一种用于密闭电石炉的料斗式布料装置和自动控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于密闭电石炉的料斗式布料装置和自动控制方法，在电石炉生产过程中根据电石炉炉顶料仓的料位情况进行自动布料，同时根据布料机上料斗的料位情况进行料斗自动补料，核心思路是处理器通过采集各个炉顶料仓的料位情况判断是否有料仓缺料，同时采集布料机料斗的储料情况；当出现料仓缺料状况时同时布料机上的料斗储料情况满足补料条件时进行自动下料，如果布料机上的料斗储料情况不满足则给料斗加料到满足补料条件然后进行补料操作；没有炉顶料仓需要补料时将所有料斗装满料，如此循环；本发明专利技术提出的环形布料装置安全稳定、自动化程度高，能够满足电石炉炉顶料仓的无人化自动加料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶炼炉
及自动控制领域，特别涉及一种用于密闭电石炉的料 斗式布料装置和自动控制方法。
技术介绍
我国已成为世界上最大的电石生产国和消费国。而原料供应是电石生产的重要组 成部分，良好的原料供应能够提升电石生产的效率。在传统的电石炉原料供应过程中，基本 都需要有人在供料现场进行协调操作，有的还需要人在现场对输送上来的原料进行手动处 理。而在原料的输送过程中会产生大量的粉尘，还有噪声，会使得原料供应的现场环境比较 恶劣，如果人长时间处于这样的生活环境中，容易诱发一些不必要的疾病，会对人的身心健 康产生很不好的影响。因此对于电石炉生产过程的原料供应方式进行现代化改造是迫在眉 睫的，研究出一种能够脱离人工、在现场自动进行原料供应操作的自动供料系统是十分有 必要的。这样不但能够使人免于工作于恶劣的环境中，同时采用自动供料系统也能够更加 精确的控制电石炉生产过程供料情况，提升生产效率。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于密闭电石炉的料 斗式布料装置和自动控制方法，能够根据各个炉顶料仓的缺料情况自动的进行补料，摆脱 了人的现场管理，实现了电石炉原料供应的安全、稳定、高效的自动化输送。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是： -种用于密闭电石炉的料斗式布料装置，包括一个环形转动装置1，环形转动装置 1连接有用于控制其启停与转速的交流电机2,其特征在于，在环形转动装置1上固定有若 干个可自动翻转的储料料斗3,储料料斗3随环形转动装置1转动，每个储料料斗3的内部 安装有用于检测料位的雷达料位计4,外部安装有用于检测储料料斗3位置的霍尔线性位 置传感器5,在环形转动装置1外部设置有向储料料斗3供料的振动给料机7以及向电石炉 炉顶供料的炉顶料仓8,炉顶料仓8位于储料料斗3下方，所述交流电机2、储料料斗3、雷达 料位计4、霍尔线性位置传感器5以及振动给料机7通过现场总线12连接PLC控制器13， PLC控制器13根据储料料斗3的位置以及储料料斗3和炉顶料仓8的料量，控制储料料斗 3翻转通过炉顶料仓8向电石炉加料。 所述环形转动装置1外部安装有辅助检测各个储料料斗3位置的电磁铁6，所述电 磁铁6通过电磁继电器自动控制开关。 在所述储料料斗3底部靠近环形旋转装置1中心的位置安装有与储料料斗3底部 相连接的油压缸，储料料斗3底部通过转轴与环形旋转装置1远离中心的部分相连接，当需 要翻转储料料斗3时，PLC控制器13控制油压缸推动储料料斗3围绕转轴进行翻转；当储 料料斗3中的原料全部加入到电石炉中后，PLC控制器13又控制油压缸收缩，将储料料斗3 拉回到原始位置。 所示炉顶料仓8由主体9、进料口阀门10和下料口阀门11组成，其中进料口阀门 10和下料口阀门11分别位于主体9的顶部开口和底部开口处。 本专利技术还提供了用于密闭电石炉的料斗式布料装置的自动控制方法，包括如下步 骤： 实时采集获取炉顶料仓8和储料料斗3中的料量； 实时采集获取储料料斗3的位置； 判断储料料斗3是否满足布料条件，如不满足，则控制交流电机2工作，带动环形 转动装置1和其上的储料料斗3转动，将未满料的储料料斗3对应至振动给料机7,由振动 给料机7向其中加料，直至满足布料条件； 当满足布料条件时，判断是否有炉顶料仓8缺料，当有，控制交流电机2工作，带动 环形转动装置1和其上的储料料斗3转动，将满料的储料料斗3对应至缺料的炉顶料仓8， 控制其翻转向炉顶料仓8加料。 优选地，当储料料斗3满足布料条件，同时又没有处于缺料状态的炉顶料仓8时， 判断是否所有的储料料斗3都满料，如果有未满料的储料料斗3,则控制交流电机2工作，带 动环形转动装置1和其上的储料料斗3转动，将未满料的储料料斗3对应至振动给料机7， 由振动给料机7向其中加料，直至所有的储料料斗3处于满料状态。 所述布料条件为： 当一半以上的储料料斗3满料时满足布料条件； 当一半以上的储料料斗3未满料时，如果满料的储料料斗3个数大于等于缺料的 炉顶料仓8个数的一倍时，满足布料条件； 否则不满足布料条件。 当储料料斗3不满足布料条件，或者当储料料斗3满足布料条件，但没有炉顶料仓 8缺料，又有储料料斗3处于未满料状态，需要利用振动给料机7进行加料时，采用振动给料 机-料斗单级排队模型进行排队计算，由振动给料机7和缺料的储料料斗3构成排队系统， 系统中缺料的储料料斗3为顾客，振动给料机7为服务机构，向缺料的储料料斗3提供加料 服务，服务规则属于先到先服务模式，设该输入过程为泊松过程，事件流强度为λ，服务时 间服从一般分布，即构成Μ/G/l排队模型； 当储料料斗3满足布料条件，向缺料的炉顶料仓8加料时，采用环形转动装置-炉 顶料仓单级排队模型进行排队计算，由环形转动装置1和缺料的炉顶料仓8构成排队系统， 系统中缺料的炉顶料仓8为顾客，环形转动装置1为服务窗，向缺料的炉顶料仓8提供加料 服务，排队系统容量和潜在顾客数均为常数，设炉顶料仓8缺料事件发生的间隔时间和环 形转动装置1为炉顶料仓8服务的时间均为负指数分布，每个炉顶料仓8出现缺料的强度 均为λ，环形转动装置1的平均服务率为μ ;假设在某时刻η个炉顶料仓8中有c个出现缺 料状况，剩余n-c个的料位还未到达下限，那么n-c个料仓出现缺料状况的强度为λ (n-c)， 则该排队系统构成一个生灭过程，相邻状态之间系统内料斗数相差不大于1，即下一状态待 加料的炉顶料仓数目只可能增加一个或减少一个，该过程的一步转移只能发生在相邻状态 之间，即构成M/M/1/n/n单服务窗闭合式排队模型。 在任何状态下，需要保证任一个炉顶料仓8的进料口阀门10和下料口阀门11至 少有一个处于关闭状态。 本专利技术同时对各个炉顶料仓8的下料情况进行实时监测，判断固定时间内炉顶料 仓8中的下料量是否满足设定阈值，当不满足时进行报警操作，提醒操作员检查是否有设 备故障以及生产是否正常。 与现有技术相比，本专利技术电石炉炉顶料仓加料系统分为振动给料机向料斗内加料 和环形转动装置向炉顶料仓加料两个工作过程，在生产过程中炉内的原料不断的被消耗， 这些原料由输料管提供，当输料管中的料位下降到一定程度的时候，启动环形转动装置，将 有料的料斗旋转至缺料料仓上方，完成炉顶料仓内混合块料的补充；在炉顶料仓加料完毕 后，环形转动装置将空料斗旋转至振动给料机下方，向其中加入新的混合块料。整个工作过 程中存在多种随机事件，根据上述两个排队模型进行建模仿真控制。 在密闭电石炉原料输送供应过程中依据两个原则，首先PLC控制器收集到储料 料斗上雷达料位计的数据，判断料位情况是否满足布料条件，不满足条件时依据振动给料 机-料斗单级排队模型给环形转动装置上的储料料斗进行加料操作使其达到布料条件；当 满足布料条件时控制器处理采集到的密闭电石炉炉顶料仓中雷达料位计数据，检查是否有 电石炉炉顶料仓处于缺料状态，当有料斗处于缺料状态时同时依据环形转动装置-炉顶料 仓排队模型给缺料炉顶料仓进行补料操作；没有炉顶料仓缺料时系统依据振动给料机-料 斗单级排队模型将所有环形转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于密闭电石炉的料斗式布料装置，包括一个环形转动装置(1)，环形转动装置(1)连接有用于控制其启停与转速的交流电机(2)，其特征在于，在环形转动装置(1)上固定有若干个可自动翻转的储料料斗(3)，储料料斗(3)随环形转动装置(1)转动，每个储料料斗(3)的内部安装有用于检测料位的雷达料位计(4)，外部安装有用于检测储料料斗(3)位置的霍尔线性位置传感器(5)，在环形转动装置(1)外部设置有向储料料斗(3)供料的振动给料机(7)以及向电石炉炉顶供料的炉顶料仓(8)，炉顶料仓(8)位于储料料斗(3)下方，所述交流电机(2)、储料料斗(3)、雷达料位计(4)、霍尔线性位置传感器(5)以及振动给料机(7)通过现场总线(12)连接PLC控制器(13)，PLC控制器(13)根据储料料斗(3)的位置以及储料料斗(3)和炉顶料仓(8)的料量，控制储料料斗(3)翻转通过炉顶料仓(8)向电石炉加料。

【技术特征摘要】
1. 一种用于密闭电石炉的料斗式布料装置，包括一个环形转动装置（1)，环形转动装 置（1)连接有用于控制其启停与转速的交流电机（2)，其特征在于，在环形转动装置（1)上 固定有若干个可自动翻转的储料料斗（3)，储料料斗（3)随环形转动装置（1)转动，每个储 料料斗（3)的内部安装有用于检测料位的雷达料位计（4)，外部安装有用于检测储料料斗 (3)位置的霍尔线性位置传感器（5)，在环形转动装置（1)外部设置有向储料料斗（3)供料 的振动给料机（7)以及向电石炉炉顶供料的炉顶料仓（8)，炉顶料仓（8)位于储料料斗（3) 下方，所述交流电机（2)、储料料斗（3)、雷达料位计（4)、霍尔线性位置传感器（5)以及振动 给料机⑵通过现场总线（12)连接PLC控制器（13)，PLC控制器（13)根据储料料斗（3) 的位置以及储料料斗（3)和炉顶料仓（8)的料量，控制储料料斗（3)翻转通过炉顶料仓（8) 向电石炉加料。2. 根据权利要求1所述用于密闭电石炉的料斗式布料装置，其特征在于，所述环形转 动装置（1)外部安装有辅助检测各个储料料斗（3)位置的电磁铁（6)，所述电磁铁（6)通过 电磁继电器自动控制开关。3. 根据权利要求1所述用于密闭电石炉的料斗式布料装置，其特征在于，在所述储料 料斗（3)底部靠近环形旋转装置（1)中心的位置安装有与储料料斗（3)底部相连接的油压 缸，储料料斗（3)底部通过转轴与环形旋转装置（1)远离中心的部分相连接，当需要翻转储 料料斗（3)时，PLC控制器（13)控制油压缸推动储料料斗（3)围绕转轴进行翻转；当储料 料斗（3)中的原料全部加入到电石炉中后，PLC控制器（13)又控制油压缸收缩，将储料料 斗（3)拉回到原始位置。4. 根据权利要求1所述用于密闭电石炉的料斗式布料装置，其特征在于，所示炉顶料 仓（8)由主体（9)、进料口阀门（10)和下料口阀门（11)组成，其中进料口阀门（10)和下料 口阀门（11)分别位于主体（9)的顶部开口和底部开口处。5. 根据权利要求1所述用于密闭电石炉的料斗式布料装置的自动控制方法，其特征在 于，包括如下步骤： 实时采集获取炉顶料仓（8)和储料料斗（3)中的料量； 实时采集获取储料料斗（3)的位置； 判断储料料斗（3)是否满足布料条件，如不满足，则控制交流电机（2)工作，带动环 形转动装置（1)和其上的储料料斗（3)转动，将未满料的储料料斗（3)对应至振动给料机 (7)，由振动给料机（7)向其中加料，直至满足布料条件； 当满足布料条件时，判断是否有炉顶料仓（8)缺料，当有，控制交流电机（2)工作，带动 环形转动装置（1)和其上的储料料斗（3)转动，将满料的储料料斗（3)对应至缺料的炉顶 料仓（8)，控制其翻转向炉顶料仓（8)加料。6. 根据权利要求5所述自动控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩九强，陈岐，刘俊，郑辑光，张新曼，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61