CN102344977A - 无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***包括控制模块及集中称量斗；所述控制模块依次控制所述给料机、振动筛及焦皮带停止，从而将贮料槽存储的料配给所述集中称量斗；集中称量斗，在所述控制模块的控制下，根据所述配料进行排料。根据本发明提供的无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***，根据无分散斗时的实际焦炭称量曲线构建“双提前量”***，既保证了称量精度，又使得给料设备和供料皮带上不堆积大量物料，延长了设备的使用寿命；对影响称量精度的因素如称底值、提前量等构建了自修正***，最大限度的保证了单次称量和供料总质量的准确性。

Description

无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***

技术领域

本发明涉及高炉槽排料控制技术领域，特别涉及一种无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***。

背景技术

近年来，为节约用地及节省投资，高炉焦炭供应出现了取消分散称量，只保留集中称量的方式。在新方式下，焦炭的称量曲线形态有了较大的改变，造成原有的称量控制***不完全适用。

图1示出了现有分散称量时焦炭称重特性曲线图，为保证集中称量斗内焦炭重量的准确度，传统***一般采用设定“满提前量”的做法来提高称量精度，即在称量即将达到目标值时提前停止给料机，通过设备的惯性余振来完成剩余质量的称量，但在仅有集中称量的新工艺下，该办法已不适用。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种既保证称量精度，又使得给料设备和供料皮带上不堆积大量物料的无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***。

根据本发明的一个方面，提供一种无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***包括：控制模块及集中称量斗；

控制模块、集中称量斗、贮料槽、给料机及振动筛；

所述控制模块依次控制所述给料机、振动筛及焦皮带停止，从而将贮料槽存储的料配给所述集中称量斗；

集中称量斗，在所述控制模块的控制下，根据所述配料进行排料。

集中称量斗，在所述控制模块的控制下，根据所述配料进行排料。

进一步地，所述控制模块包括第一确定单元，确定称量目标值 $W_{t\arg \_n}=\frac{W_{\mathrm{set}\_n}}{1-\mathrm{\α}}+E_{\mathrm{com}}+W_{\mathrm{cdz}\_n};$ 其中，

$E_{\mathrm{sum}}=\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{E}_k;$ E_k＝W_k-W_{set_k}(k＝1，2，Λ，n)；

式中，所述W_{set_n}为第n次设定值；α为水分含量；E_com为第n次应补偿误差；W_{cdz_n}为第n次称底值；E_max为单次误差补偿上限；E_sum为累计误差；E_n为第n次误差；

第二确定单元，根据所述称量目标值，确定停止所述焦皮带的提前量W_{adv2_n}，确定停止所述给料机及所述振动筛的提前量W_{adv1_n}；

其中，W_{adv2_n+1}′＝W_{adv2_n}+k·E_{adv_n}，

其中，E_{adv_n}＝W_{lm_n}-W_{targ_n}，

式中，所述W_{adv2_n+1}′为自修正后的第n+1次提前量；所述W_{adv2_n+1}为限幅后的第n+1次提前量；所述k为提前量修正增益；所述A_max为停皮带提前量上限；所述W_{adv2_n+1}为第n+1次提前量；所述E_{adv_n}为第n次称量料满值与目标值之差，即停皮带提前量的误差，所述W_{lm_n}是第n次称量料满值；

W_{adv1_n}＞W_{adv2_n}，式中，所述t_glys为给料机与振动筛之间的延时；k_pd为皮带停机时惯性运行的折算系数；t_pdys为皮带停机时的惯性运行时间；ω_gj为供焦皮带向集中称量斗给料的速度；l_gj为供焦皮带的有效输送距离；v_gj为皮带运行速度。

进一步地，所述控制***还包括修正模块，在每次集中称量斗排料后，对称底值进行修正，即W′_{cdz_n+1}＝k₁·W_{lk_n+k2}·(W_{lk_n}-W_{lk_n-1})，

式中，所述W′_{cdz_n+1}为自修正后的第n+1次称底值；W_{cdz_n+1}为限幅后的第n+1次称底值；k₁为本次增益；k₂为趋势增益；C_max为称底值上限；W_{lk_n}是第n次放料完成后残值；W_{lk_n-1}是第n-1次放料完成后残值。

进一步地，所述控制模块通过DSP、ARM、FPGA或PLC来实现。

进一步地，变频器，所述变频器连接在所述控制模块和供焦皮带之间。

进一步地，所述集中称量斗均配置有限位开关和重量传感器；所述重量传感器与所述变频器连接。

根据本发明提供的无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***，根据无分散斗时的实际焦炭称量曲线构建“双提前量”***，既保证了称量精度，又使得给料设备和供料皮带上不堆积大量物料，延长了设备的使用寿命；对影响称量精度的因素如称底值、提前量等构建了自修正***，最大限度的保证了单次称量和供料总质量的准确性。

附图说明

图1是现有分散称量时焦炭称量曲线示意图；

图2是本发明实施例提供的无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***结构示意图；

图3是图2所示控制模块的结构框图；

图4是本发明实施例提供的无分散称量时焦炭称量曲线示意图；

本发明目的、功能及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

如图2所示，本发明实施例提供的无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***，其包括控制模块、变频器、贮料槽、集中称量斗、速度传感器、给料机及振动筛。控制模块用于依次控制所述给料机、振动筛及焦皮带停止，从而将贮料槽存储的料配给所述集中称量斗。控制模块可以用DSP、ARM、FPGA或PLC来实现。集中称量斗均配置限位开关和重量传感器。其中，限位开关包含开到位及关到位两处，通过普通电缆接入控制模块。通过该限位开关可以识别出开到位、不定位置(既不在开到位也不在关到位)、关到位等信号。重量传感器将集中称量斗重量转换为电信号送入相应的重量变送器，并通过Profibus-DP总线接入控制模块。通过重量传感器可以准确获得集中称量斗的重量值，从而识别出料空、料满的信号。在焦炭供应量较大时，可以采用控制模块控制变频器，一方面可以使皮带的启动过程更加平滑，停止过程更加迅速，另一方面可以通过调整供焦皮带的运转速度来调节焦炭供应能力。速度传感器获取供焦皮带的运行速度，在有变频器时，可以直接接入变频器中，一方面可以将速度信息送入控制模块，另一方面也可以和变频器构成速度闭环控制***。

本发明实施例提供无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***，是根据无分散斗时的实际焦炭称量曲线(详见图4)构建的“双提前量”***。其中，“双提前量”的具体可通过控制模块实现。参见图3，控制模块包括第一确定单元10和第二确定单元20。

下面结合图4对上述控制模块进行介绍。其中，如图4所示，第n次配料的起点为上次放料后集中称量斗内残值W_{lk_n-1}，称量开始后，供焦皮带启动，而后振动筛与给料机延时启动。由于供焦皮带上原有料与给料装置新配料有一定间隔，因此造成称量曲线呈阶梯形态。因供焦皮带存在运转惯性，故需在称量达到W_{targ_n}之前停机，该提前量记为W_{adv2_n}；因振动筛需在给料机停止后延时停止，且振动筛存在惯性余振，因此为防止在供焦皮带上堆料以致损坏设备，给料机及振动筛需在皮带停机前停止，该提前量记为W_{adv1_n}。本次放料结束后产生新的残值W_{lk_n}。

第一确定单元10，用于确定称量目标值 $W_{t\arg \_n}=\frac{W_{\mathrm{set}\_n}}{1-\mathrm{\α}}+E_{\mathrm{com}}+W_{\mathrm{cdz}\_n}---\left(1\right);$ 其中，

$E_{\mathrm{sum}}=\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{E}_k;$ E_k＝W_k-W_{set_k}(k＝1，2，Λ，n)；

式中，所述W_{set_n}为第n次设定值；α为水分含量；E_com为第n次应补偿误差；W_{cdz_n}为第n次称底值；E_max为单次误差补偿上限；E_sum为累计误差；E_n为第n次误差。从式(1)中可以看出，称量目标值综合考虑了水分、误差和残值的影响。

第二确定单元20，用于根据所述称量目标值，确定停止所述焦皮带的提前量W_{adv2_n}，确定停止所述给料机及所述振动筛的提前量W_{adv1_n}；

其中，W_{adv2_n+1}′＝W_{adv2_n}+k·E_{adv_n}

其中，E_{adv_n}＝W_{lm_n}-W_{targ_n}，

式中，所述W_{adv2_n+1}′为自修正后的第n+1次提前量；所述W_{adv2_n+1}为限幅后的第n+1次提前量；所述k为提前量修正增益；所述A_max为停皮带提前量上限；所述W_{adv2_n+1}为第n+1次提前量；所述E_{adv_n}为第n次称量料满值与目标值之差，即停皮带提前量的误差，所述W_{lm_n}是第n次称量料满值；

停止给料机的提前量W_{adv1_n}的确定较为复杂，既不能太小，也不能太大。这是因为为保护设备要求给料机停止后延时停止振动筛，振动筛停止后才允许停止皮带，因此若此值太小则可能造成振动筛尚未停止而焦炭称量已超目标值；而如果太大则有可能造成皮带上的剩余料量无法达到称量目标值。为此，W_{adv1_n}应满足：

W_{adv1_n}＞W_{adv2_n}，式中，所述t_glys为给料机与振动筛之间的延时；k_pd为皮带停机时惯性运行的折算系数；t_pdys为皮带停机时的惯性运行时间；ω_gj为供焦皮带向集中称量斗给料的速度；l_gj为供焦皮带的有效输送距离；v_gj为皮带运行速度。

由于受集中称量斗内衬磨损程度以及焦炭干湿程度等的影响，每次放料后的残值是不断变化的，因此为了使称底值能够更快更好地反映残值对配料过程的影响，需要在每次集中称量斗排料完毕后，需要对称底值进行修正。因此本发明实施例提供的无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***还包括修正模块。

该修正模块对称底值的修正按照如下进行：

W′_{cdz_n+1}＝k₁·W_{lk_n}+k₂·(W_{lk_n}-W_{lk_n-1})，

式中，所述W′_{cdz_n+1}为自修正后的第n+1次称底值；W_{cdz_n+1}为限幅后的第n+1次称底值；k₁为本次增益；k₂为趋势增益；C_max为称底值上限；W_{lk_n}是第n次放料完成后残值；W_{lk_n-1}是第n-1次放料完成后残值。

下面结合一具体实例，对为何进行停皮带提前量进行介绍：

设第n次称量目标值W_{targ_n}是5000公斤，提前量W_{adv2_n}为800公斤，则配料时当实际重量(从重量传感器得到)达到4200公斤时，焦皮带停车，依靠惯性继续向集中称量斗内配料。若焦皮带完全停止(此时重量传感器读数不再增加)后集中称量斗实际重量达到5100公斤(此即为W_{lm_n})，此时式(3)中的E_adv＝100，说明800公斤的提前量不够大，此时自修正算法会将其调大(具体调大至何值由式(3)中的增益k确定)，假设k＝0.75，则提前量会修正到875，即第n+1次称量时的提前量W_{adv2_n+1}＝875。若第n+1次称量目标值仍为5000，则配料时当实际重量(从重量传感器得到)达到4125公斤时，皮带就停车。如此根据每批地实际情况对该提前量进行修正，其目的是使配料完成(即皮带完全停止)的实际重量尽可能与称量目标值一致。

根据本发明提供的无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***，是根据无分散斗时的实际焦炭称量曲线所构建“双提前量”的***，既保证了称量精度，又使得给料设备和供料皮带上不堆积大量物料，延长了设备的使用寿命；另外，还对影响称量精度的因素如称底值、提前量等构建了自修正***，最大限度的保证了单次称量和供料总质量的准确性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无分散斗的高炉槽下焦炭称量控制***，其特征在于，包括：

控制模块、集中称量斗、贮料槽、给料机及振动筛；

所述控制模块依次控制所述给料机、振动筛及焦皮带停止，从而将贮料槽存储的料配给所述集中称量斗；

集中称量斗，在所述控制模块的控制下，根据所述配料进行排料。

2.根据权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述控制模块包括：

第一确定单元，确定称量目标值 $W_{t\arg \_n}=\frac{W_{\mathrm{set}\_n}}{1-\mathrm{\α}}+E_{\mathrm{com}}+W_{\mathrm{cdz}\_n};$ 其中，

$E_{\mathrm{sum}}=\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{E}_k;$ E_k＝W_k-W_{set_k}(k＝1，2，Λ，n)；

式中，所述W_{set_n}为第n次设定值；α为水分含量；E_com为第n次应补偿误差；W_{cdz_n}为第n次称底值；E_max为单次误差补偿上限；E_sum为累计误差；E_n为第n次误差；

第二确定单元，根据所述称量目标值，确定停止所述焦皮带的提前量W_{adv2_n}，确定停止所述给料机及所述振动筛的提前量W_{adv1_n}；

其中，W_{adv2_n+1}′＝W_{adv2_n}+k·E_{adv_n}，

其中，E_{adv_n}＝W_{lm_n}-W_{targ_n}，

式中，所述W_{adv2_n+1}′为自修正后的第n+1次提前量；所述W_{adv2_n+1}为限幅后的第n+1次提前量；所述k为提前量修正增益；所述A_max为停皮带提前量上限；所述W_{adv2_n+1}为第n+1次提前量；所述E_{adv_n}为第n次称量料满值与目标值之差，即停皮带提前量的误差，所述W_{lm_n}是第n次称量料满值；

W_{adv1_n}＞W_{adv2_n}，式中，所述t_glys为给料机与振动筛之间的延时；k_pd为皮带停机时惯性运行的折算系数；t_pdys为皮带停机时的惯性运行时间；ω_gj为供焦皮带向集中称量斗给料的速度；l_gj为供焦皮带的有效输送距离；v_gj为皮带运行速度。

3.根据权利要求1所述的控制***，其特征在于，还包括：

修正模块，在每次集中称量斗排料后，对称底值进行修正，即W′_{cdz_n+1}＝k₁·W_{lk_n}+k₂·(W_{lk_n}-W_{lk_n-1})，

式中，所述W′_{cdz_n+1}为自修正后的第n+1次称底值；W_{cdz_n+1}为限幅后的第n+1次称底值；k₁为本次增益；k₂为趋势增益；C_max为称底值上限；W_{lk_n}是第n次放料完成后残值；W_{lk_n-1}是第n-1次放料完成后残值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的***，其特征在于：

所述控制模块通过DSP、ARM、FPGA或PLC来实现。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：

变频器，所述变频器连接在所述控制模块和供焦皮带之间。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于：

所述集中称量斗均配置有限位开关和重量传感器；所述重量传感器与所述变频器连接。

7.根据权利要求5所述的***，其特征在于，还包括：

速度传感器，所述速度传感器连接在所述变频器和供焦皮带之间。

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