного по окружности распределения массы по желаемой траектории, что обычно требует постоянной скорости потока. Другая важная цель - синхронизация конца выгрузки партии относительно описанной распределительным лотком траектории. В противном случае бункер может быть опустошён до того, как лоток достигнет конца траектории (недорегулирование) или там может остаться материал, который необходимо выгрузить после того, как траектория полностью описана лотком (перерегулирование).

Японские патентные заявки ДР 04198412, ДР 56047506 и ДР 59229407 предлагают способы, которые направлены на предотвращение недорегулирования или перерегулирования. В каждом из этих способов отверстие клапана-регулятора потока является фиксированным во время выгрузки данной партии, но является повторно регулируемым для последующей выгрузки в случае возникновения перерегулирования или недорегулирования. В качестве альтернативы повторному регулированию отверстия клапана, ДР 56047506 также предлагает изменять скорость вращения распределительного лотка при сохранении отверстия клапана неизменяемым. Ясно, что, занимаясь проблемами недорегулирования или перерегулирования, предложенные в ДР 04198412, ДР 56047506 и ДР 59229407 способы не обеспечивают постоянной скорости потока, необходимой для равномерного распределения веса по окружности по желаемой траектории. Действительно, при отверстии клапана, остающемся постоянным во время выгрузки данной партии, скорость потока неизбежно изменяется во время выгрузки, среди всего прочего, из-за увеличения остаточной массы, которая остаётся в бункере.

Поэтому в других известных подходах отверстие клапана изменяется во время выгрузки данной партии. В типичном подходе такого рода клапан-регулятор потока первоначально установлен в предварительно заданное среднее положение, т.е. среднее отверстие клапана, соответствующее средней скорости потока. На практике средняя скорость потока определяется в функциональной зависимости от первоначального объёма партии, находящейся в соответствующем верхнем бункере, и времени, которое требуется распределительному лотку для полного описания желаемой траектории. Соответствующее отверстие клапана обычно получают из одной из группы предварительно заданных характеристик клапана для разных типов материала, особенно из кривых, отображающих скорость потока по отношению к отверстию клапана для разных типов материала. Как было обсуждено, например, в Европейском патенте ЕР 0204935, характеристика клапана для данного типа материала и данного клапана может быть получена путём эксперимента. ЕР 0204935 предлагает регулировать скорость потока посредством онлайново

- 1 020217 го управления с обратной связью во время выгрузки партии в функциональной зависимости от контролируемого остаточного веса или изменения веса шихтового материала в распределительном верхнем бункере. В отличие от более ранних патентов США № 4074816 и 3929240, ЕР 0204935 предлагает способ, который, начиная с предварительно заданного среднего отверстия клапана, увеличивает отверстие клапана в случае недостаточной скорости потока, но не уменьшает отверстие клапана в случае чрезмерной скорости потока. ЕР 0204935 также предлагает обновление обозначающих положение клапана данных, необходимых для обеспечения заданного выхода соответствующего типа материала, т.е. характеристику клапана для некоторого типа материала, в свете результатов, полученных из предыдущей загрузки.

Японская патентная заявка 1Р 2005206848 раскрывает другой способ онлайнового управления с обратной связью отверстия клапана во время выгрузки партии. Согласно 1Р 2005206848 отверстие клапана повторно регулируется с помощью динамического регулирования, которое использует управляющее воздействие по интегралу и пропорциональное управляющее воздействие в минимальных перемещениях или интервалах. Каждый интервал соответствует полному обороту вращающегося распределительного лотка во время выгрузки. Это онлайновое динамическое регулирование производит повторную регулировку отверстия клапана для последующего интервала во время выгрузки в функциональной зависимости от остаточного веса, подлежащего выгрузке, и оставшегося времени выгрузки. Кроме того, 1Р 2005206848 предлагает применение двух вычислений коррекция подача вперёд и коррекция подача назад для более точного определения требуемого первоначального отверстия клапана для первого интервала выгрузки, т.е. первого оборота лотка.

Европейский патент ЕР 0488318 раскрывает другой способ регулировки скорости потока с помощью управления в реальном времени степенью открытия клапана-регулятора потока и также предлагает использование таблиц, которые представляют собой соотношение между степенью открытия и скоростью потока согласно разным типам материала, схожими с вышеупомянутой характеристикой клапана. ЕР 0488318 предлагает способ, направленный на получение постоянного соотношения скорости потока к (среднему) диаметру зерна во время выгрузки, принимая во внимание достижение более однородного распределения газового потока.

В настоящее время широко распространена практика онлайновой регулировки скорости потока согласно ЕР 0204935. Несмотря на очевидные выгоды относительно равномерного распределения массы по окружности, этот подход оставляет пространство для улучшения. Например, он считается недостаточно приспособленным к большому разнообразию свойств партии, например к партиям, состоящим из смеси разных шихтовых материалов, или к большому разнообразию режимов эксплуатации установки загрузки через колошник. Кроме того, известные подходы онлайнового управления с обратной связью, например согласно ЕР 0204935 или 1Р 2005206848, для достижения хороших результатов требуют точного выбора и настройки параметров управления.

Техническая проблема.

Первой целью данного изобретения является разработка как упрощённого способа, так и упрощённой системы для регулировки скорости потока шихтового материала в загрузке шахтной печи.

Эта цель достигнута посредством способа по п.1 формулы изобретения и системы по п.8 формулы изобретения.

Общее описание изобретения

Данное изобретение относится к способу регулировки скорости потока шихтового материала в процессе загрузки шахтной печи, прежде всего доменной печи. Такой процесс загрузки обычно включает в себя циклическую последовательность партий шихтового материала, которые образует цикл загрузки и выгружаются в печь из верхнего бункера с использованием клапана-регулятора потока. Ясно, что партия, таким образом, представляет собой данное количество или серию шихтового материала, например одно заполнение или загрузку бункера материалом, загружаемым в печь за одну или несколько операций, которые составляют цикл загрузки.

Согласно предложенному способу для каждой партии сохраняется соответствующий набор множества установок клапана. Ясно, что в данном контексте термин несколько установок означает более чем одну установку и обычно множество установок. Каждая установка клапана из набора взаимосвязана с иным этапом выгрузки соответствующей партии, для которой сохраняется набор. Предпочтительно каждый процесс выгрузки партии разделён на последовательные этапы или периоды, так что каждый этап соответствует иному рабочему состоянию распределительного устройства, используемого для распределения выгруженной партии. Прежде всего, каждый этап предпочтительно соответствует иным положениям поворота распределительного лотка распределительного устройства.

Согласно предложенному способу данная партия цикла загрузки выгружается с использованием клапана-регулятора потока, установленного для каждого этапа в соответствии с установкой клапана, взаимосвязанной с рассматриваемой партией. Поэтому отверстие клапана остаётся постоянным во время каждого этапа выгрузки соответственно, несмотря на то, что оно может изменяться от этапа к этапу. Кроме того, на каждом отдельном этапе определяется фактическая средняя скорость потока, при которой выгружается шихтовой материал.

- 2 020217

Согласно предложенному способу основной аспект регулировки скорости потока лежит в коррекции каждой из множества установок клапана, используемых для функционирования клапана-регулятора потока. Более конкретно, каждая установка клапана для данной партии корректируется в режиме офлайн, например непосредственно после того, как завершён данный этап выгрузки, или после того, как партия полностью выгружена или даже до последующей выгрузки данной партии. Для каждой установки клапана осуществляется коррекция в функциональной зависимости от фактической средней скорости, установленной для этапа, с которым взаимосвязана установка клапана.

Ясно, что регулировка скорости потока упрощена и воспроизведена более надёжно на основании офлайновой сущности коррекции установки клапана согласно изобретению. Среди всего прочего, устраняется необходимость выбора и точной настройки управляющих параметров, как требовалось онлайновыми способами управления с обратной связью известного типа. Предложенный способ не подлежит воздействию нестабильности и неудовлетворительных результатов вследствие ненадлежащих управляющих параметров или изменений в свойствах партии. Кроме того, поскольку онлайновая регулировка согласно принципам ЕР 0204935 или 1Ρ 2005206848 включает в себя необходимость надлежащего определения первоначального отверстия клапана для запуска выгрузки, эта необходимость предложенным способом устранена. Кроме того, предложенный подход регулировки скорости потока автоматически адаптируется к изменениям в режимах работы установки загрузки через колошник от одного этапа к другому этапу во время выгрузки, например к закрытию клапана-регулятора потока, и также между партиями.

Соответствующая система для регулировки скорости потока предложена в п.8 формулы изобретения. В соответствии с изобретением система в основном содержит устройства запоминания, сохраняющие соответствующую группу из множества установок клапана для каждой партии, и подходящие программируемые вычислительные устройства (например, компьютер или программируемый логический контроллер), запрограммированные для осуществления ключевых аспектов предложенного способа, как детализировано выше.

Предпочтительные признаки предложенного способа и системы определены в зависимых пунктах 2-7 и 9-14 соответственно.

Краткое описание чертежей

Предпочтительный вариант осуществления изобретения будет описан с помощью примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображены:

фиг. 1 - схематичный вертикальный вид в поперечном разрезе клапана-регулятора потока, взаимосвязанного с верхним бункером загрузочной установки доменной печи;

фиг. 2 - график, изображающий группу предварительно заданных графических характеристик, отображающих скорость потока по отношению к установке клапана, как определено посредством измерения для разных типов материала и клапана-регулятора потока;

фиг. 3 - блок-схема, схематично иллюстрирующая поток данных в сочетании с получением и коррекцией индивидуальной характеристики клапана для каждой партии шихтового материала;

фиг. 4 - таблица индивидуальных характеристик клапана, выраженных в виде последовательности дискретных заданных значений клапана (угол α открытия на фиг. 1) и взаимосвязанной последовательности дискретных средних значений скорости потока;

фиг. 5 - график кривой, изображающей представленную на фиг. 4 индивидуальную характеристику клапана;

фиг. 6 - график кривых, изображающих первоначальную индивидуальную характеристику клапана (сплошная линия) и скорректированную индивидуальную характеристику клапана (прерывистая линия);

фиг. 7 - блок-схема, схематично изображающая поток данных в сочетании с регулировкой скорости потока согласно данному изобретению;

фиг. 8 - график индивидуальной характеристики клапана, изображающий этапы, используемые в сочетании с коррекцией и обновлением каждой из множества установок клапана для использования в выгрузке данной партии.

Подробное описание со ссылкой на чертежи

На фиг. 1 схематично изображён клапан-регулятор 10 потока на выходе верхнего бункера 12 в загрузочной установке доменной печи, например, согласно заявке \¥О 2007/082630. Во время выгрузки партиями шихтового материала клапан-регулятор 10 потока используют для управления (массовой или объёмной) скоростью потока. Хорошо известно, что для надлежащего профиля загрузки скорость потока должна быть согласована с работой распределительного устройства, в которое подаётся материал в форме потока 14, как изображено на фиг. 1. Обычно скорость потока должна быть согласована с вращением и поворотом распределительного лотка (не показан). Ясно, что скорость потока - это регулируемый параметр процесса, определяемый, главным образом, отверстием клапана (область диафрагмы/открытое сечение) клапана 10.

В изображённом на фиг. 1 варианте осуществления клапан-регулятор 10 потока сконфигурирован согласно общим принципам, раскрытым в патенте США № 4074835, т.е. с помощью поворачиваемой дроссельной заслонки 16, поворачивающейся напротив элемента 18 канала в целом восьмигранного или

- 3 020217 овального сечения. В этом варианте осуществления управляемой установкой клапана (регулируемая переменная) является угол α раскрывания клапана 10, который определяет положение поворота заслонки 16 и, таким образом, отверстия клапана. Затем символ α выражен, например, в [°] и представляет собой установку для клапана 10 фиг. 1 только в показательных целях. Действительно, данное изобретение не ограничено в своём применении особым типом клапана-регулятора потока. Оно в равной степени применимо к любой другой конструкции, например к такой, которая описана в Европейском патенте ЕР 0088253, в котором регулируемая переменная является осевым смещением клапана в виде пробки, или в Европейском патенте ЕР 0062770, в котором регулируемая переменная является отверстием клапана типа ирисовой диафрагмы.

На фиг. 2 изображены кривые, отображающие скорость потока по отношению к установке клапана для разных типов материала соответственно, а именно агломерированных мелких фракций, кокса, окатышей и руды для данного типа клапана-регулятора потока (кривые фиг. 2 являются клапаномрегулятором пробкового типа, как описано в ЕР 0088253). Каждую кривую получают эмпирическим путём известным способом, т.е. на основании изменений скорости потока для разных установок клапана с помощью показательной партии данного типа материала, имеющего обычные свойства, прежде всего гранулометрию и общий вес партии. Кривые, как изображены на фиг. 2, выражают предварительно заданную типовую характеристику клапана относительно некоторого типа материала.

Режим коррекции характеристики клапана.

В этом разделе со ссылкой на фиг. 3-6 описывается предпочтительный режим получения и коррекции индивидуальных для партии характеристик клапана, называемый режим коррекции характеристики клапана.

Как изображено на фиг. 3, для обозначения соотношения между скоростью потока и установкой клапана-регулятора 10 потока предусмотрено ограниченное количество предварительно заданных характеристик клапана, имеющих отношение к некоторому типу материала. Например, как показано на фиг. 3, предусмотрены только две основные характеристики, одна для коксового материала (С) и одна для железосодержащего материала (О), однако не исключаются другие возможные предварительно заданные характеристики, например для материала типов агломерат и окатыши соответственно (см. фиг. 2). Предварительно заданные характеристики 20 предусмотрены в соответствии с типами использующихся материалов в желаемом цикле загрузки и получаются известным способом, например, как определено выше относительно фиг. 2. Предварительно заданные характеристики 20 хранятся в любом подходящем формате в устройстве хранения данных, например на жёстком диске компьютерной системы, осуществляющей интерфейс человек-машина (ΗΜΙ), для взаимодействия пользователя с процессом управления операции загрузки доменной печи или в сохраняющей памяти программируемого логического контроллера (РЬС) автоматизированной системы управления технологическим процессом.

Далее, на фиг. 3 изображён график первой структуры 22 данных под названием Данные интерфейса (интерфейс человек-машина), содержащей элементы данных, относящихся к управлению процессом загрузки. Структура 22 данных используется в интерфейсе человек-машина и удерживает группу установок и параметров, определяемых пользователем, т.е. набор параметров для управления процессом загрузки. Он может иметь любой подходящий формат для содержания данных (... в колонке ВЬТ), пригодный для управления загрузочной установкой, например для выбора желаемой модели загрузки, и (... в колонке 81оскйои8е) для управления автоматизированным подбункерным помещением, например для подачи желаемой массы, состава материала и расположения партий. Для каждой партии предоставляется соответствующая запись данных, как изображено с помощью рядов в табличном представлении структуры 22 данных на фиг. 3 (см. идентификатор Ьа1с11#1. ...,Ьа1сй#4). С целью управления подбункерным помещением каждая запись данных партии включает в себя, по меньшей мере, данные, отражающие состав материала партии, с которой взаимосвязана запись данных. Выражение запись относится к любому количеству относящихся элементов информации, обрабатываемых в виде блока, независимо от любой особой структуры данных (т.е. не обязательно подразумевает использование базы данных).

Как изображено на фиг. 3, индивидуальная характеристика клапана кресШс УС1, 5рес|Пс УС2, кресШс УС3, кресШс УС4 сохраняется для каждой партии, так что соответствующая индивидуальная характеристика клапана специально предназначена, т.е. взаимно-однозначно связана с каждой партией. Подобно предварительно заданным характеристикам 20, каждая индивидуальная характеристика клапана также обозначает отношение между скоростью потока и установкой клапана. Более конкретно, каждая индивидуальная характеристика кресШс УС1, ..., кресШс УС4 выражает соотношение между средним значением скорости потока и управляющим входом, используемым в качестве установки для управления клапаном-регулятором 10 потока. Действительно, вследствие износа заслонки 16 клапана фактическое отверстие клапана может изменяться для той же установки α клапана во время срока службы клапанарегулятора 10 потока.

Ясно, что вместо того чтобы относиться к некоторому типу материала, каждая характеристика клапана кресШс УС1, ..., кресШс УС4 является индивидуальной для одной партии, т.е. она выражает вы

- 4 020217 шеуказанное соотношение для одной отдельной партии, с которой она взаимосвязана. Это взаимно однозначное соответствие может быть осуществлено простым способом посредством сохранения индивидуальной характеристики клапана в виде элемента данных соответствующей записи данных Ьа1с11#1. ..., Ьа1с11#4. существующей для взаимосвязанной партии в представленном на фиг. 3 варианте осуществления. Другие подходящие способы сохранения индивидуальных характеристик клапана (например, в отдельной структуре данных), разумеется, попадают под объём изобретения. Как далее изображено стрелками 23 на фиг. 3, если партия создана (например, посредством пользовательского ввода), инициализируется каждая индивидуальная характеристика клапана кресШс УС1, ..., кресШс УС4 для отражения одной из предварительно заданных характеристик клапана (О/С), которая предпочтительно выбрана в соответствии с преобладающим типом материала, содержащегося в рассматриваемой партии. Последняя информация может быть получена из управляющих данных подбункерного помещения записи данных Ьа1сй#1, ..., Ьа1сй#4, которая, как указано, включает в себя, по меньшей мере, данные, отображающие состав материала. Если используются совместимые форматы (см. ниже), индивидуальная характеристика клапана кресШс УС1, ..., кресШс УС4 может просто инициализироваться в виде копий подходящей предварительно заданной характеристики 20 клапана. Следует отметить, что инициализация, как показано стрелками 23, требуется только один раз, а именно, до того, как набор параметров, отражённый содержимым структуры 22 данных, будет введён в эксплуатацию в первый раз, т.е. когда недоступны никакие более ранние индивидуальные характеристики клапана (см. ниже).

Как далее видно на фиг. 3, временную вторую структуру 24 данных под названием Данные управления технологическим процессом получают из первой структуры 22 данных на этапе, показанном стрелкой 25. В зависимости от особенностей построения интерфейса человек-машина и используемой автоматизированной системы управления технологическим процессом, вторая структура 22 данных может быть инициализирована в качестве идентичной или похожей копии первой структуры 22 данных и хранится в памяти данных, обычно в несохраняющей памяти программируемого вычислительного устройства, например компьютерной системы типа РС, осуществляющий интерфейс человек-машина, локального сервера или программируемого логического контроллера автоматизированной системы управления технологическим процессом. Содержание структуры 24 данных используют в качестве рабочей копии с целью фактического управления технологическим процессом. Подобно первой структуре 22 данных, вторая структура 24 данных включает в себя несколько записей данных Ьа1сй#1, ..., Ьа1сй#4, каждая определяет свойства загружаемой в печь партии и параметры загрузки печи через колошник (колонка ВЬТ), включая специально предназначенную характеристику клапана кресШс УС1, ..., кресШс УС4 для каждой отдельной партии (изображено посредством серого затенённого ряда в табличном представлении фиг. 3).

На фиг. 3 схематично показана автоматизированная система 26 управления технологическим процессом известной архитектуры, например сеть из программируемых логических контроллеров, соединённая с подходящим сервером. Известным способом автоматизированная система 26 управления технологическим процессом взаимодействует с автоматическими компонентами подбункерного помещения (например, весовыми бункерами, весовыми бункерами-дозаторами, экстракторами, конвейерами и т.д.) и установкой загрузки через колошник (например, блок привода вращающегося и поворотного распределительного лотка, газоуплотнительные клапаны бункера, весовое оборудование и т.д.), как показано стрелками 27. Как изображено на фиг. 3, автоматизированная система 26 управления технологическим процессом управляет клапаном-регулятором 10 потока, обычно посредством взаимосвязанного контроллера 28 клапана. Таким образом, как схематично показано стрелкой 29, автоматизированная система 26 управления технологическим процессом обеспечивает управляющий вход, используемый в качестве установки для управления клапаном-регулятором 10 потока посредством контроллера 28.

На этапе, изображённом стрелкой 31, релевантные данные, необходимые для управления технологическим процессом, получают из записи данных, например Ьа1сй#1 временной структуры 24 данных, как изображено на фиг. 3, и отправляются на автоматизированную систему 26 управления технологическим процессом. С этой целью вторая структура 24 данных может сохраняться в памяти, внешней по отношению к автоматизированной системе 26 управления технологическим процессом, или внутренней памяти по отношению к последней, например внутри программируемого логического контроллера самой автоматизированной системы 26 управления технологическим процессом.

Что касается получения и коррекции индивидуальных характеристик клапана, определяемых партией для данной партии, например в соответствии с записью данных Ьа1сй#1, как изображено на фиг. 3, выполняются следующие этапы обработки данных:

а) определение заданного значения (до выгрузки);

б) получение требуемой установки клапана, которая соответствует заданному значению скорости потока из соответствующей индивидуальной характеристики клапана (до выгрузки);

в) определение фактической скорости потока, при которой данная партия была выгружена (после выгрузки);

г) коррекция сохранённой индивидуальной характеристики клапана, взаимосвязанной с данной партией, если необходимо, т.е. в случае обусловленного отклонения между заданным значением скоро

- 5 020217 сти потока и определённой фактической скоростью потока (после выгрузки).

Вышеназванный этап г) предпочтительно осуществляется с помощью программного модуля 32, выполненного на компьютерной системе, которая обеспечивает интерфейс человек-машина. Предпочтительно вышеназванные этапы а)-в) осуществляются на существующей автоматизированной системе 26 управления технологическим процессом, как изображено на фиг. 3. Другие осуществления этапов а)-г) либо на автоматизированной системе 26 управления технологическим процессом, либо на компьютерной системе с интерфейсом человек-машина или распределяются на обеих системах также попадают под объём данного изобретения.

В режиме коррекции характеристики клапана модуль 32 функционирует, прежде всего, на индивидуальной характеристике клапана данной партии, подлежащей выгрузке. С этой целью индивидуальные характеристики клапана кресШс УС1, ..., кресШс УС4 могут иметь любой подходящий формат исходя из структуры данных. Они могут сохраняться в форме упорядоченного множества, например типа массива пар значений скорости потока и заданных значений клапана (У₁; α₁) представляющих собой дискретизацию, которая приближается к истинной графической характеристике. Даже в более простой форме, вместо сохранения обоих значений пары, может быть достаточно сохранять единственную последовательность (упорядоченный список) заданных значений α₁ клапана (правая колонка табличного представления на фиг. 4) в виде дискретных точек или образцов, взятых на фиксированных интервалах скорости потока ~ или наоборот, так как индекс ί последовательности позволяет определять соответствующую последовательность фиксированных интервалов. В показательных целях индивидуальные характеристики клапана далее рассматриваются в форме индексируемого массива пар (У₁; α₁), как изображено на фиг. 4, на котором скорость потока выражена в фиксированных этапах ^{= _} / например

0,05 м³/с, в то время как другие подходящие формы оцифровывания характеристики считаются находящимися в объеме защиты изобретения.

Предпочтительными вариантами осуществления вышеназванных этапов а)-г) являются следующие.

а) Определение заданного значения скорости потока.

До выгрузки данной партии заданное значение У_к скорости потока обычно вычисляют делением чистого веса партии на заданное время выгрузки всей партии, результат умножают на среднюю плотность этой партии (для объёмных скоростей потока). Чистый вес обычно определяют с помощью подходящего весового оборудования бункера, например, как раскрыто в патентах США № 4071166 и 4074816. Автоматизированная система 26 управления технологическим процессом, с которой соединено весовое обо рудование, вводит результаты взвешивания или вычисленное заданное значение скорости потока в модуль 32, как показано стрелкой 33. Заданное время выгрузки соответствует времени, необходимому распределительному устройству для завершения желаемой модели загрузки. Это время предварительно задают посредством вычисления, например, в функциональной зависимости от длины желаемой модели загрузки и скорости перемещения лотка. Заданное время выгрузки и средняя плотность включены в виде данных в соответствующей записи данных, например Ьа1с11#1 временной структуры 24 данных, и вводятся в автоматизированную систему 26 управления технологическим процессом в соответствии со стрелкой 31 или в модуль 32 в соответствии со стрелкой 35 в зависимости от того, где осуществляется этап а).

б) Получение требуемой установки клапана из индивидуальной характеристики клапана.

Для выгрузки данной партии индивидуальная характеристика клапана, например кресШс УС1 для Ьа1с11#1 на фиг. 3, как сохранено на настоящий момент, вводится в модуль 32 согласно стрелке 35. Определив заданное значение скорости потока (см. раздел а) выше), необходимую установку α клапана, которая соответствует заданному значению У_к скорости потока, получим из индивидуальной характеристики клапана данной партии посредством линейной интерполяции, как наилучшим образом показано на фиг. 4, 5.

Более конкретно, смежные значения У₁; У₁₊₁ в индивидуальной характеристике клапана, между которыми содержится заданное значение У_к скорости потока, определяют согласно неравенству:

и используются в сочетании с их взаимосвязанными заданными значениями α₁, α₁₊₁ клапана для интерполяции требуемого заданного значения α клапана согласно уравнению

где ί определено так, что ^0,1 - ^{а а,_|}.

Например, со значениями, как показано на фиг. 3 (для предварительно заданной характеристики С клапана), и округлением результата до точности 0,1° требуемый угол раскрытия в качестве установки клапана для заданного значения скорости потока 0,29 м³/с по уравнению (2) является α=29,5°.

Перед началом выгрузки данной партии модуль 32 выводит требуемую установку α клапана, определённую из уравнения (2), в автоматизированную систему 26 управления технологическим процессом,

- 6 020217 как обозначено стрелкой 37. В свою очередь, автоматизированная система 32 управления технологическим процессом выводит требуемую установку α клапана в форме подходящего сигнала в виде управляющего входа (контрольное заданное значение клапана) в контроллер 28 для управления клапаном 10 управления (см. стрелку 29).

в) Получение фактической средней скорости потока.

После того как партия выгружена, становится известно фактическое время, необходимое для выгрузки (например, с помощью весового оборудования или других подходящих датчиков, таких как вибрационные трансмиттеры) , так что подобно определению заданного значения скорости потока может быть определена фактическая средняя скорость потока, при которой была выгружена данная партия согласно

где V _геа1 - фактическая средняя скорость потока;

А - совокупный чистый вес партии, например, как получено от весового оборудования, соединённого с автоматизированной системой 26 управления технологическим процессом;

р_ауд - средняя плотность партии (например, полученная из записи данных согласно стрелке 35) и

1_геа1 - время, которое фактически занимает выгрузка данной партии.

Результат V _геа1 вводится в модуль 32 согласно стрелке 33, если этап в) осуществляется на автоматизированной системе управления технологическим процессом.

г) Корректировка индивидуальной характеристики клапана, взаимосвязанной с данной партией.

После того как партия полностью выгружена, фактическую скорость ν_Γ(!α1 потока сравнивают с заданным значением V, скорости потока. В случае обусловленного отклонения (рассогласование) между ними, считается необходимой корректировка индивидуальной характеристики клапана для того, чтобы постепенно минимизировать такое отклонение по последующим выгрузкам идентичных партий, например согласно записи данных Ьа1е11#1. Другими словами, такая коррекция приводит к постепенной регулировке скорости потока до желаемого заданного значения. Такая коррекция является основной функцией модуля 32 и предпочтительно осуществляется следующим образом.

Разницу между заданным значением скорости потока и фактической скоростью потока вычисляют по формуле

ДЙ = Й,-К^ (4)

Обусловленное отклонение считается появившимся в случае, если абсолютное значение полученной разницы согласно формуле (4) соответствует неравенству

где Т₁ - максимальный коэффициент допуска, используемый для установки максимального отклонения, за пределами которого не осуществляется коррекция; и

Т₂ - минимальный коэффициент допуска, используемый для установки минимального отклонения, требуемого для осуществления коррекции индивидуальной характеристики клапана.

В случае отклонения Ι^Δ И ^> предпочтительно интерфейсом человек-машина формируется сигнал тревоги для обозначения ненормальных условий. Подходящими значениями могут быть, например, Т₁=0,2 и Т₂=0,02.

Хотя коррекция значений скорости потока и поддержание заданных значений клапана (в качестве интервалов выборки) теоретически возможны, считают предпочтительным осуществлять коррекцию заданных значений клапана, наряду с поддержанием неизменённых значений скорости потока. Кроме того, для поддержания согласованной характеристики коррекция предпочтительно осуществляется путём регулировки всех отдельных заданных значений α₁ клапана последовательности посредством применения соответствующего поправочного члена к каждому заданному значению α₁ клапана. Предпочтительно соответствующий поправочный член определяется с помощью функциональной зависимости, выбранной для увеличения с фактическим отклонением Δν и для уменьшения с разницей, предпочтительно с расстоянием, исходя из индекса последовательности, между заданным значением клапана, подлежащим коррекции, и заданным значением клапана, которое приблизительно равно или равно требуемому заданному значению клапана. Соответственно, величина поправочного члена будет варьироваться в соответствии с Δν, в то время как она будет меньше, чем больше удалённое заданное значение, подлежащее коррекции из требуемой установки α клапана, как определено уравнением (2). В предпочтительном варианте осуществления этот поправочный член определяется следующим образом.

- 7 020217

Для требуемой установки α клапана скорректированное заданное значение клапана, которое требуется для достижения требуемой скорости потока, равно а' = а + Δα (6) где

Δα = (7)

V — V %+1 ^у ₁ с использованием записей уравнений (2) и (4).

Соответственно, соответствующий поправочный член С_п для каждого заданного значения α_η клапана определяется следующим образом:

Δα„ ( Ν — η А х, ν-ί-ι) *

Δα, (п-1) а_и >а, η > ΐ (3>

а_я<а_уп<1 где

Соответствующий поправочный член С_п, полученный из уравнения (8), затем применяют к каждой установке клапана данной индивидуальной характеристики клапана:

где α'_η - скорректированное заданное значение клапана;

α_η - текущее рассматриваемое (не скорректированное) заданное значение клапана в последовательности;

Г_п - соответствующая средняя скорость потока согласно текущей (не скорректированной) характе ристике;

- обозначает индекс последовательности, так что αι<α<αι₊₁;

N - общее количество значений в индивидуальной характеристике клапана (длина последовательности);

N - индекс последовательности (положение в последовательности согласно таблице фиг. 4) и

К! - постоянный коэффициент усиления, определяемый пользователем, который позволяет предотвратить перерегулирование (неустойчивость) посредством ограничения поправочного члена Сп предпочтительными значениями 5>К₁>2.

Предпочтительно коррекция ограничена согласно

α.+С, <а„,

а.+С. >а^ (11) где а_т111 и а_тах являются минимально и максимально допустимыми установками клапана соответственно.

Ясно, что другие подходящие функциональные зависимости могут быть использованы для вычисления поправочного члена С_п, значение которого увеличивается с увеличением фактического отклонения Δν и уменьшается с увеличением разницы между установкой клапана, подлежащей коррекции α_η и требуемой установкой α клапана.

Предпочтительно на следующем этапе модуль 32 обеспечивает, что последовательность заданных значений клапана увеличивается строго монотонно, например посредством выполнения программной кодовой последовательности следующим образом (псевдокодом):

ΕΟΚρΙ ΐοΝ-1

УУН1ЕЕ <*' ΤΗΕΝ <ι =«; +θ·ΐ’ \νΕΝϋ

ΝΕΧΤ] посредством чего заданное значение клапана, которое меньше или равно заданному значению клапана,

- 8 020217 которое предшествует в последовательности, увеличивается до тех пор, пока не будет достигнуто строго монотонное увеличение с тем, чтобы обеспечить положительный наклон кривой характеристики.

После завершения вычислений модуль 32 корректирует каждое из заданных значений клапана индивидуальной характеристики клапан, заменяя α_η на α'_η для п=1, ..., N. На фиг. 6 изображён возможный результат коррекции, как установлено выше с помощью кривой, обозначенной сплошной линией, представляющей собой первоначальную, не скорректированную индивидуальную характеристику клапана, и кривой, обозначенной прерывистой линией, представляющей собой скорректированную индивидуальную характеристику клапана, основанную на паре значений скорости потока и заданных значениях (Уц αι) клапана.

Примерная запрограммированная последовательность в псевдокоде для осуществления вышеназванных коррекционных вычислений выглядит следующим образом.

Последовательность.

Спагас1епз11с πονν сигуе соггес1юп

-ЬеГоге спзспагеше-Рта таех Ьеюху уаше т спагас1епз11с сигуе

1г V ,_р ^(„Р1о\уга1е зефот! Ф а - Се(А1рпа( К™ )

Ма1спаЮа1е8Р = а

Ма1епаЮа1е8Р А = ЫитЪег οι голуз οί спагас1епз11с сигуе

Оо соггесДоп п еггог 18 Ьеуопа 1о1егапсе

Ьаз1Р1о\у = Р1одуга1е зефот!

г1ол¥га1е зефот! =

-апег спзспагете—

1г ВЕТ гезипз !гапзт1йеа= 1 ΤΗΕΝ

- 9 020217

ΝΕΧΤ η „Ιο ανοΐά пе§аНуе тсНпайоп οί 1Ье соггес1е<1 скагас1епз11с сигуе“

ΕΟΚ η = 2ΎΟ N

ХУШЬЕ СоггесЬебсигуСп - Соггес1е(1сигуе_п.1 < 0

Соггес1ес1сигуеп = Соггес1ес1сигуе_п + 0,1

ΧΥΕΝϋ

ΝΕΧΤ η

ЕЬ8Е1Г |а и| > Т₂ ΤΗΕΝ

ΚΕΤυΚΝ МЕ88АСЕ ,,ΡΙονν га1е сШТегепсе 1оо по соггесйоп”

ЕЬ8Е

ΚΕΤυΚΝ МЕ88АСЕ ,,ΡΙοχν га!е сНй'егепсе Юо 8та11 “* по соггесйоп”

ΕΝΟ ΙΕ

ВЬТ гезикз (гапзтШес! =

ЕЬ8Е

Ехк 8Εζ)υΕΝϋΕ

ΕΝϋ ΙΕ

Функции.

ЕипсНоп Се(А1рЬа ( у ) = 1

ΙΕ ΚοΟΤΗΕΝ

ΧΥΗΙΕΕ ν_ι <ν “Ρίοννга1еννίΐΗίηάεχΐοίЛесЬагасЬепзйссигуе<ΡΙο\νга1е

8είροϊηί“ ϊ = ί+1 \¥ΕΝϋ ΐ = ί- 1

Се(А1рЬа = α, + (Ё - Τ,) · (Τ+ι ~Κ)

ΕΝΠ ΙΕ

Εηΰ Еипсйоп

После того как коррекция выполнена, модуль 32 возвращает полученную скорректированную индивидуальную характеристику клапана, как показано стрелками 39 на фиг. 3. Этот выход используют в режиме коррекции характеристики клапана для обновления индивидуальной характеристики клапана, сохранённой в текущий момент для рассматриваемой партии, например зрееШе УС1 для партии #1. Посредством повтора вышеуказанной процедуры для каждой партии цикла загрузки и при каждой выгрузке соответственно соответствующая скорость потока постепенно (после каждой выгрузки) регулируется до желаемого заданного значения скорости потока. Кроме того, с помощью обновлённой индивидуальной характеристики клапана в структуре 24 данных также обновляется соответствующая индивидуальная характеристика клапана, сохранённая в структуре 22 данных интерфейса человек-машина, как обозначено с помощью идентификатора партии (Ьа!еИ#1) и идентификатора набора параметров (гее1ре по: X), как обозначено стрелкой 41 на фиг. 3. Таким образом, уменьшаются или устраняются отклонения скорости потока при будущих применениях того же набора параметров (не происходит последующей инициализации согласно стрелкам 23, как только было выполнено обновление согласно стрелке 41 для данного набора параметров).

Хотя режим коррекции характеристики клапана, как описано выше, относится к единственной индивидуальной характеристике клапана на партию, ясно, что в случае установки с несколькими бункерами сохраняется для каждой партии соответственно и корректируется специально предназначенная индивидуальная характеристика клапана для каждого клапана-регулятора потока, если используется соответствующий клапан-регулятор потока. Эквивалентно, идентичные партии материала, т.е. партии, имеющие идентичный желаемый вес, состав материала и расположение, как получено из автоматизированного подбункерного помещения, считаются разными партиями всякий раз, когда они хранятся в разных бункерах установки, состоящей из нескольких бункеров.

- 10 020217

Согласно предпочтительному варианту осуществления режим коррекции характеристики клапана, описанный выше, первоначально осуществляется во время нескольких циклов загрузки для обеспечения надёжных индивидуальных характеристик клапана. После этого эти характеристики используются в регулировке скорости потока согласно последующему второму рабочему режиму, который будет подробно описан ниже. Другие подходы к получению характеристик клапана для применения во втором рабочем режиме, например использование предварительно заданных характеристик клапана без коррекции, также попадают под объём изобретения.

Режим выгрузки при регулируемой диафрагме (УЛЭ).

В этом разделе, со ссылкой на фиг. 7, 8, описывается предпочтительный режим регулировки скорости потока согласно изобретению, далее именуемый УЛЭ-режимом.

Как изображено с помощью табличного представления структуры 42 данных на фиг. 8 (см. идентификатор 'ΎΑΌ 8С1 1, ..., УЛЭ 5С1 4), соответствующий набор данных сохраняется для каждой партии, возникающей в цикле загрузки. Каждый набор УЛЭ 5С1 1, ..., УЛЭ 5С1 4 содержит несколько установок клапана, при этом каждая установка клапана взаимосвязана с иным этапом в процессе выгрузки соответствующей партии.

Ясно, что процесс выгрузки любой данной партии можно разделить на разные последовательные этапы, при этом каждый соответствует иному рабочему состоянию распределительного устройства, которое управляет распределением шихтового материала во время выгрузки согласно желаемой модели распределения. Прежде всего, и наиболее предпочтительно, каждый этап соответствует иному положению поворота, т.е. наклону распределительного лотка загрузочного устройства. Альтернативно, процесс выгрузки можно разделить на последовательные этапы, которые соответствуют полному обороту распределительного лотка или любому другому параметру, относящемуся к желаемой модели выгрузки. Разные этапы, для которых набор, например УЛЭ 5С1 1, включает в себя взаимосвязанную установку клапана, могут быть определены с помощью параметров загрузки через колошник (колонка ВЬТ), предусмотренных в структуре 24 данных для соответствующей партии.

Следовательно, набор УЛЭ 5С1 1, ..., УЛЭ 5С1 4 представляет собой временную последовательность установок регулируемого клапана, используемых подряд во время выгрузки данной партии для функционирования клапана-регулятора 10 потока в синхронизации с рабочими состояниями распределительного устройства. Даже если и изображено посредством отдельной структуры 42 данных, наборы УЛЭ 5С1 1, ..., УЛЭ 5С1 4 могут сохраняться в любой подходящей форме, отдельно или как часть другой структуры данных, например структуры 24 данных в памяти для хранения данных, например в несохраняющей памяти компьютерной системы типа РС, осуществляющей интерфейс человек-машина программируемого логического контроллера автоматизированной системы 26 управления технологическим процессом.

В случае применения клапана-регулятора 10 потока, изображённого на фиг. 1 типа, установки клапана обычно представляют собой значения α угла, как используется в показательных целях далее. Наборы нескольких установок клапана могут сохраняться в любом подходящем формате, например в виде массива данных фиксированной длины, длина массива соответствует количеству возможных дискретных положений лотка, с элементами массива, определяемыми только для тех положений лотка, которые используются при выгрузке соответствующей партии. Используемые положения лотка могут быть определены, например, с помощью структуры 24 данных.

Для выгрузки данной партии в УЛЭ-режиме система 26 управления использует соответствующий набор установок клапана УЛЭ 5С1 1, ..., УЛЭ 5С1 4 для управления клапаном-регулятором 10 потока, как изображено стрелками 29 на фиг. 8. Более конкретно, система 26 управления управляет клапаномрегулятором 10 потока при постоянном отверстии клапана (т.е. диафрагме клапана) во время каждого иного этапа выгрузки согласно взаимосвязанной установке клапана. Однако в отличие от режима коррекции первоначальной характеристики клапана, во время выгрузки партии отверстие клапана может изменяться от этапа к этапу, например от одного положения поворота лотка к другому положению поворота лотка в соответствии с установками взаимосвязанного клапана. Поэтому установка клапана может изменяться каждый раз при изменении рабочего состояния распределительного устройства, например положения поворота распределительного лотка. С другой стороны, в отличие от подхода, предложенного в ЕР 0204935, во время выгрузки не осуществляется онлайнового управления с обратной связью установки клапана.

В действительности, в УЛЭ-режиме система 26 управления определяет фактическую среднюю скорость потока, при которой шихтовой материал выгружается во время каждого этапа соответственно, например, с помощью весового оборудования бункера, соединённого с системой 26 управления для последующей офлайновой коррекции взаимосвязанных установок клапана, как будет показано ниже.

Обработка данных в УЛЭ-режиме включает в себя следующие основные аспекты:

ί) инициализация/обновление установок клапана набора, сохранённого для данной партии в функциональной зависимости от требуемого заданного значения скорости потока;

ίί) коррекция установок клапана набора, сохранённого для данной партии в режиме офлайн, главным образом в функциональной зависимости от фактической средней скорости потока, определённой

- 11 020217 для каждого взаимосвязанного этапа.

Согласно изображённому на фиг. 8 варианту осуществления модуль 32 сконфигурирован для осуществления вышеназванных этапов. Другие осуществления в равной степени находятся в рамках объёма изобретения. В предпочтительном варианте осуществления для выполнения следующих этапов ί) и ίί) модуль 32 использует индивидуальные характеристики клапана кресШс УС1, ..., кресШс УС4 структуры 24 данных, как получено из операции в режиме коррекции характеристики.

Обычно этап ί) осуществляется до выгрузки данной партии и при необходимости только в начальной стадии или в случае изменения заданного значения скорости потока. Этап ίί) обычно осуществляется после выгрузки данной партии. Предпочтительные осуществления вышеназванных этапов ί), ίί) выглядят следующим образом:

ί) инициализация/обновление установок клапана.

В УАЭ-режиме до выгрузки данной партии цикла загрузки следующие данные поставляются, например, на модуль 32:

предыдущее заданное значение Е_ЪАЗТ скорости потока используется для предшествующей выгрузки (если таковая имеется) данной партии, например предоставлено согласно стрелке 41 из системы 26 управления, требуемое заданное значение У_ЗР скорости потока, подлежащее использованию для выгрузки данной партии, например рассчитанное, как показано выше для этапа а), и предоставленное согласно стрелке 41, индивидуальная характеристика клапана, например кресШс УС1 данной партии, как сохранено в структуре 24 данных, предоставлена, как показано стрелкой 43, набор установок клапана, например УАЭ ке! 1, сохранённый для данной партии, как показано стрелкой 45.

До первой выгрузки данной партии в УАЭ-режиме инициализируется её соответствующий набор установок клапана (например, УАЭ ке! 1). С этой целью установка клапана определена для каждого этапа в выгрузке, например для каждого используемого положения поворота, как получено из структуры 24 данных. Все эти установки клапана затем инициализируются в установку клапана, которая соответствует требуемому заданному значению У_ЗР скорости потока в соответствии с характеристикой клапана (например, кресШс УС1), индивидуальной для данной партии, предпочтительно полученной согласно описанному выше режиму коррекции характеристики клапана.

При последующих выгрузках в УАЭ-режиме любое значительное изменение требуемого в текущий момент заданного значения У_ЗР скорости потока относительно предыдущего заданного значения У_ЪАЗТ скорости потока предпочтительно запускает обновление каждой из установок клапана из набора, сохранённого для данной партии. С этой целью абсолютная разность между предыдущим заданным значением скорости потока и заданным значением для следующей выгрузки рассчитывается и сравнивается с предварительно заданным допустимым отклонением согласно

где Т₃ - обычно допустимое отклонение, определяемое пользователем, которое предварительно задается, например, с использованием интерфейса человек-машина.

Если неравенство (12) является удовлетворительным, обновлённое значение для каждой установки клапана набора, сохранённого для данной партии, рассчитывают следующим образом:

^а, = «о, +Δ«, (13)

АУ ~ ~ где α - обновлённая установка клапана (например, угол открытия клапана-регулятора 10 потока) для этапа ί, например, для положения ί лотка;

α_0>ί - предыдущая установка клапана для этапа ΐ;

Δα_ί - поправочный член для этапа ΐ;

Уь_АЗТ - предыдущее заданное значение скорости потока;

У_ЗР - требуемое заданное значение скорости потока (для следующей выгрузки);

ΔУ - отклонение скорости потока между требуемым заданным значением скорости потока и предыдущим заданным значением скорости потока.

Значение поправочного члена Δα_ί определяется как соответствующее отклонению ΔУ у скорости потока на основании индивидуальной характеристики клапана, которая взаимосвязана с данной партией, подлежащей выгрузке. Как изображено на фиг. 8, обновление предпочтительно осуществляется следующим образом.

Характеристика клапана используется для определения первой скорости У_1>1, которая соответствует предыдущему сохранённому заданному значению α_0>ί скорости потока, посредством линейной интерполяции согласно

- 12 020217 (V -V ) ^=Е, + («₀,-«,)·^--А (14) где ί обозначает индекс последовательности характеристики клапана, так что α₁<α_0>1<α₁₊₁, как изображено на фиг. 8.

Вторая скорость У₂ потока определяется как сумма первой скорости У₁,₁ потока и отклонения ДУ заданного значения согласно

где отклонение ДУ заданного значения может быть положительным или отрицательным.

На фиг. 8 дан пример для Δ'>0.

Вторая установка α_2>ί клапана, которая соответствует второй скорости У_2>1 определяется посредством линейной интерполяции согласно (16) . (а.,, -а,) а_г, = а. + —/ ' ^{7 7 7} (1%-И,) где _) обозначает индекс последовательности характеристики клапана, так что у<Й_2>1<Й_М, как изображено на фиг. 8.

Затем, с использованием второй установки α_2>1 клапана определяют поправочный член Δα, для обсуждаемой установки клапана согласно

Другими словами, принимая во внимание уравнения (13) и (17), установка α, клапана обновляется и становится равной второй установке α_2>1 клапана. Ясно, что обновление установки клапана в функциональной зависимости от требуемого заданного значения скорости потока предпочтительно осуществля ется модифицированием предыдущего угла раскрытия α_0>1 для каждого этапа посредством локального отклонения Δα„ которое соответствует отклонению заданного значения скорости потока согласно индивидуальной характеристике клапана, см. фиг. 8.

Предпочтительно обновлённые установки клапана ограничены согласно

них

α.,. +Δα, <

α_ΒΒ<α^+Δα, <а„_и,, (18)

где а_т1П и а_тах являются минимально и максимально допустимыми значениями клапана соответственно, и далее предпочтительно согласно

_ 5+ Δα, < а а+Δα, <α+^,

Λ - 5', α„, +Δα. >α+^ (1θ) где ^α - среднее значение установки клапана среди всех установок клапана набора и

8ι - предварительно заданный, обычно определяемый пользователем предел ширины диапазона для обеспечения того, что каждая обновлённая установка клапана находится в пределах предварительно заданного диапазона около среднего значения.

Инициализация и обновление установок клапана для каждого этапа, как описано выше, является предпочтительным, но вспомогательным аспектом регулировки скорости потока согласно изобретению, так как он может и не потребоваться в случае, если неизменяемое заданное значение скорости потока взаимосвязано с каждой партией цикла загрузки. Ключевой аспект регулировки скорости потока согласно изобретению соответствует вышеназванному этапу и) коррекции установок клапана, который выполняется следующем образом:

и) коррекция установок клапана.

В νΛΌ-режиме каждая установка из набора установок клапана, сохраняемых для данной партии, корректируется в режиме офлайн соответственно. Коррекция установки клапана, главным образом, зависит от фактической средней скорости потока, определённой для взаимосвязанного этапа. Предпочтительный режим коррекции осуществляют следующим образом.

- 13 020217

Для коррекции установок клапана после выгрузки предусмотрены следующие данные:

заданное значение У_8Р скорости потока используется для выгрузки данной партии, например направляется в модуль 32 посредством автоматизированной системы 26 управления технологическим процессом согласно стрелке 41;

фактические средние значения скорости У_Ас1;1 потока, определяемые для каждого этапа ΐ в выгрузке, прежде всего для каждого положения наклона лотка, например, направляются в модуль 32 посредством автоматизированной системы 26 управления технологическим процессом;

индивидуальная характеристика клапана, например кресШс УС1 данной партии, сохраняется в структуре 24 данных и поставляется в модуль 32, как показано стрелкой 43;

набор установок клапана, например УАЭ 5е1 1, сохраняемый в текущий момент для данной партии, как изображено стрелкой 45.

Фактическая средняя скорость У_Ас1;1 потока для каждого этапа ΐ определяется после того, как данная партия была полностью выгружена или после завершения данного этапа выгрузки. Эти фактические средние значения скорости потока определяются любым подходящим способом, например аналогично вычислению скорости потока, описанному выше для этапа б), т.е. посредством автоматизированной системы 26 управления технологическим процессом с помощью подсоединённого весового оборудования.

С помощью установленных фактических средних значений скоростей У_Ас1;1 потока определяют отклонение скорости потока (погрешность скорости потока) для каждого этапа ΐ соответственно согласно

Коррекция для любой данной установки клапана осуществляется в случае, если абсолютное значение отклонения скорости потока для взаимосвязанного этапа превышает предварительно заданное допустимое отклонение согласно неравенству

где Т₄ - обычно допустимое отклонение, определяемое пользователем, которое предварительно за дается, например, помощью интерфейса человек-машина.

Для того чтобы регулировать скорость потока во время последующей выгрузки данной партии до требуемой скорости потока, каждая установка клапана, для которой действует неравенство, корректируется в режиме офлайн согласно

где α'_ΐ - скорректированная установка клапана;

α_ΐ - сохранённая в настоящее время установка клапана, взаимосвязанная с этапом ΐ;

Δα_ΐ - поправочный член, устанавливаемый для каждого этапа ΐ соответственно;

К₂ - обычно определяемая пользователем, предварительно заданная константа для предотвращения перерегулирования, где К₂ предпочтительно такое, что К₂ >2.

Предпочтительно поправочный член Δα_ΐ, для каждого этапа ΐ устанавливается с использованием линейной интерполяции на характеристике клапана, индивидуальной для данной партии, схожим образом с поправочным членом, как описано выше. Однако значение отклонения Δν_ΐ скорости потока будет обычно различным для каждого этапа ΐ. Со ссылкой на фиг. 8 коррекция предпочтительно осуществляется следующим образом.

Характеристика клапана используется для определения первой скорости У₁₄ потока, которая соответствует сохранённому нескорректированному заданному значению α_ΐ скорости потока посредством линейной интерполяции согласно

Г , -V

Γ_υ=Ε_{1 +} (α,-α,)·-^---(23) («_н] -«,) где ί обозначает индекс последовательности характеристики клапана, так что α₁<α₁<α_{1 +1}, как доказано на фиг. 8.

Затем определяется вторая скорость У_2Л как сумма первой скорости У₁₄ потока и отклонения Δν_ΐ скорости потока для взаимосвязанного этапа ΐ согласно + (24) где отклонение ΔУ заданного значения может быть положительным или отрицательным.

Вторая установка α_2>ΐ клапана, которая соответствует этой второй скорости У₂,_ь затем также определяется посредством линейной интерполяции согласно

- 14 020217 κ <ν_2ι <г,_+] где _| обозначает индекс последовательности характеристики клапана, так что и а < а_?, < а,,. , _о ι г/ /+1, _как показано на фиг. 8.

Поправочный член Δα( в режиме офлайн для рассматриваемой установки клапана, т.е. для этапа ΐ, затем определяется с использованием второй установки а_2д клапана формулы (16) согласно = “г.. - а, = а, + (Й_2/ - V,) - а₍ (26)

Для каждого этапа ΐ, на котором происходит значительное отклонение скорости потока, т.е. для которого действует неравенство (21), взаимосвязанная нескорректированная установка α( затем корректируется посредством применения соответствующего поправочного члена Δα( согласно уравнению (22).

Подобно уравнениям (18) и (19), коррекция установок клапана является предпочтительно таковой, что каждая скорректированная установка α' ограничена согласно

		Δα,
	Δα, α, +—-	Δα,	(27)
		Δα, - >α-«

где а_т1П и а_тах - минимально и максимально допустимые установки клапана соответственно, и далее предпочтительно согласно

Примерная запрограммированная последовательность в псевдокоде для осуществления, как описано выше в разделе ίί), выглядит следующим образом:

ΙΕ ВЬТ Γβδίιΐίδ ЧапяшЩеб = ТВЫЕ ΤΗΕΝ

ГОК ί = 1 ТО питЬег оГ ίί1ΐίη§ ροδίΐίοηδ

ΙΓ г, о ΑΝϋ /, о 0 ΤΗΕΝ „I, йте δρεηΐ οη сйи1е ροδίίΐοη ΐ”

Δ И, = - И,_>ас(1ю/, У_{1 ас1иа1} ίδ 1Ье ас1иа1 Ποχν га1е Гог сЬи1е ροδίίΐοη I

ΙΓ |δ^|>^4 ΤΗΕΝ

Δα, =ΓυΝΟΤΙΟΝ ЯееигпОе11аА1рЬа(а,,АГ,)

- 15 020217 , Δα.

α, = а, + —ЕЬ8Е α’ = α,

ΕΝϋΙΕ

ΕΝϋ ΙΕ

ΝΕΧΤ ΐ ^α - Ке1игпАуега§еАп§1е(^а 0,питЪег οΓ Ιΐΐΐίηβ розШопз)

ГОК ί = 1 ТО питЬег οί ίΐΐύπβ розйюпз а, = МСАп§1еЬ1тЙ8(^а:1»^а , СЬШеРозйюпизед, ^атах, ^а _т, 8])

ΝΕΧΤ ΐ

УкАЗТ ⁼ ^8Р

ВЬТ гезикз 1гапзтй1ес1 = ЕАЬ8Е

ΕΝϋ ΙΓ

Функции.

ΓϋΝΟΤΙΟΝ Ке<игпВеНаА1рИа(«ЛИ) ί=1 \УН1ЕЕ «Сип-е, < « ΐ = ΐ+1 λΥΕΝϋ = 7-7 (^аСигуе,1+\ ~^аСигуе,У) ν₂ = И/ + ΔΕ ΐ=1 \¥Н1ЬЕ Е_Сил,_е./< У₂ = 7 + 7 λΥΕΝϋ ί = ΐ - 1 ~ ₁ ΖΓΖ ΤΖ λ (^Сипт,1+1 ^Си/те,/) _

Ке(игпОекаА1рЬа = ^ас«п>_£,< + И₂ ~ ~ ~ ^а

V Ситг.1+1 'Сипе,/)

ΕΝΙ) ΡϋΝΟΠΟΝ

- 16 020217

ΕυΝΓΤΙΟΝ МСАп§1еЫтЙ8(^а’^а > СЬШеРозйюпизей, ^атах Α™ >·^ι) ΙΕ СЬи1еРо8Йюпизес1 о 0 ΤΝΕΝ

МСАпДеЫтйз = ^а

- ⁵\

ΙΡ α>α + — - _ΤΗΕΝ

МСАп£1е1лтЙ8 = ^а + —

ΕΝϋ ΙΕ

Н? а <аΤΗΕΝ

МСАп£1е1Лп1Й8 = ^а ~ —

ΕΝΙ) ΙΓ

ΙΕ « > а_{тах Τ}ΗΕΝ

МСА粒ЫтИ$ - ^атах

ΕΝΟ ΙΕ

ΙΕ « < «пил ΤΗΕΝ

МСАп§1е1ЛтЙ8 = ^атт

- 17 020217

ΕϋΝΟΤΙΟΝ СеШрЬа(Г) ί = 1

ΙΕ _ΓοθΤΗΕΝ λΥΗΙΕΕ ν\ < V ,,ΡΊον/ га1е \νΐ± ίηάεχ ί ο£ 1Ье сЬагас1еп8Йс сигуе <Ρ1οα га1е

8είροϊηί“ = 14-1 λ¥ΕΝϋ ί = ί- 1

Се1А1рИа = α, + (Г - Ё,) · (Κ₊. ~Κ)

ΕΝϋ ΙΕ

ΕΝϋ ΕυΝΟΠΟΝ

Подобным образом примерная программная последовательность в псевдокоде для осуществления обновления, как описано выше в разделе 1), выглядит следующим образом:

ΙΕ ν_3Ρ * ΤΗΕΝ („Р1оууга1е δείροίηΐ ^ = У_5Р-У_Ш1

РОК ϊ = 1 ТО питЬег о Г ύ1ΐϊη§ ροδίύοηδ

ΙΓ1_Г о ΑΝϋ 0 о 0 ΤΗΕΝ „Ц Ьте 8реп1 оп сЬи1е ροδίΐίοη 1”

ΙΕ «ο,₍ = ΟΚ «ο,ι = Ο ΤΗΕΝ «1=СеШрЬа(Р_5/3)

ЕЬ8Е

ΙΕ |δε|>7; _ΤηεΝ ^α, - ^αο,ι+ Ке(игпВекаА1рЬа(«о,<»^дП

ЕЬ8Е «, = «0,ι

ΕΝΒΙΕ

ΕΝϋ ΙΕ

ЕЬ8Е α, =·”'

ΕΝϋ ΙΕ

ΝΕΧΤ ί ^α = Ке1игпАуега£еАп£1е(«0’ питЬег οΓ Ιΐΐΐΐηβ ροδΐΐίοηδ)

ΕΟΚ ϊ = 1 ТО питЬег ο£ Ιϊΐίίηβ ροδϊύοηδ

Хотя νΆΌ-режим, как описано выше, относится к единственному набору установок клапана на партию, ясно, что в случае установки с несколькими бункерами независимый набор установок клапана для каждого клапана-регулятора потока сохраняется для каждой партии соответственно.

Подводя итог вышесказанному, регулировка скорости потока согласно вышеприведённому νΆΌрежиму изменяет отверстие клапана во время выгрузки партии, не прибегая к необходимости онлайнового управления с обратной связью. После того как партия выгружена, фактическое среднее значение скорости потока на каждом этапе, например при каждом положении лотка, сравнивают с первоначально запрошенным заданным значением скорости потока. После каждой выгрузки диафрагму клапана постепенно регулируют для каждого этапа, если необходимо, чтобы достичь желаемого заданного значения скорости потока для каждого этапа. Для каждого этапа во время выгрузки проходное отверстие заслонки для материала является постоянным, но может изменяться от этапа к этапу, например, в соответствии с иными положениями лотка. Для того чтобы обеспечить идеальные результаты коррекции в νΆΌрежиме, предпочтительно осуществляют несколько первоначальных выгрузок в режиме коррекции характеристики клапана, как описано выше.

- 18 020217

Список ссылочных обозначений.

- Клапан-регулятор потока.

- Верхний бункер.

- Поток шихтового материала.

- Дроссельная заслонка.

- Элемент канала.

- Предварительно заданные характеристики клапана.

- Структура данных для интерфейса человек-машина.

- Временная структура данных для управления технологические процессом.

- Автоматизированная система управления технологическим процессом.

- Контроллер клапана.

- Программный модуль/

Ьа1сй# 1, ..., Ьа1сй#4 - Идентификатор записи данных партии.

кресШс УС1, ..., кресШс УС4 - Индивидуальная характеристика клапана.

23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41 - Стрелки, обозначающие поток данные/сигнал (фиг. 3).

- Структура данных наборов УЛЭ.

27, 29, 41,43, 45 - Стрелки, обозначающие поток сигнал/данные (фиг. 7).

Claims (14)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ регулировки скорости потока шихтового материала в процессе загрузки шахтной печи, в котором партии шихтового материала выгружают в печь из верхнего бункера с использованием клапанарегулятора потока, взаимосвязанного с верхним бункером для управления скоростью потока шихтового материала, подаваемого к распределительному устройству для управления распределением шихтового материала внутри печи, при этом каждая партия представляет собой количество шихтового материала, которое промежуточно хранится в верхнем бункере для загрузки в печь, при этом способ содержит следующие этапы:

   сохранение соответствующего набора из нескольких установок клапана для каждой партии, при этом каждая установка клапана набора взаимосвязана с одним из множества последовательных этапов во время выгрузки соответствующей партии из соответствующего верхнего бункера так, что каждый из указанных этапов имеет во время выгрузки соответствующей партии соответствующие рабочие установки; на каждом этапе во время выгрузки данной партии клапан-регулятор потока имеет постоянный размер отверстия, заданный на основе соответствующей установки клапана, взаимосвязанной с данным этапом;

   определение фактической средней скорости потока, при которой шихтовой материал выгружается во время данного этапа; и коррекция каждой из нескольких установок клапана набора, сохранённого для данной партии в режиме офлайн, исходя из фактической средней скорости потока, определённой для взаимосвязанного этапа.
2. 2. Способ по п.1, в котором коррекция каждой из нескольких установок клапана набора, сохранённого для данной партии в режиме офлайн, происходит исходя из фактической средней скорости потока, определённой для взаимосвязанного этапа, и заданного значения скорости потока.
3. 3. Способ по п.2 также содержит следующие действия перед выгрузкой данной партии:

   получение заданного значения скорости потока для данной партии;

   обновление каждой из нескольких установок клапана набора, сохранённого для данной партии, исходя из заданного значения скорости потока.
4. 4. Способ по п.2 или 3 также содержит обеспечение индивидуальной характеристики клапана для каждой партии шихтового материала, при этом каждая индивидуальная характеристика клапана взаимосвязана с одной партией и обозначает соотношение между скоростью потока и установкой клапанарегулятора потока для взаимосвязанной партии, при этом коррекция сохранённой установки клапана из набора, сохранённого для данной партии в режиме офлайн, исходя из фактической средней скорости потока, определённой для взаимосвязанного этапа, и от заданного значения скорости потока, содержит определение отклонения скорости потока между заданным значением скорости потока и фактической средней скоростью потока, определённой для взаимосвязанной партии, в случае если отклонение скорости потока превышает предварительно заданное допустимое отклонение, то определение первой скорости потока, соответствующей сохранённой установке клапана, с использованием индивидуальной характеристики клапана, взаимосвязанной с данной партией;

   определение второй скорости потока как суммы первой скорости потока и отклонения скорости потока;

   определение второй установки клапана, соответствующей второй скорости потока, с использованием индивидуальной характеристики клапана, взаимосвязанной с данной партией;

   определение поправочного члена как функциональной зависимости от разницы между второй установкой клапана и сохранённой установки клапана;

   - 19 020217 применение поправочного члена к сохранённой установке клапана для получения скорректированной установки клапана.
5. 5. Способ по п.4, в котором обновление сохранённой установки клапана набора, сохранённого для данной партии, исходя из заданного значения скорости потока содержит получение предыдущего заданного значения скорости потока, использованного для предшествующей выгрузки данной партии;

   определение отклонения скорости потока между заданным значением скорости потока и предыдущим заданным значением скорости потока, в случае если отклонение скорости потока превышает предварительно заданное допустимое отклонение, то определение первой скорости потока, соответствующей сохранённой установке клапана, с использованием индивидуальной характеристики клапана, взаимосвязанной с данной партией;

   определение второй скорости потока как суммы первой скорости потока и отклонения скорости потока;

   определение второй установки клапана, соответствующей второй скорости потока, с использованием индивидуальной характеристики клапана, взаимосвязанной с данной партией;

   использование второй установки клапана для обновления сохранённой установки клапана.
6. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором коррекция каждой из нескольких установок клапана из набора, сохранённого для данной партии, также содержит определение среднего значения установки клапана среди нескольких установок клапана из набора;

   обеспечение того, что каждая скорректированная установка клапана из набора находится в пределах предварительно заданного диапазона около среднего значения установки клапана.
7. 7. Система для регулировки скорости потока шихтового материала в загрузочной установке для шахтной печи, при этом установка содержит распределительное устройство для управления распределением шихтового материала внутри печи, верхний бункер для промежуточного хранения партий шихтового материала, подлежащих выгрузке в печь, и клапан-регулятор потока, взаимосвязанный с бункером для управления скоростью потока шихтового материала к распределительному устройству, при этом каждая партия представляет собой количество шихтового материала, которое промежуточно хранится в верхнем бункере для загрузки в печь, при этом система содержит память для хранения данных, сохраняющую соответствующий набор из нескольких установок клапана для каждой партии, при этом каждая установка клапана из набора взаимосвязана с одним из множества последовательных этапов во время выгрузки соответствующей партии из соответствующего верхнего бункера так, что каждый из указанных этапов имеет во время выгрузки соответствующей партии соответствующие рабочие установки;

   программируемое вычислительное устройство, запрограммированное для выполнения следующих действий для выгрузки данной партии:

   на каждом этапе выгрузки данной партии выполнение клапана-регулятора потока с возможностью работы при постоянном размере отверстия, заданном на основе соответствующей установки клапана, взаимосвязанной с данным этапом;

   определение фактической средней скорости потока, при которой шихтовой материал выгружается во время данного этапа; и коррекция каждой из нескольких установок клапана из набора, сохранённого для данной партии в режиме офлайн, исходя из фактической средней скорости потока, установленной для взаимосвязанного этапа.
8. 8. Система по п.7, в которой программируемое вычислительное устройство запрограммировано для коррекции каждой из нескольких установок клапана из набора, сохранённого для данной партии в режиме офлайн, исходя из фактической средней скорости потока, определённой для взаимосвязанного этапа, и требуемого заданного значения скорости потока.
9. 9. Система по п.8, в которой программируемое вычислительное устройство запрограммировано для выполнения следующих действий перед выгрузкой данной партии:

   получение заданного значения скорости потока для данной партии;

   обновление каждой из нескольких установок клапана из набора, сохранённого для данной партии, исходя из заданного значения скорости потока.
10. 10. Система по п.8 или 9 также содержит память для хранения данных, сохраняющую индивидуальную характеристику клапана для каждой партии шихтового материала, при этом каждая индивидуальная характеристика клапана взаимосвязана с одной партией и обозначает соотношение между скоростью потока и установкой клапана-регулятора потока для взаимосвязанной партии, при этом программируемое вычислительное устройство запрограммировано так, что коррекция сохранённой установки клапана из набора, сохранённого для данной партии в режиме оффлайн, исходя из фактической средней скорости потока, определённой для взаимосвязанного этапа, и от заданного значения скорости потока, содержит определение отклонения скорости потока между заданным значением скорости потока и фактической средней скоростью потока, определённой для взаимосвязанной партии, в случае если отклонение от

    - 20 020217 скорости потока превышает предварительно заданное допустимое отклонение, то определение первой скорости потока, соответствующей сохранённой установке клапана, с использованием индивидуальной характеристики клапана, взаимосвязанной с данной партией;

    определение второй скорости потока как суммы первой скорости потока и отклонения скорости потока;

    определение второй установки клапана, соответствующей второй скорости потока, с использованием индивидуальной характеристики клапана, взаимосвязанной с данной партией;

    определение поправочного члена как функциональной зависимости от разницы между второй установкой клапана и сохранённой установкой клапана;

    применение поправочного члена к сохранённой установке клапана для получения скорректированной установки клапана.
11. 11. Система по п.10, в которой программируемое вычислительное устройство запрограммировано так, что обновление сохранённой установки клапана из набора, сохранённого для данной партии, исходя из заданного значения скорости потока содержит получение предыдущего заданного значения скорости потока, использованного для предшествующей выгрузки данной партии;

    определение отклонения скорости потока между заданным значением скорости потока и предыдущим заданным значением скорости потока, в случае если отклонение скорости потока превышает предварительно заданное допустимое отклонение, то определение первой скорости потока, соответствующей сохранённой установке клапана, с использованием индивидуальной характеристики клапана, взаимосвязанной с данной партией;

    определение второй скорости потока как суммы первой скорости потока и отклонения скорости потока;

    определение второй установки клапана, соответствующей второй скорости потока, с использованием индивидуальной характеристики клапана, взаимосвязанной с данной партией;

    использование второй установки клапана для обновления сохранённой установки клапана.
12. 12. Система по любому из пп.7-11, в которой программируемое вычислительное устройство запрограммировано так, что коррекция каждой из нескольких установок клапана из набора, сохранённого для данной партии, также содержит определение среднего значения установки клапана среди нескольких установок клапана из набора;

    обеспечение того, что каждая скорректированная установка клапана из набора находится в пределах предварительно заданного диапазона около среднего значения установки клапана.
13. 13. Способ по любому из пп.1-6, в котором используют распределительное устройство, содержащее выполненный с возможностью вращения и поворота распределительный лоток, и каждому рабочему состоянию распределительного устройства во время выгрузки соответствующей партии соответствует одно положение поворота распределительного лотка.
14. 14. Система по любому из пп.7-12, в которой распределительное устройство содержит выполненный с возможностью вращения и поворота распределительный лоток и каждому рабочему состоянию распределительного устройства во время выгрузки соответствующей партии соответствует одно положение поворота распределительного лотка.