TWI796041B - 高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法 - Google Patents

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Abstract

一種高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法，包含：(a)提供設置於料倉的秤重系統，及料重計算程式；(b)所述料重計算程式根據至少一次加料作業期間測得的所述料倉之倉壓，及由所述秤重系統測得的秤重，自動計算充壓期間之第一壓力補償係數，及洩壓期間之第二壓力補償係數；及(c)於下次加料作業期間，所述秤重系統至少利用所述第一壓力補償係數及所述第二壓力補償係數進行動態壓力補償。

Description

高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法
本發明是有關於一種動態壓力補償方法，特別是指一種高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法。
高爐煉鐵用之爐料可分成焦炭及含鐵原料等兩類。佈料時，依焦炭及含鐵原料之順序輪流從爐頂料倉進入高爐內部。不論是採用單料倉或是雙料倉進行佈料作業，程序都是相同的，即依序為：料倉進料、料倉充壓至與下方爐內頂壓相同、料倉持壓、佈料(爐料由料倉下至高爐內)、料倉洩壓。
高爐之爐頂料倉底部設置有由數個秤重計組成的秤重系統，其目的是量測料倉內料重變化，並計算任一時刻的佈料重量。由於料倉充壓時會受到一個上舉力作用，故充壓完成後秤重系統之受壓荷重會小於充壓前之受壓荷重，即秤重(讀數)減少；反之，洩壓時的上舉力會變小，故洩壓完成後的秤重系統之受壓荷重會大於洩壓之前的受壓荷重，即秤重(讀數)增加。
然而，從料重的角度思考，充壓或洩壓期間並無任何進料或佈料，故料倉內料重理應保持固定，但是秤重(讀數 W m )卻在充壓後減少、洩壓後增加，即秤重是隨著倉壓變動而改變，因此必須補償因倉壓(等於倉內壓力與大氣壓力之差值)引起的秤重讀數變化，方能準確地秤得料重，而此補償的動作就稱為「壓力補償」。
在料重計算之程式設計方面，料倉啟用時，壓力補償之公式為倉壓 P乘以壓力補償係數 k( k=π×(d/2) 2，d為波紋管之直徑)，即在充壓、持壓、洩壓期間的壓力補償係數都是定值。不過，隨著料倉使用時間的增加，該波紋管會積料，料倉與其周圍構造之間的空隙會卡住，或是因秤重計座落之平台剛性不足，都會導致壓力補償係數開始改變，同時在充壓、持壓、洩壓期間也都不是定值，甚至也可能隨著爐料種類或是進料總重的不同而改變。
習知作法是觀察秤重與倉壓之實測資料，以人工方式定期或機動調整壓力補償係數。然而，以人工方式調整壓力補償係數，不只繁瑣，且效率低落，並且可能會有因人工輸入造成的誤差。
此外，事實上，壓力補償係數除了與倉壓有關之外，還與料重有關。舉例來說，進料完成後(此時料重為進料總重)作充壓，充壓完成之後倉壓引起之上舉力，與佈料完成後(此時料重為零，過程持壓)相同倉壓引起的上舉力，兩者數值並不相同，故藉由觀察秤重與倉壓之實測資料來定期或機動調整壓力補償係數之作法並不準確。因此，有必要尋求解決之道。
因此，本發明的目的，即在提供一種高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法。
於是，本發明高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法，包含：(a)提供設置於料倉的秤重系統，及料重計算程式；(b)所述料重計算程式根據至少一次加料作業期間測得的所述料倉之倉壓，及由所述秤重系統測得的秤重，自動計算充壓期間之第一壓力補償係數，及洩壓期間之第二壓力補償係數；及(c)於下次加料作業期間，所述秤重系統至少利用所述第一壓力補償係數及所述第二壓力補償係數進行動態壓力補償。
本發明的功效在於：(1)該高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法可藉由該第一壓力補償係數及該第二壓力補償係數來動態壓力補償倉壓引起的秤重之變化，使得壓力補償後的秤重更為準確；(2)可免去習知人工定期或機動調整壓力補償係數之繁瑣工作，故可提升工作效率，且可避免人工輸入之誤差。
參閱圖1、3，本發明高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法之一實施例包含以下步驟。首先，提供加料設備1、設置於至少一料倉2的秤重系統3、壓力計4，及料重計算程式5。如圖1所示，在本實施例中，該加料設備1為高爐爐頂雙料倉之無鐘罩式加料設備1，故爐頂有兩個料倉2。不過，在本發明之其他實施例中，料倉2的數目不限於兩個，而是也可為單料倉、三料倉或更多數目的料倉。
在本實施例中，每一料倉2底部均設有該秤重系統3，並且該秤重系統3包括三個秤重計31及彈簧(圖未示)，其中，該彈簧可為受壓型式或受拉型式。不過，在本發明之其他實施例中，該秤重系統3可設置於料倉2之任何位置，而不限於料倉2底部。
本實施例之加料程序之細節如下：同類爐料在配料間篩選及秤重之後，經主輸送皮帶(圖未示)運至爐頂，再由受料斗6送進其中一個料倉2；俟全部爐料進入該料倉2後，關閉上氣密閥71進行充壓，直到該料倉2內的壓力與下方爐內頂部壓力相同後，再打開下氣密閥72與流量控制閥73，將該料倉2內的爐料經由佈料槽8加入爐內。此外，再下一批爐料進入該料倉2之前，該料倉2必須完成洩壓，方可打開該上氣密閥71與該受料斗6之閥門。
參閱圖1至3，接著，該料重計算程式5根據至少一次加料作業期間測得的該料倉2之倉壓，及由該秤重系統3測得的秤重，自動計算一充壓期間之一第一壓力補償係數 k 1、一洩壓期間之一第二壓力補償係數 k 2、一第一參數α，及一第二參數β。在本實施例中，該料重計算程式5根據本次加料作業期間測得的該料倉2之倉壓，及由該秤重系統3測得的秤重，自動計算該第一壓力補償係數 k 1、該第二壓力補償係數 k 2、該第一參數α，及該第二參數β，不過，在本實施例之變化例中，不限於利用本次加料作業期間之倉壓及秤重來計算該第一壓力補償係數 k 1、該第二壓力補償係數 k 2、該第一參數α，及該第二參數β，而是也可以利用多次平均來加以計算。
如圖2、3所示，在本實施例中，於開始充壓之瞬間，該等秤重計31讀取秤重
Figure 02_image001
。
接著，於完成充壓之瞬間，該等秤重計31讀取秤重
Figure 02_image003
，且該壓力計4讀取倉壓P 1。
接著，該料重計算程式5計算該充壓期間之該第一壓力補償係數 k 1=(
Figure 02_image001
-
Figure 02_image003
)/P 1。
接著，於開始洩壓之瞬間，該等秤重計31讀取秤重
Figure 02_image005
，且該壓力計4讀取倉壓P 2。
接著，於完成洩壓之瞬間，該等秤重計31讀取秤重
Figure 02_image007
。
接著，該料重計算程式5計算該洩壓期間之該第二壓力補償係數 k 2=(
Figure 02_image007
-
Figure 02_image005
)/P 2。
接著，該料重計算程式5計算該第一參數α=( k 2- k 1)/(
Figure 02_image005
-
Figure 02_image003
)，及該第二參數β=( k 1
Figure 02_image005
- k 2
Figure 02_image003
)/(
Figure 02_image005
-
Figure 02_image003
)。
於是，該料重計算程式5所計算出的該第一壓力補償係數 k 1、該第二壓力補償係數 k 2、該第一參數α，及該第二參數β，可用作下次加料作業期間之動態壓力補償。詳細來說，在本實施例中，在下次加料作業期間之充壓期間，該秤重系統3可利用該第一壓力補償係數 k 1進行動態壓力補償；在下次加料作業期間之充壓完成至洩壓開始之間的該持壓期間，該等秤重計31讀取秤重W m，繼而該秤重系統3利用一持壓壓力補償係數 k S=α×W m+β進行動態壓力補償；以及在下次加料作業期間之該洩壓期間，該秤重系統3利用該第二壓力補償係數 k 2進行動態壓力補償。
綜上所述，本發明高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法至少具有以下優點與功效：(1)藉由該第一壓力補償係數 k 1、該持壓壓力補償係數 k S及該第二壓力補償係數 k 2來動態壓力補償倉壓引起的秤重之變化，可使壓力補償後的秤重更為準確；(2)可免去習知人工定期或機動調整壓力補償係數之繁瑣工作，故可提升工作效率，且可避免人工輸入之誤差；故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1:加料系統
2:料倉
3:秤重系統
31:秤重計
4:壓力計
5:料重計算程式
6:受料斗
71:上氣密閥
72:下氣密閥
73:流量控制閥
8:佈料槽
α:第一參數
β:第二參數
k 1:第一壓力補償係數
k 2:第二壓力補償係數
P:倉壓
t:時間
W m:秤重
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一示意圖，說明用於實施本發明動態壓力補償方法之實施例的高爐爐頂料倉加料系統； 圖2是一歷程示意圖，說明本實施例中的單次加料作業之秤重與倉壓歷程；及 圖3是一方塊圖，說明本實施例中之一料重計算程式是根據秤重計量測的秤重及壓力計量測的倉壓來自動計算出一第一壓力補償係數 k 1、一第二壓力補償係數 k 2、一第一參數α，及一第二參數β。
3:秤重系統
31:秤重計
4:壓力計
5:料重計算程式
k 1:第一壓力補償係數
k 2:第二壓力補償係數
α:第一參數
β:第二參數

Claims (6)

  1. 一種高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法，包含下列步驟：(a)提供設置於料倉的秤重系統、用於量測所述料倉之倉壓的壓力計，及料重計算程式，所述秤重系統包括數個秤重計；(b)所述料重計算程式根據至少一次加料作業期間測得的所述料倉之倉壓，及由所述秤重系統測得的秤重，自動計算充壓期間之第一壓力補償係數k 1，及洩壓期間之第二壓力補償係數k 2，所述料重計算程式是根據本次加料作業期間之倉壓及秤重，計算所述第一壓力補償係數k 1及所述第二壓力補償係數k 2，所述(b)步驟包括下列子步驟：(b-1)於開始充壓之瞬間，所述秤重計讀取秤重
    Figure 110146359-A0305-02-0010-1
    ；(b-2)於完成充壓之瞬間，所述秤重計讀取秤重
    Figure 110146359-A0305-02-0010-2
    ，且所述壓力計讀取倉壓P1；(b-3)所述料重計算程式計算所述充壓期間之所述第一壓力補償係數
    Figure 110146359-A0305-02-0010-3
    ；(b-4)於開始洩壓之瞬間，所述秤重計讀取秤重
    Figure 110146359-A0305-02-0010-4
    ，且所述壓力計讀取倉壓P2；(b-5)於完成洩壓之瞬間，所述秤重計讀取秤重
    Figure 110146359-A0305-02-0010-5
    ；及(b-6)所述料重計算程式計算所述洩壓期間之所述第二壓力補償係數
    Figure 110146359-A0305-02-0010-6
    ；及 (c)於下次加料作業期間，所述秤重系統至少利用所述第一壓力補償係數k 1及所述第二壓力補償係數k 2進行動態壓力補償。
  2. 如請求項1所述的高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法，其中，所述秤重系統還包括彈簧，且所述彈簧可為受壓型式或受拉型式。
  3. 如請求項1所述的高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法，其中，所述(b)步驟還包括下列子步驟：(b-7)所述料重計算程式計算第一參數α=(k 2-
    Figure 110146359-A0305-02-0011-7
    ，及第二參數
    Figure 110146359-A0305-02-0011-8
    。
  4. 如請求項1所述的高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法，其中，在所述(c)步驟中，於下次加料作業期間之所述充壓期間，所述秤重系統利用所述第一壓力補償係數k 1進行動態壓力補償。
  5. 如請求項3所述的高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法，其中，在所述(c)步驟中，於下次加料作業期間之充壓完成至洩壓開始之所述持壓期間，所述秤重計讀取秤重Wm，所述秤重系統利用持壓壓力補償係數k S=α×Wm+β進行動態壓力補償。
  6. 如請求項1所述的高爐爐頂之料倉之秤重系統的動態壓力補償方法，其中，在所述(c)步驟中，於下次加料作業期間之所述洩壓期間，所述秤重系統利用所述第二壓力補償係數k 2進行動態壓力補償。
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