JP4992033B2

JP4992033B2 - 粉粒体のレベル制御方法および装置

Info

Publication number: JP4992033B2
Application number: JP2006022383A
Authority: JP
Inventors: 真吾杉岡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: JP2007204179A

Description

本発明は、貯蔵ホッパーから排出した粉粒体をコンベアなどの輸送手段を用いて輸送して、異なる受け側ホッパーに投入し、この受け側ホッパーに投入した後、この受け側ホッパーから下流側の設備に粉粒体を供給するための粉粒体供給設備における粉粒体のレベル制御方法および装置に関するものである。

従来の鉄鋼プロセスにおける粉粒体（石炭、コークスなど）を原料とする処理設備（高炉など）に、原料である粉粒体を投入する方法としては、第１の貯蔵ホッパー（以下、第１ホッパーと称する）から切り出した粉粒体をコンベヤを用いて輸送して、下流側の第２の貯蔵ホッパー（以下、第２ホッパーと称する）に投入し、この第２ホッパーに投入した粉粒体をさらに下流側の処理設備に供給するという方法を通常とっている。この際、第１ホッパーから定量を切り出す第１の原料排出装置（以下、第１排出装置と称する）により一定量（一定重量）の粉粒体を切り出し、コンベヤにより第２ホッパーに輸送し、さらに第２ホッパーから第２の原料排出装置（以下、第２排出装置と称する）により下流側の処理設備に粉粒体を供給するという形態をとっている。

この第２ホッパーに投入される粉粒体のレベル制御は、第１ホッパーから第１排出装置により切り出す粉粒体量を増減したり、コンベヤの起動停止を行うことによって行われている。

しかしながら、第１ホッパーの秤量器と第２ホッパーの秤量器の計測値は厳密には一致しておらず、両者に誤差が発生するため、第２ホッパーの貯蔵量が容量を超えてしまうオーバーフローの状態となったり、逆に予備用バックアップとして予め予定していたバッファー量よりも第２ホッパーの貯蔵量が減少してしまう場合がある。

このような場合、第２ホッパーが満杯になって粉粒体が溢れ出すのを予防するためには、第２ホッパーのレベル設定値を低めにしておく方法がある。しかし、通常この第２ホッパーには、第１ホッパーの故障時に備えてのバッファー機能として、設備投入量の数チャージ分の貯蔵容量を有しているため、オーバーフローにそなえて安全をみてレベル設定値を低くし過ぎると今度は第２ホッパーの粉粒体量が少なくなりすぎて、そのバッファー機能を有効活用できないということにもなり、過不足のないレベル設定を行うのは簡単ではない。

また、第２ホッパーの粉粒体量が多くなった段階でコンベヤを停止した場合は、コンベヤ上に残留する粉粒体のためにコンベヤ再起動時における駆動装置の負荷が大きくなり、これに対処するには容量の大きな電動機を要することになる。

以上のような問題を解決する技術として、特許文献１には、コンベヤ上の粉粒体量と、第２ホッパー内の粉粒体量との和を、第２ホッパー内の粉粒体量とみなして、コンベヤへの切り出し量を制御することで、コンベヤと第２ホッパーとを含めた系により粉粒体の重量を一定に保つ技術が開示されている。
特開２０００−１１８７１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術でも、第１ホッパーの秤量器と第２ホッパーの秤量器の計測値が厳密には一致していないという点を解消している訳ではないために、その誤差から、算出されるコンベア上の粉粒体重量にも誤差が蓄積されてしまうこととなる。このため、従来発生していた第２ホッパーの貯蔵量が一定とならないといった問題の根本的な解決には至っていないという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、下流側の第２ホッパー内の粉粒体レベルを一定に制御する粉粒体のレベル制御方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、粉粒体を一時貯蔵する第１の貯蔵ホッパーから排出し、前記粉粒体を輸送して一時貯蔵する第２の貯蔵ホッパーに投入するに際し、
前記第１の貯蔵ホッパーから排出する排出設定値を、
前記第２の貯蔵ホッパーの現在の貯蔵量を計測した値と予め設定されている所定の貯蔵目標重量との偏差により決定する補正量と、前記第１の貯蔵ホッパーから排出する排出設定値の前回値と前記第１の貯蔵ホッパーからの排出量実績を表す秤量実績値との偏差とに基づいて決定することにより、前記第２の貯蔵ホッパーの粉粒体レベルを制御することを特徴とする粉粒体のレベル制御方法である。

また本発明の請求項２に係る発明は、粉粒体を一時貯蔵する第１の貯蔵ホッパーと、この第１の貯蔵ホッパーから粉粒体を排出する、第１の秤量手段を有する第１の排出装置と、排出された粉粒体を輸送する輸送手段と、その下流でさらに一時貯蔵する、第２の秤量手段を有する第２の貯蔵ホッパーとを備えた粉粒体供給設備における第２の貯蔵ホッパーの粉粒体レベルを制御する粉粒体のレベル制御装置であって、
該レベル制御装置は、
前記第１の排出装置に対する排出設定値を、
第２の秤量手段で計測した第２の貯蔵ホッパーの現在の貯蔵量と予め設定されている所定の貯蔵目標重量との偏差により決定する補正量と、前記第１の排出装置に対する排出設定値の前回値と前記第１の秤量手段で計測した排出量実績を表す秤量実績値との偏差とに基づいて求めることを特徴とする粉粒体のレベル制御装置である。

なお、本発明は、２つのホッパーの組合せのみに限らず、２個より多い数のホッパーからの粉粒体の搬送装置であっても、前後２個のセット（「i+1番目（下流側ホッパー）」の情報を、「i番目（上流側ホッパー）」にフィードバックする）を複数のセット、組合せていくことで、適用可能であることはいうまでもない。

本発明は、第１排出装置の排出目標設定値に、第２ホッパーにおける現在の貯蔵量を計測した値に基づいて算出した補正量と、第１ホッパーの秤量器で計測した実測値の値をフィードバックするようにしたので、第２ホッパーレベルを一定に制御することが出来るようになり、第２ホッパーからのオーバーフローや予定していたバッファー量よりも少なくなるといったトラブルがなくなった。

本発明を実施するための最良の形態について、以下に図および式を参照して説明を行う。図１は、本発明が係る粉粒体供給装置の概要を示す図である。図中、１は第１ホッパー、２は第２ホッパー、３は第１排出装置、４は秤量器、５は第２排出装置、６はレベル計、７はコンベア、および８はレベル制御装置をそれぞれ表す。

粉粒体（石炭やコークスなどの原料）は、粉粒体を収容した第１ホッパー１から、所定の重量を切り出し可能な、秤量器４を備えた第１排出装置３によって、コンベア７の上に排出される。そして、コンベア７によって第２ホッパー２まで搬送されて、第２ホッパー２に投入される。さらに、第２ホッパー２から粉粒体を所定量を切り出して、処理設備（(図示せず、例えば、高炉など)に供給される。

本発明では、第２ホッパー２に貯蔵されている粉粒体レベルを一定に保つように制御するものであり、粉粒体を一時貯蔵する第１ホッパー１における第１排出装置３で切り出す粉粒体の量を調整するためのものである。

なお、第２ホッパー２は、処理設備への一度に供給する量の数倍（例えば、３倍から５倍程度）の容量を有している。また、第１ホッパー１から切り出される粉粒体の量は、第２ホッパー２の数分の１程度の量である。よって、第１ホッパー１からの排出やコンベア７の運転トラブル等の故障が発生した場合においても、少なくとも数回分程度の供給量を第２ホッパーに貯蔵可能であり、それを処理設備に供給することによって、全体の設備を停止することなく、操業可能としている。

なお、この２つの貯蔵ホッパーにおける、粉粒体の切り出し量（排出量）や切り出し（排出）タイミング等は、レベル制御装置８によって制御、調整されている。

図２は、本発明に係るレベル制御装置における信号処理フローを示すフローチャートである。

まず第１ホッパーに対して、第１排出装置で切り出す量の目標設定値である、秤量設定値SV0が与えられる。この値は、コンベアの搬送能力や第２ホッパーから処理設備に供給する１回分の量などから予め決定された量である。

本発明では、この秤量設定値に対して、第２ホッパーにおける現在の貯蔵量を計測した値に基づいて算出した補正量と、第１ホッパーの秤量器で計測した実測値の値をフィードバックすることによって、第１ホッパーへの切り出し量を決定し、その値を切り出し装置に設定する。

以下に、第２ホッパーにおける現在の貯蔵量に基づいて行う、補正の方法を説明する。
まず、第２ホッパーの貯蔵量（貯蔵重量）を計測するには、第２ホッパー上部に設定されたレベル計６を用いる。このレベル計６は、一般的には貯留された粉粒体の表面位置を計測できる距離センサで十分であり、例えばレーザ距離計などで十分である。このレベル計によって、貯蔵されている粉粒体（原料）の高さを算出し、この高さレベルにもとづいて、予め設定されているレベルを重量に換算するための検量データを用いて、第２ホッパー内の重量に換算して、求める。

この貯蔵量Ｗが、予め設定されている所定の貯蔵目標重量Ｗ_０と比較して、その偏差ΔＷによって、第１ホッパーの切り出し量の補正量δを決定する。

ΔＷ＝Ｗ―Ｗ_０・・・・（１）
なお、第２ホッパーの貯蔵量は、第２ホッパーに直接計測可能な秤量器を有していれば、それによって計測してもよい。

補正量算出処理の手順は、以下の通りである。
Ｗmax：補正判断重量上限値、Ｗmin：補正判断重量下限値とすると、以下に示す（２）式を満足する場合には、第２ホッパーの貯蔵量が多すぎる。

ΔＷ＞Ｗmax・・・（２）
あるいは、以下に示す（３）式を満足する場合には、第２ホッパーの貯蔵量が少なすぎる状態となっていると判断する。

ΔＷ＜Ｗmin ・・・（３）
このように、（２）式または（３）式の条件を満足する場合には、第１ホッパーでの切り出し量を補正する必要がある、と判断し、偏差ΔＷを、補正量δとして加える。
また、以下に示す（４）式を満足する場合は、正常な操業であると判断し、補正量δ＝０を出力する（すなわち補正しない）。

Ｗmin ≦ ΔＷ ≦ Ｗmax ・・・（４）
なお、本発明は、２つのホッパーの組合せのみに限らず、２個より多い数のホッパーから粉粒体の搬送装置であっても、前後２個を、前述の説明において、上流ホッパーを第１ホッパー、下流ホッパーを第２ホッパーと考えることによって、Ｎ個のホッパーを備えた設備において、i+1番目ホッパー（上流から１番、２番と数えるものとする）を下流側ホッパーで第２ホッパーとし、その情報をi番目（上流側ホッパー）の第１ホッパーにフィードバックすると考えれば、２個より多い数のホッパーを備えて設備においても、順次に組合せていくことで、適用可能であることはいうまでもない。また、全てのホッパーに適用しても良いし、任意のホッパーに限定して適用してもよい。

以上のように補正値δを求めたら、秤量設定値SV0から（５）式のように設定値SV1を求める。
設定値SV1＝秤量設定値SV0−補正量δ ・・・（５）
さらに、第１排出装置の計量器から排出量実績を表す秤量実績PVを得て、それに対応する設定値SV2の前回値との偏差として、秤量補正値ΔVを（６）式のように求める。
秤量補正値ΔV＝秤量実績PV−設定値SV2の前回値・・・（６）
そして、最終的に第１ホッパーの第１排出装置に与える設定値SV2は、（７）式のように求める。
設定値SV2＝設定値SV1−秤量補正値ΔV ・・・（７）

本発明が係る粉粒体供給装置の概要を示す図である。本発明に係るレベル制御装置における信号処理フローを示すフローチャートである。

符号の説明

１第１ホッパー
２第２ホッパー
３第１排出装置
４秤量器
５第２排出装置
６レベル計
７コンベア
８レベル制御装置

Claims

粉粒体を一時貯蔵する第１の貯蔵ホッパーから排出し、前記粉粒体を輸送して一時貯蔵する第２の貯蔵ホッパーに投入するに際し、
前記第１の貯蔵ホッパーから排出する排出設定値を、
前記第２の貯蔵ホッパーの現在の貯蔵量を計測した値と予め設定されている所定の貯蔵目標重量との偏差により決定する補正量と、前記第１の貯蔵ホッパーから排出する排出設定値の前回値と前記第１の貯蔵ホッパーからの排出量実績を表す秤量実績値との偏差とに基づいて決定することにより、前記第２の貯蔵ホッパーの粉粒体レベルを制御することを特徴とする粉粒体のレベル制御方法。
粉粒体を一時貯蔵する第１の貯蔵ホッパーと、この第１の貯蔵ホッパーから粉粒体を排出する、第１の秤量手段を有する第１の排出装置と、排出された粉粒体を輸送する輸送手段と、その下流でさらに一時貯蔵する、第２の秤量手段を有する第２の貯蔵ホッパーとを備えた粉粒体供給設備における第２の貯蔵ホッパーの粉粒体レベルを制御する粉粒体のレベル制御装置であって、
該レベル制御装置は、
前記第１の排出装置に対する排出設定値を、
第２の秤量手段で計測した第２の貯蔵ホッパーの現在の貯蔵量と予め設定されている所定の貯蔵目標重量との偏差により決定する補正量と、前記第１の排出装置に対する排出設定値の前回値と前記第１の秤量手段で計測した排出量実績を表す秤量実績値との偏差とに基づいて求めることを特徴とする粉粒体のレベル制御装置。