一种基于风压平衡的烧结料层控制方法技术

本发明专利技术公开一种基于风压平衡的烧结料层控制方法。包括以下步骤：根据烧结机目标单位产量，计算风门开度一次设定值VF

【技术实现步骤摘要】
一种基于风压平衡的烧结料层控制方法

：
[0001]本专利技术涉及一种基于风压平衡的烧结料层控制方法。

技术介绍
：
[0002]铁矿石烧结是现代钢铁冶金流程中的重要环节，其最主要生产环节是在台车式烧结机上将混合均匀的小颗粒状原料点火燃烧，使其熔合成块状烧结矿。为保证烧结矿结结块的强度和化学成分，需要原料在烧结机上得到充分燃烧。混合搅拌均匀的小颗粒状原料通过布料装置，从机头的小矿仓落到烧结机台车上，然后以带状厚料层形式均匀分布的。为保证原料的充分燃烧，烧结机会在原料层下方设置风箱并连接烧结主抽风机，通过主抽风机产生的负压，将新鲜空气带入到燃烧的原料层中，新鲜空气和原料的充分接触，是烧结机高效生产的关键因素之一。料层比较薄时，空气比较容易与原料接触，所以燃烧比较充分，但是此时烧结台车上的物料比较少，会影响烧结机的产量。而增加烧结台车上的物料厚度，会增加烧结机产量，提升效益，但是较厚的物料就会影响空气和原料的接触，造成燃烧不充分等产品质量问题。为了在充分燃烧和增加产量上找到的平衡点，就有必要对烧结机的布料进行精确的控制。
[0003]烧结布料系统指的是从烧结机头混匀料小矿槽到烧结机进料口这一段的一系列生产装备。这些装备普遍采用变频调速控制，而且该速度与烧结机联动，以保证物料平衡。烧结机进料口有闸门对混匀的烧结原料进行平整和料层厚度控制，其主要设备包括主调闸门和微调闸门。主调闸门对烧结进料量进行粗调，一般不具备在线实时调节功能，而烧结料层的精确调节主要靠微调闸门实现。微调闸门由一组电动或液动的执行机构驱动，可以根据控制器指令，精确调节阀门开度，从而对烧结台车上的料层高度进行控制。
[0004]传统的烧结生产，烧结台车上的料层高度是预设的，通过雷达料位计对料层高度进行检测，通过调节微调闸门，使料层达到固定的计算高度即可。但是由于原料性状和混合制粒效果的波动，固定的料层厚度就不能完全适应各种工况下的烧结生产，从而造成烧结机燃烧趋势的变化，引起烧结矿产品质量波动。基于以上问题，本专利技术提出了以下解决方案，用于烧结料层的闭环控制和在线优化。
[0005]目前烧结过程的料层厚度参数是由生产工艺管理人员通过计算得到，得到改参数后，将其下发到布料系统，以此为设定值，对阀门进行调节，确保料层厚度保持为该计算值。该方式存在以下一些问题:
[0006]1.烧结原料的物理特性变化，例如颗粒大小或粘度的波动，会对料层透气性造成一定的影响，而以固定的计算值作为料层厚度设定值，会导致原料状态发生变化时，系统无法及时响应，造成烧结矿质量波动；
[0007]2.烧结原料混合制粒工序中，由于加水量和混合参数等问题，会对制粒效果造成一定的影响，不同颗粒度的混匀料会对料层透气性造成一定的影响，而以固定的计算值作为料层厚度设定值，会导致混合制粒效果发生变化时，系统无法及时响应，造成烧结矿质量波动；
[0008]3.漏风现象是烧结机生产中的常见问题，随着生产工况及设备维护状况的不同，烧结机、风箱、大烟道等抽风系统设备可能会发生程度不等的漏风故障，而不严重的漏风故障一般会要求烧结机继续维持生产，但这会造成了有效风量的变化，而此时如果不及时对料层厚度进行修正，会造成烧结矿质量波动。

技术实现思路
：
[0009]为了解决以上问题，本专利技术提出了一种基于风压平衡的烧结料层控制方法，可以通过对烧结机布料的料层厚度进行在线调整，实现对波动工况的自动响应，提高烧结矿生产稳定性和容错性，提升产品质量。
[0010]为达到上述目的，本专利技术一种基于风压平衡的烧结料层控制方法，包括以下步骤：
[0011]第一步：根据烧结机目标单位产量，计算风门开度一次设定值VF
set1
，计算方法如下：
[0012][0013]其中，VF
set1
＝[vf(1)
set1
,vf(2)
set1
,vf(3)
set1
]，vf(i)
set1
表示第i个风箱的风门开度一次设定值，K＝[k1,k2,k3]为1～3#风箱的经验系数，Ma为烧结机目标单位产量，M0为烧结机设计单位产量。
[0014]第二步：根据风门开度二次设定值VF
set2
，计算风箱风门误差VF
err
，计算方法如下：
[0015]VF
err
＝VF
set1
‑
VF
set2
[0016]其中，rank(VF
err
)＝1
×
3。
[0017]第三步：根据风箱风门误差VF
err
，计算料层厚度设定值H
set
，计算方法如下：
[0018]H
set
＝G0(f(VF
err
,W))
[0019]其中，风箱风门误差VF
err
即为主控制器误差值，W＝[w1,w2,w3]T
为权重系数向量，G0(s)为主控制器传递函数，可以设计为满足性能要求的特定函数表达式，一种可行的函数表达式为α0,α1,α2为控制器参数，可以通过零极点配置或实验方法获得。f(X,Y)为风箱
‑
厚度转换函数，用于表征风箱状态与料层厚度值的关联性，一种可行的函数表达式为f(X,Y)＝(X
‑
θ)
×
Y，其中X,Y均为矩阵形式，θ为X的激活阈值，X
×
Y表示矩阵间的叉乘运算。以上仅为G0(s)和f(X,Y)的一个实施例，其它形式的传递函数形式，也包含在本专利技术的权利要求内。
[0020]第四步：根据厚度的设定值与厚度检测值的偏差量，计算料层厚度误差H
err
，计算方法如下：
[0021]H
err
＝H
set
‑
H
[0022]其中，rank(H
err
)＝1
×
n，n为横向分布的雷达料位计数量，在图1所示的实施例中，n＝5。
[0023]第五步：根据料层厚度误差H
err
，计算微调闸门设定值VL
set
，计算方法如下：
[0024]VL
set
＝G1(H
err
)
[0025]其中，rank(VL
set
)＝1
×
n。料层厚度误差H
err
即为微调闸门控制器误差值，G1(s)为微调闸门控制器传递函数组，可以设计为满足性能要求的特定函数表达式。在图1所示的实
施例中n＝5的情况为例，一种可行的函数表达式为：
[0026][0027]其中α
10
,α
11
,α
12
,α
20
,α
21
,α
22
,α
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于风压平衡的烧结料层控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：第一步：根据烧结机目标单位产量，计算风门开度一次设定值VF
set1
，计算方法如下：其中，VF
set1
＝[vf(1)
set1
，vf(2)
set1
，vf(3)
set1
]，vf(i)
set1
表示第i个风箱的风门开度一次设定值，K＝[k1，k2，k3]为1～3#风箱的经验系数，M
a
为烧结机目标单位产量，M0为烧结机设计单位产量；第二步：根据风门开度二次设定值VF
set2
，计算风箱风门误差VF
err
，计算方法如下：VF
err
＝VF
set1
‑
VF
set2
其中，rank(VF
err
)＝1
×
3；第三步：根据风箱风门误差VF
err
，计算料层厚度设定值H
set
，计算方法如下：H
set
＝G0(f(VF
err
，W))其中，风箱风门误差VF
err
即为主控制器误差值，W＝[w1，w2，w3]
T
为权重系数向量，G0(s)为主控制器传递函数，可以设计为满足性能要求的特定函数表达式，一种可行的函数表达式为α0，α1，α2为控制器参数，可以通过零极点配置或实验方法获得；f(X，Y)为风箱
‑
厚度转换函数，用于表征风箱状态与料层厚度值的关联性，一种可行的函数表达式为f(X，Y)＝(X
‑
θ)
×
Y，其中X，Y均为矩阵形式，θ为X的激活阈值，X
×
Y表示矩阵间的叉乘运算；第四步：根据厚度的设定值与厚度检测值的偏差量，计算料层厚度误差H
err
，计算方法如下：H
err
＝H
set
‑
H其中，rank(H
err
)＝1
×
n，n为横向分布的雷达料位计数量；第五步：根据料层厚度误差H
err
，计算微调闸门设定值VL
set
，计算方法如下：VL
set
＝G1(H
err
)其中，rank(VL
set
)＝1
×
n；料层厚度误差H
err
即为微调闸门控制器误差值，G1(s)为微调闸门控制器传递函数组，可以设计为满足性能要求的特定函数表达式；当n＝5时一种可行的函数表达式为：其中α
10
，α
11
，α
12
，α
20<...

【专利技术属性】
技术研发人员：方田，方实年，叶学农，李晓原，沈浩，苏磊，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：