本发明是一种双罐串联式高压喷吹粉料计算机控制系统。特别适用于高炉或其他冶金炉、热力锅炉喷吹燃料或添加剂的控制。 喷吹技术已在冶金、热力等行业广泛应用。本发明所涉及的喷吹装置是双罐串联式高压喷吹装置，如图一所示。喷吹装置控制要求在连续喷吹过程中，实现喷吹量的准确、连续计量，并按给定控制，同时，还能控制喷吹装置补料。
喷吹料的计量，即喷吹量在喷吹装置控制中是中心环节，目前，喷吹装置自动控制的困难就在于没有连续、准确的计量信号可供系统采纳。如同位素料位计，准确性差;流量计法只能测喷吹支管中的流量，不能反映罐中物料的情况。图一所示的高压喷吹装置中，储料罐（1）（即上罐）向喷吹罐（2）（即下罐）补料时，需将上罐的气压由常压上升到与下罐的气压相等后，才能补料;补料结束，上罐需重新备料待用。装料在常压下进行，因此，需将罐内的气压卸成常压。当储料罐（1）充气和向喷吹罐放料时，气压变化带来的干扰会作用到喷吹罐（2）的电子秤传感器（7）上，使电子秤（7）显示的喷吹罐（2）的罐重显著增加，如附图八中b段所示，使得算出的实时喷量失实;当储料罐（1）放料停止，将罐内气压卸成常压时，与上面情况相反，喷吹罐（2）的罐重快速递减，如图八中cd段所示，计算出的实时喷量再次失实。喷吹罐（2）的补料过程大约10-20分钟，约占一个喷吹周期的1/4～1/3。因此，在喷吹罐（2）补料期间，不能用该罐电子秤（7）称量值来计算实时喷吹量，造成了计量中断，（一般在喷吹罐（2）补料时，停止计量。）影响了计量率和连续性，系统也得不到被控对象的真正变化量，使得控制模型无法进行。故，现有电子秤难以成为喷吹量连续控制的主控信号手段。
为了解决上述问题，CN87203796U专利介绍了一种高炉串联喷吹煤粉装置，该装置为三罐串联式，把中间罐与下罐之间的软连接改为硬连接，上罐与中间罐之间仍为软连接;采用机械电子秤二台，上罐装一台，中、下罐合用一台;各罐间选用对夹式气动蝶阀。当上罐向中间罐放煤粉开始的同时，通过电路使两秤的称量信号相加，记录仪记录下两秤相加后的数值;放粉结束后，又恢复分别记录。此技术的不足之处是喷吹装置系三罐串联，增加了一个罐，需要对现已广泛采用的两罐串联式结构做较大规模的改造，增加新的装置，结构复杂;称量系统只能用记录仪记录下喷吹曲线，没有提供连续控制喷吹的方法。
另外，对改进罐的连接方式，国外也有采用双波纹管连结地，但结构比硬连接方式复杂，因为双波纹管制造和安装要求高，而且对称量数据还需用计算机校正。
CN86107459A公布了一种高炉喷煤支管流量调节装置，是通过微处理机调节给料器的数控缸活塞，使支管流量符合设定值。此技术的不足是只限于单独地调节各个风口的喷吹分量。
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种新的，按系统所处的不同喷吹状态，采用不同的数值计算方法来连续地获得准确的实时喷吹量，而无需对现有喷吹设备的机械结构作改动，就能克服目前计量方法中，在喷吹的某些状态由于补料充压、卸压操作带来的干扰而无法连续计量的问题，进而可以实现能按给定值调节喷吹系统;能按给定量做到各支管均匀喷吹;能计量和控制储料罐、喷吹罐加料的、计算机全自动控制系统。
下面结合附图说明本发明的内容：
图一所示的喷吹系统是一个双罐串联式高压喷吹装置，由料罐、给料器、喷吹管路、电子秤传感器、流量计等组成。料罐分为储料罐（1）（又称上罐）和喷吹罐（2）（又称下罐），在喷吹过程中，储料罐（1）能向储料罐（2）加料，保证连续喷吹;储料罐（1）不向储料罐（2）加料时，它自身补料待用。喷吹罐（2）是喷吹粉料仓，它的作用是使罐内物料流态化，适应喷吹。喷吹罐（2）的补料流程如下：当喷到下限重量时（为了连续喷吹，不能喷空了再补料），发出补料信号，将储料罐（1）充气，待其气压与喷吹罐气压相等时，两罐连通，储料罐向喷吹罐放料;料放完后，两罐分开，喷吹罐补料结束。物料从给料器（13）流出，由压缩空气吹入管路，送到受料处。每一个受料处对应有一管路（11）。
电子秤传感器（6）和（7）分别检测储料罐和喷吹罐的重量。单支管流量计（14）检测喷吹支管（11）的流量，压力传感器（8）和（9）分别检测储料罐和喷吹罐中气体的气压。
我们把喷吹罐（2）补料时的喷吹称作双罐工作状态（或称连通状态，或称倒罐）而把不向喷吹罐补料时的喷吹称作单罐工作状态。（或称非连通状态，或非倒罐）本发明的基本点在于用软件的方法，实现了连续计量。对不同的喷吹状态采用不同的计量方法计算实时喷吹量，然后按照给定喷吹量与实时喷吹量的比较结果，控制总喷吹量，通过各单支管流量测量值与给定喷吹分量的比较结果，控制喷吹分量;控制喷吹罐（2）补料;单罐喷吹时，储料罐（1）补料过程控制。
本发明的喷吹控制设备由信号检测与转换采集系统、计算机、输入/输出接口、打印机、CRT显示器、键盘、通讯接口、执行机构、伺服器、调节阀、给料器等组成。
系统中使用的计算机可用与上位机相联的微机，也可以用单板机、小型机组成一套完整的闭环控制系统;也可再按大、中型计算机，通过通讯接口，组成网络。这样的系统不仅反应迅速、灵敏、准确，而且更灵活，便于与其他系统配合或兼容。
众所周知，单位时间物料的喷吹量（Q）等于喷吹罐重量的减少量，即Q＝-ΔW （1）
式中ΔW是喷吹罐的重量变化。
在单罐喷吹时，由于储料罐和喷吹罐之间互不影响，单位时间喷吹罐称重的变化量可以写作：
ΔW＝W2-W1（2）
式中W1是上一次称重时，喷吹罐的重量;
W2是实时称重时，喷吹罐的重量。
将（2）代入（1）得：
Q＝W1-W2（3）
W1、W2是由传感器（7）的检测信号，通过A/D转换和I/O接口输入计算机计算出的喷吹罐的重量。
在双罐喷吹状态下，大量试验数据及理论推导得出，该时刻的喷吹量可用上罐重量与下罐重量之和的变化量来计算，
即 Q＝（W1+W3）-（W2+W4） （4）
式中W3是上一次称重时，储料罐的重量;
W4是实时称重时，储料罐的重量。
W3、W4是由传感器（6）检测，经过计算机算出的储料罐的重量，（W1+W3）是上一次称重时，喷吹罐与储料罐两罐重量之和，（W2+W4）是实时称重时，两罐重量之和。
综上所述，单位时间的喷吹量，在单罐喷吹状态时，用公式（3）计算;在双罐工作状态时，用公式（4）计算。但要正确地计算出喷吹量，还必须正确地判断喷吹装置何时由单罐转为双罐联通的喷吹状态。我们用储料罐气压的变化来判断：当储料罐（1）的气压是常压（即大气压）时，系统处于单罐喷吹状态，储料罐此时可以备料;当储料罐罐压为高压时，储料罐即可与喷吹罐连通，使系统处于双罐连通的喷吹状态。喷吹罐（2）的罐压在上述两种喷吹状态中，始终是高压。
图二是计算机控制系统结构图。
人机联系通过键盘完成，可键入命令使程序运行或修改给定值及控制参数。
实时喷量计算：储料罐与喷吹罐的电子秤传感器及压力传感器，将检测的重量及气压信号（模拟量）经A/D转换，通过I/O接口输入计算机。计算机采集信号，并加以处理，经逻辑判断选择计算公式，计算出实时喷吹量，将结果显示在CRT上，并存贮、累计或根据要求打印出来。
喷吹罐、储料罐补料控制：补料动作信号由模拟量信号产生，而控制补料操作的信号是开关量，阀门的开关信号通过开关量通道送到动作阀门，（开出）而阀门的开、关结果，通过开关量通道输入计算机，（开入）若有不响应者，可以由计算机控制报警。
喷吹总量的调节：把键盘输入的给定值与计算机算出的实时喷量进行比较，比较结果由计算机通过I/O，D/A转换及伺服器控制喷吹罐的调节阀动作。阀的动作定为：
充气操作时：开A秒，关B秒，重复X次;
放气操作时：开C秒，关D秒，重复Y次;
充气时，罐内气压不能超过X1;
放气时，罐内气压不能低于Y1。
其中A、B、C、D、X、Y均由试验得出。
喷吹分量的调节：将给定值化成分量，然后与各支管流量计测量值相比较，其结果通过I/O、D/A到伺服器，去调节给料器的速度，使之增加或减少，以接近给定分量。
综上所述，图二的系统实际上是一个完整的闭环控制系统。该系统的实施，或只调喷吹总量，或只调支管喷吹分量，从而达到控制喷吹总量，或者两种调节方式都用。
上述系统加上通讯接口，可以和上位机及其他控制系统通讯联系，形成计算机网络。
图三是总流程图。
现场信号（各种模拟量）经A/D转换，I/O口进入计算机，计算机采集各量并滤波处理，然后判断储料罐状态，选择计算公式，计算喷吹量并累计，进而判断储料罐与喷吹罐是否要补料，若需要则进行补料操作;计算机判断是否要进行喷吹罐罐压的调节，即喷吹总量的调节，最后则是喷吹分量调节。如图所示，几个量的调节控制可以顺序进行，也可平行进行，视计算机的功能而定。
图四是喷吹控制系统程序的一种流程图。
如上所述，喷吹控制可以只控制喷吹总量，或只控制喷吹分量，或两者都调。本图所示是两者都调节控制的顺序控制流程，两者还可以平行进行调节。其中：
M。：给定喷吹量
Q：单位时间喷吹量
ε：单位时间喷吹量与给定量之差值
A：喷吹量调节范围
n：喷吹支管根数
Gi：实测第i根支管流量 i＝1，2，3，……，n
程序启动后，先做初始化工作，然后取给定值M。，（M。可以键入，也可以由上位机按数模计算出，通过通讯接口给予随时修正）判是否停喷？是则退出，若非停喷状态，由取称量值，判断系统工作状态，是否需要变换，并选用对应公式计算喷吹量，并累计、存贮、显示、打印;接着再判是自控还是手动控制，是手动则退出控制，是自控则计算偏差ε＝｜M。-Q｜，判断偏差是否在范围A内，若在A内，则不需调节，若超出范围A，则又需判断Q＞M。与否？是则放气，否则充气，一次充、放气的操作范围由试验结果定出。
然后接下来取1号支管的流量值与给定分量比较，若G1＞给定分量（M。/n），则减少给料速度;若G1＜给定分量，则增加给料速度;若相等，则不需调节。用同样的方法去调节2号支管，直至n号支管流量值的调节。
这段程序执行完毕后，又从初始化后的框继续执行，周而复始。其中判断是否需要变换成双罐状态的程序：当喷吹罐的重量达到下限时，判断储料罐的料是否满，是满罐，则用公式（4）计算喷吹量，再进行储料罐充气和向喷吹罐补料;储料罐放空时，判断储料罐的罐压是否是常压，当是常压时，改用公式（3）计算喷吹量。这样可以避免储料罐充气或放气时，罐内气压变化对喷吹量计算带来的干扰。
图五是储料罐、喷吹罐补料控制框图。
程序执行时，先判喷吹罐重量是否已达下限值，若是则按图六程序进行喷吹罐补料操作;否则，判储料罐处在什么状态，其罐内气压大于零，为双罐工作状态，此时要判储料罐是否放空，否、则退出;是，则进行储料罐补料操作。若处在单罐工作状态，则要判储料罐是否装满，已满则待用转出口;不满则判其是否在进行补料操作，是，则退出;否，则报警。
喷吹罐重量下限是由电子秤传感器检测出，其值定的不宜太高，也不宜太低，以能保证连续喷吹为好。系统大小不同，其值也不同。
储料罐放空信号，由储料罐电子秤传感器检测出，临界值由试验定出。据试验定出的此信号也可用电接点按开关量给出。此信号值也可以根据罐压与称重重量的关系，找出一个关系式，用实际罐压代入，求出称罐空重量值，然后将此值与储料罐电子秤检测值相比较，若储料罐电子秤检测值小于、等于此临界值，则可判储料罐已放空，可发罐空信号，否则，表示该罐内物料未放空。
图六是喷吹罐补料程序框图
程序执行时，先判储料罐是否已满，未满，则报警，通知操作人员备料，程序退出;已满则将储料罐充气，充到与喷吹罐气压相同，然后两罐连通，向喷吹罐补料，程序退出。
图七是储料罐补料程序框图。
图中F为补料标志，F＝1为补料，F＝0为未补料。执行本程序时首先置补料标志，然后放掉储料罐内的压力，当其气压等于零时，通知送料;接着判储料罐里的料是否超过上限，装满则停装，超过上限则报警。
装入量上限依据设备大小而定。装入量控制可由受料方面或来料方面控制。若采用前者，可以在受料量接近上限时发出停料信号;若用后者，则一般是称好重量输送过来，输送完毕发停料信号。
储料罐装入量的确定，可以采用如下的方法：在单罐状态变双罐状态时，取变化前若干秒的值作为装入量，也可以在装料过程中，取若干组样的平均值作为装入量，这组样依据以新替旧的原则，始终保持一组最新的值。
图八 系统参数曲线图。
这是一组实测的系统参数曲线，它反映了一个喷吹周期内，储料罐气压、储料罐重量和喷吹罐重量的变化过程。图中的横座标均是时间间隔（t），单位为分;上图的纵座标为储料罐的气压值，单位为Kg/cm2，由压力传感器（8）给出;中图表示了由电子秤（6）给出的储料罐罐重变化曲线，纵座标是罐重值（W上），单位为拾千克;下图表示了电子秤（7）给出的喷吹罐罐重的变化曲线，纵座标是罐重值（W下），单位为拾千克。
在图中通过a、b、c、d、e、f各点，做垂线将图中曲线分成几段，各段情况分述如下：
ab段：a点表示喷吹罐需要补料，（喷吹罐罐重已到下限，储料罐已装满一罐料）储料罐开始充气，罐内气压逐步上升，直到最终与下罐气压相等，（b点）此时，在充压过程中，因气压变化带来的干扰作用，使上罐电子秤指示值开始逐渐变小，（中图）而下罐电子秤指示值则同步地逐渐变大。（下图）
bc段：当上罐气压与下罐气压相等并保持时，有关阀门动作，使得上、下罐连通，物料放入下罐。上罐罐重指示值不断下降，而下罐罐重则相应地上升，直到C点，上罐罐重低于临界值时，标志着上罐内物料放完，相应阀门动作，切断上罐到下罐的通路。
cd段：上罐放气，使罐内压力逐渐减小，直到d点，罐内气压为常压。由于上罐内气压变化的干扰，使得上罐罐重指示值上升而下罐罐重指示值同步下降，且变化梯度较大。
到此，双罐工作状态结束。
de段：系统进入单罐工作状态，下罐罐重指示值逐渐下降，直到e点，达到重量下限，标志着这一个喷吹周期的结束，下一个喷吹周期的开始。
在本状态下，上罐则开始补料，其罐重不断增加，直至装满，等待下一个周期的到来。
本发明的优点是按装置所处的不同喷吹状态，采用不同的数值计算方法来连续地获得准确的实时喷吹量，克服了现有计量方法中，由于补料充压、卸压操作带来的干扰而无法连续计量的问题，实现了全过程连续计量。系统并可采用计算机实现自动、连续、准确的全自动控制，它能依据总给定喷吹量进行系统调节，也能进行喷吹分量的调节，这两种调节系统，可采用某一种，也可两种同时采用，它还能控制储料罐和喷吹罐的补料。且这套设备结构紧凑、功能齐全、自动化程度高、操作方便。
附图说明：
附图一、喷吹装置示意图
其中：
1、储料罐（上罐）
2、喷吹罐（下罐）
3、软连接
4、上钟阀
5、下钟阀
6、储料罐电子秤传感器
7、喷吹罐电子秤传感器
8、储料罐压力检测点
9、喷吹罐压力检测点
10、总气包
11、喷吹支管
12、下料阀
13、给料器
14、单支管流量计
15、切断阀
16、喷枪
17、受料器
18、气包
19、储料罐充压阀
20、喷吹罐充压阀
21、输料管道
22、输料阀
附图二、计算机控制系统结构图
附图三、总流程图
附图四、喷吹控制系统程序流程图
附图五、储料罐、喷吹罐补料控制框图
附图六、喷吹罐补料程序框图
附图七、储料罐补料程序框图
附图八、系统参数曲线图