一种适用于鼓风烧结机的烧穿点定位方法及其定位系统.pdf

本发明公开了一种适用于鼓风烧结机的烧穿点定位方法及其定位系统，利用安插于烟罩，且接近料层安装的测温热电偶检测大气温度，找出最高温度值的测温热电偶及其相邻两个，再结合所述三个测温热电偶的基准位置，利用样条插值函数来求取出烧穿点位置。本发明对烧穿点的定位精确度远远高于吸风烧结的烧结点定位，同时对烧结块的块度，转鼓率及脱硫率起到良好作用，有效提高了后续工序鼓风炉的冶炼质量及节能降耗。

1、  一种适用于鼓风烧结机的烧穿点定位方法，其特征在于包括如下步骤：
1)首先在鼓风烧结机上设定点火炉后调料闸门作为起始零点，建立每一个测温热电偶相对于该零点的相对距离基准值；
2)鼓风烧结机正常运行下，采集烟罩上放置的各测温热电偶信息，即与该测温热电偶编号相对应的实时温度值；
3)对采集的上述各测温热电偶信息进行比较，从中找出最大温度值的测温热电偶，得出该测温热电偶和前后相邻位置上的测温热电偶所测得的温度t_m、t_m-1、t_m+1及其相应位置X_m、X_m-1、X_m+1；
4)建立坐标轴：鼓风烧结机上点火炉后调料闸门位置为零点，X轴为各个测温热电偶相对于零点的相对位置，Y轴为温度值，即测温热电偶测得的温度t在坐标轴上为一连续曲线，曲线最高点就是烧穿点位置，又由于烧穿点位于与最高温度热电偶相邻的两个热电偶之间，所以结合上述3个测温热电偶的温度及位置值，通过样条插值函数的方法来求取出烧穿点位置。

2、  根据权利要求1所述适用于鼓风烧结机的烧穿点定位方法，其特征是所述多次样条插值函数为二次样条插值函数，最高温度点的相对距离的计算公式如下：
X＝1/2[(X_m²—X_m-1²)t_m-1+(X_m+1²—X_m-1²)t_m+(X_m-1²—X_m²)t_m+1]/[(X_m—X_m-1)t_m-11+(X_m+1—X_m-1)t_m+(X_m-1—X_m)t_m+1]
其中t_m-1、t_m、t_m+1均大于120℃。

3、  根据权利要求1所述适用于鼓风烧结机的烧穿点定位方法，其特征是所述多次样条插值函数为三次样条函数方法。

4、  一种适用于鼓风烧结机的烧穿点定位系统，其特征在于多个与风箱位置相对应的测温热电偶安插于烟罩，且所述测温热电偶接近料层，所述测温热电偶的信号输出端接入信息采集设备，信息采集设备的信号输出端与存储有基准信息的输入装置的输出端一并接入控制装置，控制装置上连接有显示输出装置。

一种适用于鼓风烧结机的烧穿点定位方法及其定位系统
技术领域：
本发明涉及ISP工艺中的一种检测方法，具体是一种有色冶金ISP密闭鼓风炉炼铅、锌工艺中的鼓风烧结机烧结层烧穿点的定位方法及其定位系统。
背景技术：
烧结机烧穿点位置的测定技术，是烧结块合格度的重要操作指标。在烧穿温度下，在烧结带上行进一段距离，冷却后，从机尾掉下，经破碎机，能够形成高炉要求的有一定硬度、块度、残硫率的合格烧结块。所以在一定烧穿温度下，烧穿点在经验指定的烧穿点位置，则易于达到上述质量要求。同时该质量严重制约着后续工序(高炉、鼓风炉)的产出率、质量及能耗。
在黑色冶金吸风烧结机检测技术中、国内、外早有试验及应用(该技术仅在吸风烧结尾部三个风箱上来测定温度)，尾部三个风箱上各有一个温度计，但温度计间距离一般在3—4米，大的达6米远，烧穿点是最高温度点，究竟该点在三风箱间哪个距离位置上，一般在吸风烧结情况下很难准确定位。
但是不同于钢铁吸风烧结的是，有色冶金的鼓风烧结机由于有色矿中含S较多，SO₂烟气应该去制成硫酸产品，因此有色鼓风烧结机与黑色吸风烧结机不同，它的料层上有长烟罩，风从下面往上鼓入，经点火层向上燃烧烧结，经烧结小车行进一段距离后，烧至料层顶部烧穿。在大烟罩上，对应下面每个风箱位置都装有检测从料层上升的烟气的温度计，反映烧结层温度，要确定烧穿点位置，首先找到各温度计间的温度最高的温度计位置。然后由它与相邻的前后温度计温度和位置，求取它们之间的烧穿点位置。但由于工况变化，此种鼓风烧结机的烧穿点漂移位置达6—9个风箱，很难精确定位。
发明内容：
为了解决鼓风烧结机、生产中烧结料层烧穿点位置难以准确定位的缺陷，克服实际运行中料层烧穿点位置在9个风箱大漂移的现实，本发明旨在提供一种适用于鼓风烧结机的烧穿点定位方法及其定位系统，使其烧穿点定位精确度远远高于吸风烧结的烧结点定位，同时对烧结块的块度，转鼓率及脱硫率起到良好作用，有效提高后续工序鼓风炉的冶炼质量及节能降耗。
为达到上述发明目的，本发明采取的技术方案是，一种适用于鼓风烧结机的烧穿点定位方法，包括如下步骤：
1、首先在鼓风烧结机上设定点火炉后调料闸门作为起始零点，建立每一个测温热电偶相对于该零点的相对距离基准值；
2、鼓风烧结机正常运行下，采集烟罩上放置的各测温热电偶信息，即与该测温热电偶编号相对应的实时温度值；
3、对采集的上述各测温热电偶信息进行比较，从中找出最大温度值的测温热电偶，得出该测温热电偶和前后相邻位置上的测温热电偶所测得的温度t_m、t_m-1、t_m+1及其相应位置X_m、X_m-1、X_m+1；
4、建立坐标轴：鼓风烧结机上点火炉后调料闸门位置为零点，X轴为各个测温热电偶相对于零点的相对位置，Y轴为温度值，即测温热电偶测得的温度t在坐标轴上为一连续曲线，曲线最高点就是烧穿点位置，又由于烧穿点位于与最高温度热电偶相邻的两个热电偶之间，所以结合上述3个测温热电偶的温度及位置值，通过样条插值函数的方法来求取出烧穿点位置。
作为优选方案，多次样条插值函数为二次样条插值函数，最高温度点的相对距离的计算公式如下：
X＝1/2[(X_m²—X_m-1²)t_m-1+(X_m+1²—X_m-1²)t_m+(X_m-1²—X_m²)t_m+1]/[(X_m—X_m-1)t_m-11+(X_m+1—X_m-1)t_m+(X_m-1—X_m)t_m+1]
其中t_m-1、t_m、t_m+1均大于120℃。
同时，多次样条插值函数还可为三次样条函数方法。
本发明还提供了一种适用于鼓风烧结机的烧穿点定位系统，多个与风箱位置相对应的测温热电偶安插于烟罩，且所述测温热电偶接近料层，所述测温热电偶的信号输出端接入信息采集设备，信息采集设备的信号输出端与存储有基准信息的输入装置的输出端一并接入控制装置，控制装置上连接有显示输出装置。
下面对本发明的工作原理进行详细描述：
首先将鼓风烧结机上的点火炉后调料闸门作为起始点0点，确定烟罩上每一个测温热电偶对0点的距离，建立每个测温热电偶的相对位置于基准的位置。其中测温热电偶的安装位置一般为每个风箱上一个，但相隔位置不等，一般取决于烟罩上各种引出管道的影响。
当鼓风烧结机正常运行时，采用DCS、PLC、PAC工控数采装置或多功能无纸记录仪等数据采集装置对烟罩上插入的各测温热电偶信息进行数据采集。
然后对采集的测温热电偶信息进行比较，从中找出最高温度的测温热电偶，以得出该测温热电偶和其前后相邻两个测温热电偶的信息，即测温热电偶Tm、Tm-1、Tm+1分别测得的温度t_m，、t_m-1、t_m+1和它们相对0点的距离X_m、X_m-1、X_m+1。
但最高温度热电偶的位置并不一定是烧穿点位置，烧穿点位置应该位于与其相邻的两个测温热电偶之间，温度t在以测温热电偶的相对距离为X轴的坐标系上为一连续曲线，曲线最高点就是烧穿点位置。所以可通过这3个测温热电偶温度及位置来求取烧穿点位置，在数学上可采用二或三次样条插值函数的方法来求解，其中三样次条函数方法精度高，但要求的参变量太多，现场很难满足那么多采集量的要求，投资也增加，而二次样条函数方法精度能满足工业精度要求，所需数据不多，因此本发明优选方案为二次样条插值函数方法。
烧穿点的位置，即最高温度点的相对距离计算公式如下：
X＝1/2[(X_m²—X_m-1²)t_m-1+(X_m+1²—X_m-1²)t_m+(X_m-1²—X_m²)t_m+1]/[(X_m—X_m-1)t_m-1+(X_m+1—X_m-1)t_m+(X_m-1—X_m)t_m+1]
由于烧穿点温度要求在400℃左右，如果低于120℃，工况很不正常，计算没有意义，所以在上述公式中t_m-1、t_m、t_m+1均大于120℃。
综上所述，本发明提供的适用于鼓风烧结机的烧穿点定位方法和定位系统，能使烧穿点定位精确度远远高于吸风烧结的烧结点定位，对烧结块的块度，转鼓率及脱硫率起到良好作用，同时有效提高了后续工序鼓风炉的冶炼质量及节能降耗。
附图说明
图1是实施例中定位方法的流程框图；
图2是本发明所述定位系统的结构框图；
图3鼓风烧结机的简单结构示意图；
图4是本发明所述定位系统的原理示意图。
在上述附图中：
1-测温热电偶   2-信息采集设备  3-基准设定装置
4-控制装置  5-输出显示装置  6-风箱
7-烟罩      8-调料闸门      9-料层
10-烧穿点   11-点火炉       12-风机
13-料仓     14-鼓风烧结机   15-温度曲线
具体实施方式：
鼓风烧结机结构参照图3，烟罩7上装有测温热电偶1，实现行进中了解料层烧结温度的功能，操作中观察哪一号测温热电偶温度最高，操作者只能估计烧穿点在它前或后，由于前或后测温热电偶位置相距各有1.5-3m，究竟烧穿点在何点位上，一般通过人工操作使它达到理想的经验位置，没有具体的定位方法，精确度不高。而本发明利用测温热电偶1的安装位置给各个测温热电偶设定标准的相对位置，提出了二次样条函数方法，用控制装置4和无纸记录仪进行比较、选别、计算、数字或屏幕实时图形棒图显示。同时，因为靠近点火炉11后调料闸门8的前几处温度不可能达到最大值，所以本发明中在测温热电偶1的安装数量上，可省略前几个。
本实施例原理参见图4，鼓风烧结机上已装有15个风箱6，其中对应各风箱位置的烟罩7内部均装有测温热电偶18个：T1-T15，其中9、10、11号风箱位置各有2个，具体数量依烧结机规模大小，风箱数量而定。测温热电偶1的信号输出端接入信息采集设备2，信息采集设备2的信号输出端与基准设定装置3的输出端一并接入控制装置4。在定位过程中，首先通过输入装置将其内部事先存储的18个测温热电偶的位置基准信息发送到控制装置4，再将其与由信息采集设备2采集的当前各个测温热电偶1的相关信息进行分析比较，控制装置4对上述信息进行排队、高选、烧穿点位计算、位置匹配即可获得烧穿点位置，通过输出显示装置5实时图形及棒图显示。
参见图1，上述定位系统的具体定位方法如下所述：
1.首先把点火炉11后调料闸门8作为烧穿点距离0点，确定烟罩7上各测温热电偶T1—T15对0点的相对距离，具体见表1中第3列所示，即建立了待测烧结点的距离基准。
2.在正常运行下，对烟罩上插入的各测温热电偶信息通过信息采集装置2(DCS、PLC、PAC工控数采装置、多功能无纸记录仪)进行数据采集，具体见表1中第1、2列，其中列出了各个测温热电偶的编号和对应的实时温度值。
3.通过控制装置4内的通用软件EXCEL(或其它工控软件)对采集的上述各测温热电偶信息进行比较，从中找出温度值最大的测温热电偶编号和其相对距离，具体参见表1中第2列，根据MAX函数可知实施例中最大温度值的测温热电偶为T10b，其对应的温度值为420℃。同时，把该位置热电偶前后1个位置的热电偶信息及它们的相对距离找出，得到t_m、t_m-1、t_m+1和它们对0点的距离X_m、X_m-1、X_m+1，参见表1，设x_m＝x₂、x_m-1＝x₁、x_m+1＝x₃。
4.建立坐标：设鼓风烧结机上点火炉11后调料闸门8位置为零点，X轴为各个测温热电偶相对于零点的相对位置，Y轴为温度值，即测温热电偶测得的温度t在坐标轴上为一连续曲线，曲线最高点就是烧穿点10的具体位置，又由于烧穿点10位于与最高温度热电偶相邻的两个热电偶之间，所以可结合上述3个测温热电偶的温度及位置值，通过二次样条插值函数的方法来求取出烧穿点位置，具体计算公式如下：
X＝1/2[(X_m²—X_m-1²)t_m-1+(X_m+1²—X_m-1²)t_m+(X_m-1²—X_m²)t_m+1]/[(X_m—X_m-1)t_m-11+(X_m+1—X_m-1)t_m+(X_m-1—X_m)t_m+1]
其中t_m-1、t_m、t_m+1均大于120℃
参照表1中数据，最后得出X＝29.07317073米，即烧穿点距点火炉后调料闸门为29.07317073米。