混匀料堆积控制方法和装置.pdf

本发明涉及高炉炼铁原料处理技术，尤其涉及一种混匀矿料堆积的控制方法和装置。一种混匀料堆积控制方法，仅通过混匀堆料机的自适应控制，就能达到堆料层厚的实时控制。一种实施混匀料堆积控制方法的装置，包括混匀堆料机、皮带流量秤、堆高检测装置、运算控制器，所述混匀堆料机悬臂上装有堆高检测装置，混匀堆料机上装有运算控制器，混匀堆料机的走行驱动装置采用无级调速装置，在混匀堆料机的堆料皮带机上装有皮带流量秤，皮带流量秤和堆高检测装置的输出线接运算控制器，运算控制器输出接混匀堆料机走行驱动装置。本发明能实现对堆

1.  一种混匀料堆积控制方法，其特征是：包括下列步骤：
步骤1，在运算控制器中置入运行及控制参数，一部分参数由安装在混匀堆料机悬臂上装有堆高检测装置和安装在混匀堆料机的堆料皮带机上的皮带流量秤测得，包括：堆高检测装置检测到已堆料堆到检测装置的距离h4，混匀堆料机上原有的悬臂高度检测装置送出此时悬臂高度值h3，堆高检测装置的安装位置参数w1，堆料皮带机上皮带流量秤输出物料的流量值Wm；另一部分参数被设置，设置参数包括：原料堆积安息角A，原料堆比重Wt，每层堆高hc；
步骤2，根据上述参数进行计算，最后得到混匀堆料机此时需要的走行速度v；
(1)计算此时料堆的截面积S1
堆高检测装置下的料堆实时堆高h1，h1＝h3-h4；
料堆实时总堆高与堆高检测装置下的料堆实时堆高的高度差h2，h2＝w1*tgA；
此时料堆的实时总堆高hz，hz＝h1+h2；
此时料堆的实时堆底宽w2，w2＝hz*ctgA*2；
此时料堆的截面积S1，S1＝w2*hz/2；
(2)计算该层堆料积后的料堆截面积Sy
该层堆料积后的高度hy，hy＝hz+hc；
该层堆料积后的料堆底边长度wy，wy＝hy*ctgA*2；
该层堆料积后的料堆截面积Sy，Sy＝wy*hy/2；
(3)计算该层需要堆积的截面积Sz
该层需要堆积的截面积Sz，Sz＝Sy-S1；
(4)计算实时料体积流量Dm
实时料体积流量Dm，Dm＝Wm/Wt；
(5)计算混匀堆料机此时需要的走行速度v
混匀堆料机此时需要的走行速度v，v＝Dm/Sz；
步骤3，将计算得到的混匀堆料机此时需要的走行速度送到变频控制器，对混匀堆料机的走行速度进行控制
计算得到混匀堆料机此时需要的走行速度v后，将该走行速度控制参数送到变频控制器，进行混匀堆料机的走行速度控制；
步骤4，在整个料堆的堆积过程中，混匀堆料机运算控制器始终执行上述步骤1至步骤3的检测、设置参数调用、运算、控制的过程，通过对混匀堆料机的走行速度实时控制，实现均匀堆料。

2、  一种实施混匀料堆积控制方法的装置，包括混匀堆料机，混匀堆料机是将运输皮带上的物料经混匀堆料机上的堆料皮带堆积在混匀料堆场上，其特征是：所述混匀料堆积控制装置还包括皮带流量秤、堆高检测装置、运算控制器，所述混匀堆料机悬臂上装有堆高检测装置，混匀堆料机上装有运算控制器，混匀堆料机的走行驱动装置采用无级调速装置，在混匀堆料机的堆料皮带机上装有皮带流量秤，皮带流量秤和堆高检测装置的输出线接运算控制器，运算控制器输出接混匀堆料机走行驱动装置。

3、  根据权利要求2所述的混匀料堆积控制装置，其特征是：所述堆高检测装置为超声波堆高检测装置。

4、  根据权利要求2所述的混匀料堆积控制装置，其特征是：所述无级调速装置为变频无级调速装置。

混匀料堆积控制方法和装置
技术领域
本发明涉及高炉炼铁原料处理技术，尤其涉及一种混匀矿料堆积的控制方法和装置。
背景技术
高炉炼铁非常注重原料成分的稳定性，减少原料成分的波动对于高炉炼铁工艺增产降耗有非常重要的意义。为了保证高炉炼铁原料的稳定性，必须生产成分和性能都稳定的烧结矿。提高烧结原料的质量，稳定烧结混匀矿成分，降低混匀矿成分的波动对生产成分和性能稳定的烧结矿非常重要。
现有炼铁原料混匀矿堆积的装置主要有：参见图1，若干个装有单品种待混匀原料的料槽1，每个料槽放料口的定量给料装置2，将定量给料装置输出的原料运输到料场混匀堆料机上的皮带运输机3，在料场上以两种速度来回行走的混匀堆料机4，放置混匀料堆的堆场10等设备装置构成。
现有炼铁原料混匀矿堆积的方法：参见图1，若干个原料料槽1中装有单品种的不同料种，根据工艺不同的原料配比需要，控制系统控制装设在料槽放料口的定量给料装置2，各台定量给料装置根据控制系统的速度给定，以各自速度进行不同料种的单品种原料的输出，各台定量给料装置2将各自输出的待配原料输出到同一条皮带输送机3上进行混合。皮带输送机将运输皮带上的混合原料，输送到原料堆场上混匀堆料机4的堆料皮带上，混匀堆料机4将堆料皮带上的混合原料堆积在原料堆场10上。随着混匀堆料机沿原料堆场长度方向不停的来回行走，将混合原料逐层堆积成长条形的混匀料堆11。为了使料堆每层的堆积量比较均匀，混匀堆料机4有二种走行速度，随原料运行方向前行时为低速走行，逆原料运行方向后退时为高速走行。因为假设皮带输送机上始终有料，混匀堆料机停止走行时的时间堆料量等于皮带输送机的运行速度。混匀堆料机随原料运行方向前行时的时间堆料量，等于皮带输送机的运行速度减去混匀堆料机的走行速度。混匀堆料机逆原料运行方向后退时的时间堆料量，等于皮带输送机的运行速度加上混匀堆料机的走行速度。所以在现有技术中混匀堆料机采用二种走行速度控制，这样可以使得混匀堆料机在正、逆走行时的堆料层厚差缩小。
现有炼铁原料混匀矿堆积的方法和装置存在如下几个方面的缺陷：
1、现有技术中混匀堆料机采用二种走行速度控制，这样虽然可以使得混匀堆料机在正、逆走行时的堆料层厚差缩小。但是堆料层厚不仅与混匀堆料机的正、逆走行速度有关，同时还与已堆料堆的体积、定量给料装置给料量的总合等有很大关系，因为在定量给料装置给料量总合基本不变的情况下，堆料的层厚与料堆的表面积有关，随着料堆的逐渐增高，料堆的表面积也逐渐增加，以同等量的原料堆积，势必会造成堆料的层厚初始很厚，后来会变得越来越薄，甚至到后来不能覆盖整个料堆表面。
2、在原有的堆料装置中，混匀堆料机走行只有高速和低速两种速度。这样造成在料堆刚开始堆积时，无论是正、逆走行混匀堆料机的走行速度都太慢，当料堆堆积到一定高度时，无论是正、逆走行混匀堆料机的走行速度都太快，两种情况都严重影响堆料层厚的均匀性。
3、如果考虑到上述两种速度因素，虽然也可以对定量给料装置给料的总合量进行一定的控制，以使得层厚得到一定的控制。但是要这样做，在原有堆料控制方法和装置上都有很大的局限，要同时兼顾这幺多的关系显然是难以实现的。
4、在原有堆料控制方法中，为了提高混匀料的混匀质量，一般在料堆刚开始堆积时控制较小流量，当堆到一定量时然后放大流量，这样做虽然也能起到一定的作用，但是这样做的结果除了控制精度不高，还要牺牲堆料作业的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的混匀料堆积控制方法和装置，所述混匀料堆积控制方法通过混匀堆料机的自适应控制，能达到堆料层厚的实时控制，提高混匀料堆积的质量，从而使混匀料堆积的作业效率提高，减少混匀料堆积的作业能耗。
本发明是这样实现的：一种混匀料堆积控制方法，包括下列步骤：
步骤1，在运算控制器中置入运行及控制参数，一部分参数由安装在混匀堆料机悬臂上装有堆高检测装置和安装在混匀堆料机的堆料皮带机上的皮带流量秤测得，包括：堆高检测装置检测到已堆料堆到检测装置的距离h4，混匀堆料机上原有的悬臂高度检测装置送出此时悬臂高度值h3，堆高检测装置的安装位置参数w1，堆料皮带机上皮带流量秤输出物料的流量值Wm；另一部分参数被设置，设置参数包括：原料堆积安息角A，原料堆比重Wt，每层堆高hc；
步骤2，根据上述参数进行计算，最后得到混匀堆料机此时需要的走行速度v；
(1)计算此时料堆的截面积S1
堆高检测装置下的料堆实时堆高h1，h1＝h3-h4；
料堆实时总堆高与堆高检测装置下的料堆实时堆高的高度差h2，h2＝w1*tgA；
此时料堆的实时总堆高hz，hz＝h1+h2；
此时料堆的实时堆底宽w2，w2＝hz*ctgA*2；
此时料堆的截面积S1，S1＝w2*hz/2；
(2)计算该层堆料积后的料堆截面积Sy
该层堆料积后的高度hy，hy＝hz+hc；
该层堆料积后的料堆底边长度wy，wy＝hy*ctgA*2；
该层堆料积后的料堆截面积Sy，Sy＝wy*hy/2；
(3)计算该层需要堆积的截面积Sz
该层需要堆积的截面积Sz，Sz＝Sy-S1；
(4)计算实时料体积流量Dm
实时料体积流量Dm，Dm＝Wm/Wt；
(5)计算混匀堆料机此时需要的走行速度v
混匀堆料机此时需要的走行速度v，v＝Dm/Sz；
步骤3，将计算得到的混匀堆料机此时需要的走行速度送到变频控制器，对混匀堆料机的走行速度进行控制
计算得到混匀堆料机此时需要的走行速度v后，将该走行速度控制参数送到变频控制器，进行混匀堆料机的走行速度控制；
步骤4，在整个料堆的堆积过程中，混匀堆料机运算控制器始终执行上述步骤1至步骤3的检测、设置参数调用、运算、控制的过程，通过对混匀堆料机走行速度的实时控制，实现均匀堆料。
一种实施混匀料堆积控制方法的装置，包括混匀堆料机，混匀堆料机是将运输皮带上的物料经混匀堆料机上的堆料皮带堆积在混匀料堆场上；所述混匀料堆积控制装置还包括皮带流量秤、堆高检测装置、运算控制器，所述混匀堆料机悬臂上装有堆高检测装置，混匀堆料机上装有运算控制器，混匀堆料机的走行驱动装置采用无级调速装置，在混匀堆料机的堆料皮带机上装有皮带流量秤，皮带流量秤和堆高检测装置的输出线接运算控制器，运算控制器输出接混匀堆料机走行驱动装置。
所述堆高检测装置为超声波堆高检测装置。
所述无级调速装置为变频无级调速装置。
本发明是一种新的混匀料堆积控制方法，以及实施这种新的混匀料堆积控制方法的装置。本发明的混匀料堆积控制方法，仅通过混匀堆料机的自适应控制，就可以达到堆料层厚的实时控制。该混匀料堆积控制方法，可以忽略定量给料装置给料总合量的大小，定量给料装置可以简化为仅控制各种料的配比，降低了系统控制的难度。通过混匀堆料机的自适应控制，可以达到实时精确控制堆料层厚，提高混匀料堆积的质量，从而可以使混匀料堆积的作业效率提高，同时还可以减少混匀料堆积的作业能耗。
附图说明
图1为现有的混匀料堆积的装置结构示意图；
图2为本发明混匀料堆积控制装置结构示意图；
图3为本发明混匀料堆积控制方法的有关参数计算示意图。
图中：1原料储料槽，2定量给料装置，3皮带输送机，4混匀堆料机，5车行轨道，6堆高检测装置，7皮带流量秤，8变频无级调整装置，10混匀料堆场，11混匀料料堆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图2，一种实施混匀料堆积控制方法的装置，包括混匀堆料机4、皮带流量秤7、堆高检测装置6、运算控制器。所述混匀堆料机4是将运输皮带上的物料经混匀堆料机4上的堆料皮带堆积在料堆场10上，形成混匀料料堆11；混匀堆料机4悬臂上装有一个超声波堆高检测装置6，混匀堆料机4上装有一个运算控制器，混匀堆料机4的走行驱动装置采用变频无级调速装置8，在混匀堆料机4的堆料皮带机上装有一台皮带流量秤7；皮带流量秤7和堆高检测装置6的输出线接运算控制器，运算控制器输出接混匀堆料机走行驱动装置。
混匀堆料机4的走行速度控制采用变频无级调速，其走行速度可以根据堆积控制需要在每分钟5-80米范围内进行调节。在混匀堆料机4的堆料皮带机上安装的一台皮带流量秤7，其秤量范围在0-1000吨/小时，利用皮带流量秤7可以得到堆料皮带上原料的实时流量。在混匀堆料机4的悬臂上安装的一个超声波堆高检测装置6，其高度检测范围0.5-6米，通过堆高检测装置6可以检测到已堆料堆的实时堆高。在混匀堆料机4上装有一个运算控制器，运算控制器利用原混匀堆料机上的控制PLC，在运算控制器中编有控制参数设置、显示，料堆表面积计算，流量、表面积、层厚、行走速度间的关系运算，行走速度控制等程序，其它混匀堆料机的一般控制程序就不在此表述。
参见图2、图3，一种混匀料堆积控制方法，包括下列步骤：
步骤1，在运算控制器中置入运行及控制参数，参数设置可以在混匀堆料机上的人机界面上进行设置，也可以在中央控制室的人机界面上进行设置，然后通过通信方式送到混匀堆料机上的运算控制器中。参数设置：该品种原料堆积安息角A＝37°；该品种原料堆比重Wt＝2.21t/m³；每层堆高hc＝0.018米；堆高检测装置的安装位置参数w1＝2米；此时堆高检测装置检测到已堆料堆到检测装置的距离(h4)为3.8米，混匀堆料机上原有的悬臂高度检测装置送出此时悬臂高度值(h3)为8.6米，堆料皮带机上皮带流量秤输出物料的流量值(Wm)此时为750吨/小时。
步骤2，根据上述参数进行计算，
(1)计算此时料堆的截面积S1
堆高检测装置下的料堆实时堆高h1＝h3-h4＝8.6米-3.8米＝4.8米；
料堆实时总堆高与堆高检测装置下的料堆实时堆高的高度差
h2＝w1*tgA＝2*tg37°＝1.51米；
此时料堆的实时总堆高hz＝h1+h2＝4.8+1.51＝6.31米；
此时料堆的实时堆底宽w2＝hz*ctgA*2＝16.75米；
此时料堆的截面积S1＝w2*hz/2＝52.846平方米；
(2)计算该层堆料积后的料堆截面积Sy
该层堆料积后的高度hy＝hz+hc＝6.31+0.018＝6.328；
该层堆料积后的料堆底边长度wy＝hy*ctgA*2＝16.80米；
该层堆料积后的料堆截面积Sy＝wy*hy/2＝53.155平方米；
(3)计算该层需要堆积的截面积Sz
该层需要堆积的截面积Sz＝Sy-S1＝0.31平方米；
(4)计算实时料体积流量Dm
实时料体积流量Dm＝Wm/60/Wt＝5.656m³/分钟；
(5)计算混匀堆料机此时需要的走行速度v
混匀堆料机此时需要的走行速度v＝Dm/Sz＝5.656/0.31＝18.25米/分钟；
步骤3，将计算得到的混匀堆料机此时需要的走行速度送到变频控制器，对混匀堆料机的走行速度进行控制
计算得到混匀堆料机此时需要的走行速度v＝18.25米/分钟后，将该走行速度控制参数v＝18.25米/分钟，送到变频控制器，进行混匀堆料机的走行速度控制；
步骤4，在整个料堆的堆积过程中，混匀堆料机运算控制器始终执行上述步骤1至步骤3的检测、设置参数调用、运算、控制的过程，通过对混匀堆料机走行速度的实时控制，达到按参数设置要求进行均匀堆料的控制目的。
以上借助较佳实施例描述了本发明的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应理解为对本发明的实质和范围的限定。鉴于系统设计的经济性和堆积效率，对定量给料装置的最大输出能力、运输皮带的最大输送能力、混匀堆料机的最高走行速度等会有一定限制，这样在整个料堆的堆积过程中始终要保持同一的层厚，特别是要使料堆堆积初始阶段和料堆堆积后期阶段始终要保持同一的层厚，设备投资就不一定经济，堆积就不一定高效。为了解决这个矛盾，在对匀料堆积质量影响不大的前提下，可以在料堆的不同高度设置几个不同的层厚控制参数，使匀料堆积质量、设备投资、堆积效率几方面得到兼顾。在这方面的任何改进，不影响本发明所要保护的实质性内容。