本發(fā)明涉及一種燒結(jié)混合料中自動(dòng)配加紅泥的系統(tǒng)及控制方法，屬于燒結(jié)機(jī)混合料水分控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著近年來(lái)鋼鐵產(chǎn)量的逐年增加，煉鋼所產(chǎn)生的污染粉塵也大量增加。為達(dá)到環(huán)保要求，煉鋼環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了污染粉塵的回收，煉鋼環(huán)節(jié)粉塵回收后呈紅色泥漿狀態(tài)，稱之為紅泥。但是，如何將回收的紅泥再次利用卻成為又一難題。因?yàn)榧t泥中鐵含量較高，如果將紅泥添加到燒結(jié)用的混合料中，既可提高混合料的fe和cao含量，減少鐵粉原料配比又可以起到調(diào)節(jié)物料水分的作用。但是，已有技術(shù)煉鋼紅泥處理工藝是經(jīng)過(guò)手動(dòng)操作與混合料簡(jiǎn)單混勻后直接供燒結(jié)利用，多是工人根據(jù)紅外線水分儀的測(cè)量值以及燒結(jié)料表面的情況憑借經(jīng)驗(yàn)決定配加紅泥的多少。當(dāng)加入紅泥過(guò)量，燒結(jié)礦的ph值降低（堿性下降），燒結(jié)礦粒度松散，氣孔率增多，強(qiáng)度下降，造成燒結(jié)礦質(zhì)量的波動(dòng)；當(dāng)加入紅泥量少時(shí)，混合料的水分又不足，進(jìn)而影響冶鐵質(zhì)量。或者利用一次混合機(jī)加水或紅泥的方法控制燒結(jié)混合料的水分，且采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)方式控制流量，混合料的水分波動(dòng)極大而且無(wú)法補(bǔ)償調(diào)節(jié)，最終將使混合料的粒度效果變差、透氣性變差，導(dǎo)致燒結(jié)速度減慢，迫使配制煤粉量增加，返礦率升高，燒結(jié)礦品質(zhì)、產(chǎn)量雙雙下降，更甚者是過(guò)干和過(guò)濕的混合料使中控系統(tǒng)無(wú)法準(zhǔn)確控制燒結(jié)終點(diǎn)，造成無(wú)法估計(jì)的惡性事故。現(xiàn)有配混系統(tǒng)中使用的紅外線水分儀測(cè)量混合料水分，混合料表面狀態(tài)、顏色、結(jié)構(gòu)都會(huì)影響對(duì)紅外線的反射率，干擾水分的測(cè)量，比如燒結(jié)混合料中配加紅泥，物料顏色及結(jié)構(gòu)與未加紅泥時(shí)不同，這會(huì)影響紅外線水分儀采集測(cè)量波長(zhǎng)的準(zhǔn)確性，從而影響測(cè)量精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種燒結(jié)混合料中自動(dòng)配加紅泥的系統(tǒng)及控制方法，準(zhǔn)確控制配加紅泥流量，隨時(shí)調(diào)節(jié)混合料的最終水分，達(dá)到持續(xù)穩(wěn)定混合料干濕程度的目的，同時(shí)，由于紅泥被有效的利用，不僅減少了部分精鐵原料的配比，降低了燒結(jié)礦成本，還大大降低了煉鋼企業(yè)對(duì)外部的污染物排放，解決背景技術(shù)存在的上述問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種燒結(jié)混合料中自動(dòng)配加紅泥的系統(tǒng)，包含一混前皮帶機(jī)、整料器、微波水分儀、計(jì)量秤、紅泥管切斷閥、紅泥主變頻加漿泵、紅泥備變頻加漿泵、紅泥漿液池、紅泥攪拌機(jī)、一次混合機(jī)、一混后皮帶機(jī)、環(huán)境測(cè)溫儀、后微波水分儀、調(diào)節(jié)閥、二次混合機(jī)、二混后皮帶機(jī)、后整料器；一次混合機(jī)前的一混前皮帶機(jī)上方安裝整料器和微波水分儀，下方安裝計(jì)量秤；紅泥管切斷閥、紅泥主變頻加漿泵和紅泥備變頻加漿泵安裝在紅泥管道上；攪拌機(jī)安裝在紅泥漿液池中；二次混合機(jī)后的二混后皮帶機(jī)上方安裝后整料器和后微波水分儀；調(diào)節(jié)閥安裝在加水工藝管道上；環(huán)境測(cè)溫儀安裝在紅泥漿液池廠房?jī)?nèi)。
一種燒結(jié)混合料中自動(dòng)配加紅泥的控制方法，對(duì)述配加紅泥系統(tǒng)進(jìn)行控制，包括如下步驟：
a.判斷配加紅泥系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)間:
該工作時(shí)間為起車后配加紅泥系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)間；分為正?？蛰d起車情況和故障重停后起車情況分別記載；
b.計(jì)算混合料需加水流量值：
先用延時(shí)料批重量與需加水量之和乘以設(shè)定水分值，設(shè)定水分值限定在6.0-12.0%；再減去延時(shí)料批重量與一次混合機(jī)前微波水分儀測(cè)得水分值（該值介于3.2－4.2%之間）的乘積，再經(jīng)過(guò)計(jì)算得出延時(shí)料批重量實(shí)際所需的加水流量值；
c.計(jì)算一次混合機(jī)實(shí)際需加水流量：
用b步驟中計(jì)算所得加水流量值的80-90%作為一次混合機(jī)中混合料需加水流量值，并限定范圍在0.0-33.0%，為二次混合機(jī)加水量留有足夠的調(diào)節(jié)空間；
d.一次混合機(jī)自動(dòng)配加紅泥；
1）計(jì)算一次混合機(jī)實(shí)際需加紅泥流量：
紅泥中的含水比例為1，減去紅泥濃度，c步驟中計(jì)算所得需加水流量除以紅泥含水比例，再乘以溫度補(bǔ)償系數(shù)t（1.0-1.15之間），即為需加紅泥流量；
2）自動(dòng)計(jì)算變頻加漿泵輸出頻率：
利用具有并行結(jié)構(gòu)的比例-積分-微分pid控制器，對(duì)變頻器輸出頻率進(jìn)行比例-積分-微分pid運(yùn)算調(diào)節(jié)。以d.步驟1）計(jì)算所得需加紅泥流量為設(shè)定值sp，以實(shí)際紅泥管流量反饋取16個(gè)掃描周期平均值為反饋值pv，比例系數(shù)kp設(shè)置0.4，積分系數(shù)為ki設(shè)置0.14,微分系數(shù)為kd設(shè)置0，對(duì)變頻加漿泵的輸出頻率y范圍為ymax=50、ymin=0；將pid控制器的控制輸出頻率y進(jìn)行限定：設(shè)定ymax=物料實(shí)際重量/設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力í50.0、ymin=0.0，來(lái)限定變頻器的頻率調(diào)節(jié)區(qū)間，以減少頻繁調(diào)節(jié)對(duì)加漿泵的損耗；
對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的系統(tǒng)偏差err進(jìn)行判斷，系統(tǒng)偏差值err小于等于±0.2且持續(xù)時(shí)間超過(guò)10秒，pid控制器的操作操作模式管腳halt置1，進(jìn)入暫停模式，此時(shí)控制輸出y=舊值y，即維持變頻器輸出頻率不變，減少現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或干擾信號(hào)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響；
3）根據(jù)不同批次紅泥物料濃度調(diào)節(jié)紅泥攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持同批次紅泥漿液的濃度穩(wěn)定；
e.計(jì)算一次混機(jī)出口處混合料的水分值：
根據(jù)計(jì)算出的一次混機(jī)出口處混合料的含水量和混合料經(jīng)過(guò)一次混合機(jī)后的總流量，可得一次混機(jī)出口處混合料的水分值，輸出限定區(qū)間為0.0--15.0；
f.計(jì)算二次混合機(jī)加水的基準(zhǔn)料批重量：
此料批重量分為各設(shè)定量之和與各反饋量之和，兩者之差小于等于20.0t/h且持續(xù)時(shí)間大于等于30秒，則選用各設(shè)定量之和作為二次混合機(jī)計(jì)算補(bǔ)償加水量的基準(zhǔn)料批重量，以保證加水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，避免調(diào)節(jié)閥頻繁變動(dòng)；最后同樣將此輸出值進(jìn)行輸出限定，限定范圍為0.0-680.0t/h，防止誤操作、干擾信號(hào)等對(duì)系統(tǒng)的影響；
g.兩種二次混合機(jī)需加水流量的不同路徑可選擇算法：
1）根據(jù)上述e步驟和f步驟得出的理論計(jì)算數(shù)據(jù)，計(jì)算二次混合需加水流量：用設(shè)定水分值減去一混后的基準(zhǔn)水分計(jì)算值除以100減水份設(shè)定值之差，計(jì)算出需加水系數(shù)，然后用延時(shí)基準(zhǔn)料批計(jì)算重量乘以此系數(shù)即為二次混合需加水流量；
2）根據(jù)一次混合機(jī)需加水流量計(jì)算二次混合需加水流量：將b步驟中計(jì)算所得需加水流量總值剩余10-20%流量做為二次混合需加水量，取其16個(gè)周期的平均值并做延時(shí)處理，且限定在0.0-10.0范圍內(nèi)變化；
上述兩種算法所得二次混合需加水流量做二選一功能，保證了加水效果；
h.計(jì)算加水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度：
利用具有并行結(jié)構(gòu)的比例-積分-微分pid控制器，對(duì)二次混合機(jī)加水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行比例積分微分調(diào)節(jié)控制；以計(jì)算所得二次混合需加水流量為設(shè)定值sp，以加水管流量16個(gè)掃描周期的平均值為反饋值pv，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度控制輸出范圍為ymax=100、ymin=0；對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的系統(tǒng)偏差err進(jìn)行判斷，系統(tǒng)偏差值小于等于0.3且持續(xù)時(shí)間超過(guò)6秒，比例-積分-微分pid控制器的halt管腳置1進(jìn)入暫停模式，在暫停模式中，控制輸出保持不變，以減少現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或干擾信號(hào)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響；比例-積分-微分pid控制器其它重要參數(shù)分別為：比例系數(shù)kp為0.4,積分系數(shù)ki為0.14,微分系數(shù)kd為0.0；
將比例-積分-微分pid控制器的控制輸出進(jìn)行限定：利用一階限速器對(duì)比例-積分-微分pid控制器的控制輸出進(jìn)行限定控制；通過(guò)設(shè)定最大速度rate，來(lái)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度變化速率，此處的rate值設(shè)定為3.0；設(shè)定ymax=物料實(shí)際重量/設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力í90.0、ymin=0.0，來(lái)限定電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)區(qū)間；然后再根據(jù)以往工人手動(dòng)加水記錄總結(jié)規(guī)律，利用一價(jià)限速器對(duì)調(diào)節(jié)閥的控制輸出再次進(jìn)行限定；
i.對(duì)二次混合機(jī)需加水流量進(jìn)行反饋修正：
1）利用水分修正系數(shù)進(jìn)行修正：利用比例-積分pi控制器計(jì)算調(diào)節(jié)反饋水份值偏差的修正系數(shù)y，水份設(shè)定值為引用變量sp，水份測(cè)定值為受控變量pv，水份值測(cè)定值為二次混合機(jī)后微波水份儀測(cè)量所得的數(shù)據(jù)取16個(gè)掃描周期的平均值且限定在6.2-8.2之間；其它參數(shù)設(shè)定如下：比例作用系數(shù)gain為0.1，積分時(shí)間常數(shù)ti為200秒，ymax=2.0,ymin=-2.0，修正系數(shù)y加1再乘以二次混合機(jī)加水流量即為修正后的加水流量；最后將偏差err的輸出范圍限定在±0.6之間；
2)利用水分偏差對(duì)二次混合需加水流量進(jìn)行修正：計(jì)算水分設(shè)定值與最終的水分測(cè)定值之間的偏差，將偏差值err的十分之一再作為反饋修正值，每300秒取值一次并進(jìn)行30秒的加減水修正處理。
本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的通過(guò)更換現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表及增加和優(yōu)化系統(tǒng)輔助設(shè)備、計(jì)算配加紅泥等待時(shí)間、計(jì)算配加紅泥流量、計(jì)算紅泥變頻加漿泵輸出變頻、計(jì)算二次混合機(jī)開(kāi)始加水時(shí)間、計(jì)算加水流量、計(jì)算加水泵閥門開(kāi)度、在系統(tǒng)末端加水環(huán)節(jié)修正水分終值等步驟實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)配加紅泥的控制方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在燒結(jié)機(jī)混合料中精確自動(dòng)配加紅泥的控制方法，解決了過(guò)去十多年一直未能實(shí)現(xiàn)的功能。本發(fā)明最重要特點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了靈活操作燒結(jié)混合料配加紅泥時(shí)的等待時(shí)間，保證了設(shè)備不帶料起車或重停重負(fù)荷起車時(shí)加水時(shí)機(jī)的精準(zhǔn)性；根據(jù)生產(chǎn)區(qū)域環(huán)境溫度特點(diǎn)在計(jì)算紅泥流量時(shí)加入溫度補(bǔ)償系數(shù)t；根據(jù)不同批次紅泥漿液濃度值控制紅泥攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速保證漿液濃度穩(wěn)定；在二次混合機(jī)環(huán)節(jié)加入兩種可選擇的負(fù)反饋調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)償水分；根據(jù)煉鋼紅泥的物質(zhì)構(gòu)成特性使用準(zhǔn)確性更高的微波水分儀替換原有紅外水分儀。本發(fā)明中應(yīng)用的所有數(shù)據(jù)及程序編譯的邏輯思路均為發(fā)明人結(jié)合大量的實(shí)踐維護(hù)工作和反復(fù)調(diào)試設(shè)備過(guò)程中獲取的第一手資料，程序、數(shù)據(jù)和設(shè)備的配合具有極好的唯一性、排他性、精準(zhǔn)度和匹配度，是本行業(yè)其他技術(shù)人員難以想象的。配加紅泥時(shí)加入溫度補(bǔ)償系數(shù)以及根據(jù)紅泥濃度控制攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速保證不同批次紅泥漿液濃度屬于本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)之一。
本發(fā)明的有益效果：可以準(zhǔn)確控制配加紅泥流量，在經(jīng)過(guò)水分反饋后的一系列計(jì)算隨時(shí)調(diào)節(jié)混合料的最終水分，達(dá)到持續(xù)穩(wěn)定混合料干濕程度的目的。同時(shí)，由于紅泥被有效的利用，不僅減少了部分精鐵原料的配比，降低了燒結(jié)礦成本，還大大降低了煉鋼企業(yè)對(duì)外部的污染物排放，達(dá)到了良好的環(huán)保效果。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
圖中：一混前皮帶機(jī)1、整料器2、微波水分儀3、計(jì)量秤4、紅泥管切斷閥5、紅泥主變頻加漿泵6、紅泥備變頻加漿泵7、紅泥漿液池8、紅泥攪拌機(jī)9、一次混合機(jī)10、一混后皮帶機(jī)11、環(huán)境測(cè)溫儀12、后微波水分儀13、調(diào)節(jié)閥14、二次混合機(jī)15、二混后皮帶機(jī)16、后整料器17。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
一種燒結(jié)混合料中自動(dòng)配加紅泥的系統(tǒng)，包含一混前皮帶機(jī)1、整料器2、微波水分儀3、計(jì)量秤4、紅泥管切斷閥5、紅泥主變頻加漿泵6、紅泥備變頻加漿泵7、紅泥漿液池8、紅泥攪拌機(jī)9、一次混合機(jī)10、一混后皮帶機(jī)11、環(huán)境測(cè)溫儀12、后微波水分儀13、調(diào)節(jié)閥14、二次混合機(jī)15、二混后皮帶機(jī)16、后整料器17；一次混合機(jī)10前的一混前皮帶機(jī)1上方安裝整料器2和微波水分儀3，下方安裝計(jì)量秤4；紅泥管切斷閥5、紅泥主變頻加漿泵6和紅泥備變頻加漿泵7安裝在紅泥管道上；攪拌機(jī)9安裝在紅泥漿液池8中；二次混合機(jī)15后的二混后皮帶機(jī)16上方安裝后整料器17和后微波水分儀13；調(diào)節(jié)閥14安裝在加水工藝管道上；環(huán)境測(cè)溫儀12安裝在紅泥漿液池廠房?jī)?nèi)。
紅泥主變頻加漿泵6和紅泥備變頻加漿泵7并聯(lián)布置。
一混前皮帶機(jī)1上的燒結(jié)料通過(guò)整料器2進(jìn)行整料、微波水分儀3測(cè)量水分、計(jì)量秤4進(jìn)行計(jì)量后與紅泥漿液池8中輸送來(lái)的紅泥在一次混合機(jī)10中混合，紅泥漿液池8中的攪拌機(jī)9對(duì)池中紅泥進(jìn)行攪拌，紅泥管道上的紅泥主變頻加漿泵6將紅泥打入一次混合機(jī)10，紅泥管道上的紅泥管切斷閥5控制紅泥流量。混合后物料通過(guò)一混后皮帶機(jī)11送入二次混合機(jī)15，通過(guò)調(diào)節(jié)閥14調(diào)節(jié)水分，然后通過(guò)二混后皮帶機(jī)16送往燒結(jié)機(jī)，后整料器17進(jìn)行整料，后微波水分儀13檢測(cè)物料水分。
本發(fā)明通過(guò)施耐德unity3.0編制控制程序、改進(jìn)或增加設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方式等一系列手段有效的解決了燒結(jié)混合料配加紅泥過(guò)程中可能導(dǎo)致的燒結(jié)礦ph值降低，燒結(jié)礦粒度松散，氣孔率增多，強(qiáng)度下降等問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)靈活的控制有效地避開(kāi)干料和泥漿料的產(chǎn)生。通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用后反饋的情況表明：在實(shí)施上述設(shè)備和方法后，一次混合機(jī)不再出現(xiàn)粘料停機(jī)現(xiàn)象，料頭料尾水分也可達(dá)標(biāo)，最終是混合料水分值持續(xù)穩(wěn)定在合格范圍內(nèi)，保證了燒結(jié)礦生產(chǎn)的高品質(zhì)。
本發(fā)明實(shí)施例中自動(dòng)配加紅泥系統(tǒng)的控制方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.自動(dòng)配加紅泥系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)間:為起車后自動(dòng)配加紅泥系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)間。分為正?？蛰d起車情況和故障重停后起車情況。
1.輸入自動(dòng)配加紅泥系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)間:正?？蛰d起車時(shí)自動(dòng)加紅泥系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)間是配料系統(tǒng)起車且設(shè)備運(yùn)行后從設(shè)定料批重量開(kāi)始至混合料進(jìn)入一次混和機(jī)前的時(shí)間260秒，該時(shí)間為現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)跟蹤測(cè)得；故障重停起車（混前皮帶混合料流量反饋大于等于50t/h時(shí)設(shè)備停機(jī)定為故障重停）時(shí)，由于一次混合機(jī)前皮帶機(jī)為軟啟動(dòng)皮帶有一定時(shí)間延時(shí)，故該時(shí)間為2秒。設(shè)備重停后起車260秒后會(huì)有260秒的空料期，若此時(shí)仍保持加紅泥將導(dǎo)致一次混合機(jī)粘料而再次故障停機(jī)。此時(shí)計(jì)算計(jì)量稱測(cè)得的混前皮帶計(jì)量秤測(cè)得料批重量反饋值在小于50t/h時(shí)暫停一次混合機(jī)加紅泥水,此信號(hào)延時(shí)210秒后二次混合機(jī)暫停加水?；烨捌Щ旌狭狭髁看笥诘扔?0t/h時(shí)觸發(fā)配加紅泥再次開(kāi)始。
b.計(jì)算混合料需加水流量總值：先用延時(shí)料批重量與需加水量之和乘以設(shè)定水分值再減去延時(shí)料批重量與一次混合機(jī)前微波水分儀測(cè)得水分值的乘積，再經(jīng)過(guò)計(jì)算得出延時(shí)料批重量實(shí)際所需的加水流量。微波水分儀數(shù)值取16個(gè)掃描周期平均值且介于3.2－4.2%之間，并且將水分設(shè)定值的輸入?yún)^(qū)間限定在6.0-12.0%，以防止崗位誤操作導(dǎo)致物料水分不合格。
輸入水分設(shè)定值:將水分設(shè)定值的輸入?yún)^(qū)間限定在6.0-12.0％，以防止崗位誤操作導(dǎo)致物料水分不合格。
自動(dòng)計(jì)算混合料需加水流量總值：利用unity3.0軟件編寫程序，先用延時(shí)料批重量與需加水量之和乘以設(shè)定水分值再減去延時(shí)料批重量與一次混合機(jī)前微波水分儀測(cè)得水分值的乘積，再經(jīng)過(guò)計(jì)算得出延時(shí)料批重量實(shí)際所需的加水流量。
c.計(jì)算一次混合機(jī)實(shí)際需加水流量：用b中計(jì)算所得數(shù)值的80-90%作為一次混合機(jī)中混合料需加水流量值，為二次混合機(jī)加水量留有足夠的調(diào)節(jié)空間。同時(shí)將加水流量限定在0.0-33.0%，并取16個(gè)掃描周期的平均值以防止干擾信號(hào)對(duì)自動(dòng)加水系統(tǒng)的影響。
自動(dòng)計(jì)算一次混合機(jī)實(shí)際需加水流量：在unity3.0軟件中編寫程序段，用3中計(jì)算所得數(shù)值的80-90%作為一次混合機(jī)中混合料需加水流量值并限定在0.0-33.0m3/h。
d.一次混合機(jī)自動(dòng)配加紅泥系統(tǒng)
1）計(jì)算一次混合機(jī)實(shí)際需加紅泥流量：紅泥中的含水比例為1減去紅泥濃度，c中計(jì)算所得需加水流量除以紅泥含水比例再乘以溫度補(bǔ)償系數(shù)t，即為需加紅泥流量。
采用溫度補(bǔ)償系數(shù)t來(lái)調(diào)節(jié)配加紅泥流量，將環(huán)境溫度值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)應(yīng)用到程序中調(diào)節(jié)系數(shù)t，保證了一年四季中不同溫度下混合料水分的持續(xù)穩(wěn)定。溫度補(bǔ)償系數(shù)t的調(diào)節(jié)范圍：
2）自動(dòng)計(jì)算變頻加漿泵輸出頻率：利用具有并行結(jié)構(gòu)的比例-積分-微分pid控制器對(duì)變頻器輸出頻率進(jìn)行比例-積分-微分pid運(yùn)算調(diào)節(jié)。以1）計(jì)算所得需加紅泥流量為設(shè)定值sp，以實(shí)際紅泥管流量反饋取16個(gè)掃描周期平均值為反饋值pv，比例系數(shù)kp設(shè)置0.4,積分系數(shù)為ki設(shè)置0.14,微分系數(shù)為kd設(shè)置0,對(duì)變頻加漿泵的頻率輸出y范圍為ymax=50、ymin=0。
應(yīng)用公式為：
其中：
對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的系統(tǒng)偏差err進(jìn)行判斷，系統(tǒng)偏差值err小于等于±0.2且持續(xù)時(shí)間超過(guò)10秒，pid控制器的操作操作模式管腳halt置1，進(jìn)入暫停模式，此時(shí)控制輸出y=y（舊值），即維持變頻器輸出頻率不變，減少現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或干擾信號(hào)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響。
將pid控制器的控制輸出y進(jìn)行限定：利用一階限速器limv對(duì)比例積分微分pid控制器的控制輸出y進(jìn)行限定控制。通過(guò)設(shè)定最大速度rate及輸出量的界限值ymax和ymin來(lái)控制變頻器輸出頻率的變化速率。此處最大速度rate設(shè)定為1.5；設(shè)定ymax=物料實(shí)際重量/設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力*50.0、ymin=0.0，來(lái)限定變頻器的頻率調(diào)節(jié)區(qū)間，以減少頻繁調(diào)節(jié)對(duì)加漿泵的損耗。
3）根據(jù)不同批次紅泥物料濃度調(diào)節(jié)紅泥攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持同批次紅泥漿液的濃度穩(wěn)定。
根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理:于對(duì)同一臺(tái)電機(jī)，其轉(zhuǎn)速僅由電源頻率決定。利用調(diào)節(jié)頻率(0-50hz)來(lái)控制紅泥漿液攪拌機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是最有效最快速的方案。漿液濃度較大時(shí)，通過(guò)提高電機(jī)頻率，使電機(jī)轉(zhuǎn)速加快來(lái)對(duì)抗重力作用導(dǎo)致的紅泥溶質(zhì)下沉現(xiàn)象，不同紅泥漿液濃度對(duì)應(yīng)不同的頻率，保證漿液池中同批次紅泥物料濃度持續(xù)穩(wěn)定。
應(yīng)用的公式為:n=60f/p，
其中n為電機(jī)轉(zhuǎn)速(單位n/min)，f為頻率(我國(guó)工頻為50hz)，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)。
由于紅泥的構(gòu)成情況比水復(fù)雜多變，所以配加紅泥系統(tǒng)出現(xiàn)故障的頻率比單純加水系統(tǒng)要多一些，為了保證燒結(jié)礦不因此質(zhì)量下降，在配加紅泥系統(tǒng)中需要在二次混合機(jī)環(huán)節(jié)增加一套小流量自動(dòng)加水設(shè)備及控制算法進(jìn)行精確的水分補(bǔ)償。以下說(shuō)明步驟為二次混合機(jī)環(huán)節(jié)的小流量自動(dòng)加水的算法。
e.一次混機(jī)出口處混合料的基準(zhǔn)水分計(jì)算值
1）計(jì)算一次混機(jī)出口處混合料的含水量：將一次混合機(jī)前計(jì)量秤實(shí)測(cè)的料批重量和同一時(shí)間混合料水分值相乘與經(jīng)一次混合機(jī)的實(shí)際加水量或加紅泥含水量相加后利用延時(shí)功能塊delay處理即得，延時(shí)時(shí)間為同段混合料通過(guò)一次混合機(jī)的時(shí)間180秒。
2）計(jì)算混合料經(jīng)過(guò)一次混合機(jī)后的總流量：各實(shí)測(cè)流量之和等于一次混合機(jī)前的混合料批重量實(shí)測(cè)值與一次混合機(jī)加紅泥流量實(shí)測(cè)值之和。
3）1）中值與2）中值的比值可得一次混機(jī)出口處混合料料的水分值，限定區(qū)間為0.0-15.0%。
f.二次混合機(jī)加水的基準(zhǔn)料批計(jì)算重量
此料批重量分為各設(shè)定量之和與各反饋量之和。各設(shè)定量之和為料批重量設(shè)定值加步驟d中計(jì)算需加紅泥流量；實(shí)測(cè)量之和在步驟e.2)中已得，兩者之差小于等于20.0t/h且持續(xù)時(shí)間大于等于30秒，則選用各設(shè)定量之和作為二次混合機(jī)計(jì)算補(bǔ)償加水量的基準(zhǔn)料批重量，以保證加水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，避免調(diào)節(jié)閥頻繁變動(dòng)。最后同樣將此輸出值進(jìn)行輸出限定，限定范圍為0.0-680.0t/h，防止誤操作、干擾信號(hào)等對(duì)系統(tǒng)的影響。
g.兩種二次混合機(jī)需加水流量的不同路徑可選擇算法：
3）根據(jù)上述步驟中e和f得出的理論計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算二次混合需加水流量：對(duì)二次混合機(jī)前（即一混后）的基準(zhǔn)水分計(jì)算值取16個(gè)周期的平均值，并將數(shù)值輸出重新限定在5.0-7.8%之間，避免測(cè)量誤差對(duì)加水系統(tǒng)造成不可補(bǔ)救的影響。用設(shè)定水分值減去一混后的基準(zhǔn)水分計(jì)算值除以100減水份設(shè)定值之差，計(jì)算出需加水系數(shù)，然后用延時(shí)基準(zhǔn)料批計(jì)算重量乘以此系數(shù)即為二次混合需加水流量。
4）根據(jù)一次混合機(jī)需加水流量計(jì)算二次混合需加水流量：將b中混合料需加水流量總值的剩余10-20%流量做為二次混合需加水量，取其16個(gè)周期的平均值并做延時(shí)處理，且限定在0.0-10.0%范圍內(nèi)變化。
h.計(jì)算加水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度：
利用具有并行結(jié)構(gòu)的比例-積分-微分pid控制器對(duì)二次混合機(jī)加水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行比例積分微分調(diào)節(jié)控制。以計(jì)算所得二次混合需加水流量為設(shè)定值sp，以加水管流量16個(gè)掃描周期的平均值為反饋值pv，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度控制輸出范圍為ymax=100、ymin=0。對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的系統(tǒng)偏差err進(jìn)行判斷，系統(tǒng)偏差值小于等于0.2且持續(xù)時(shí)間超過(guò)10秒，比例-積分-微分pid控制器的halt管腳置1進(jìn)入暫停模式，在暫停模式中，控制輸出保持不變，以減少現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或干擾信號(hào)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響。比例-積分-微分pid控制器其它重要參數(shù)分別為：比例系數(shù)kp為0.4,積分系數(shù)ki為0.14,）微分系數(shù)kd為0.0。
將比例-積分-微分pid控制器的控制輸出進(jìn)行限定：利用一階限速器對(duì)比例-積分-微分pid控制器的控制輸出進(jìn)行限定控制。通過(guò)設(shè)定最大速度rate，來(lái)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度變化速率，此處的rate值設(shè)定為3.0；設(shè)定ymax=物料實(shí)際重量/設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力×90.0、ymin=0.0，來(lái)限定電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)區(qū)間。然后再根據(jù)以往工人手動(dòng)加水記錄總結(jié)規(guī)律，利用一價(jià)限速器對(duì)調(diào)節(jié)閥的控制輸出再次進(jìn)行限定保證加水流量始終處于安全范圍。
上述限定范圍為：
在施耐德unity3.0軟件中編寫程序?qū)φ{(diào)節(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的系統(tǒng)偏差err進(jìn)行判斷，系統(tǒng)偏差值小于等于0.2且持續(xù)時(shí)間超過(guò)10秒，pid控制器進(jìn)入暫停模式，控制輸出保持不變，以減少現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或干擾信號(hào)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響。
i.對(duì)二次混合機(jī)需加水流量進(jìn)行反饋修正
1）利用水分修正系數(shù)進(jìn)行修正：利用比例-積分pi控制器計(jì)算調(diào)節(jié)反饋水份值偏差的修正系數(shù)y，水份設(shè)定值為引用變量sp，水份測(cè)定值為受控變量pv，水份值測(cè)定值為二次混合機(jī)后微波水份儀測(cè)量所得的數(shù)據(jù)取16個(gè)掃描周期的平均值且限定在6.2-8.2之間。其它參數(shù)設(shè)定如下：比例作用系數(shù)gain為0.1，積分時(shí)間常數(shù)ti為200秒，ymax=2.0,ymin=-2.0，最后將偏差err的輸出范圍限定在±0.6之間。
應(yīng)用公式：
其中：
修正系數(shù)y加1再乘以二次混合機(jī)加水流量即為修正后的加水流量。
3)利用水分偏差對(duì)二次混合需加水流量進(jìn)行修正：計(jì)算水分設(shè)定值與最終的水分測(cè)定值之間的偏差，將偏差值err的十分之一再作為反饋修正值，每300秒取值一次并進(jìn)行30秒的加減水修正處理。
4)上述兩種方法是修正最終水分值最快速最有效的的方法，可根據(jù)加水實(shí)際情況自由選擇，以便達(dá)到最好的加水效果。
以上所述步驟a中的正?？蛰d起車時(shí)自動(dòng)加紅泥系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)間是配料系統(tǒng)起車后從設(shè)定料批重量開(kāi)始至混合料進(jìn)入一混機(jī)前的時(shí)間，該時(shí)間為現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)跟蹤測(cè)得；故障重停起車時(shí)，皮帶上有混合料，操作人員可以靈活設(shè)置該時(shí)間延時(shí)，以隨時(shí)掌控自動(dòng)加水時(shí)間。
以上所述步驟b中延時(shí)料批重量是利用延遲時(shí)間功能塊delay將料批重量設(shè)定值進(jìn)行步驟a中所述時(shí)間的做延時(shí)處理，再用采樣功能取16個(gè)掃描周期平均值，即延時(shí)料批重量。以使加紅泥時(shí)機(jī)與需加紅泥的混合料進(jìn)入一次混合機(jī)內(nèi)的時(shí)間達(dá)到一致。
以上所述步驟中所有料批重量均是指每小時(shí)混合料的重量，即混合料流量，單位t/h。
以上所述步驟d.1）中溫度補(bǔ)償系數(shù)t：加紅泥時(shí)溫度過(guò)低時(shí)易結(jié)冰，即使在攪拌機(jī)的作用下不會(huì)結(jié)成較大冰凌或冰塊，也會(huì)存在較小的冰粒，由于水的冷脹熱縮特性，紅泥漿液在結(jié)冰過(guò)程體積會(huì)增大。這將導(dǎo)致同樣流量情況下紅泥漿液重量減少，漿液中的含水量降低。采用溫度補(bǔ)償系數(shù)t來(lái)調(diào)節(jié)配加紅泥流量，保證了一年四季中不同溫度下混合料水分的持續(xù)穩(wěn)定。溫度補(bǔ)償系數(shù)t的調(diào)節(jié)范圍在1.0-1.15之間。
以上所述步驟d.3）中的轉(zhuǎn)速:由于紅泥在配加前是存放在漿液池中，重力作用下紅泥漿液會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致混合料中配加漿液濃度不均勻；不同批次的紅泥漿液濃度不一致，需要攪拌的力度不同，因此根據(jù)紅泥漿液濃度值來(lái)控制變頻器輸出進(jìn)而改變攪拌機(jī)的電源頻率最終達(dá)到調(diào)節(jié)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，保證紅泥池中漿液濃度穩(wěn)定一致。調(diào)節(jié)后攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速范圍300-1500r/min。
以上所述步驟g.1）中的延時(shí)時(shí)間為混合料在一次混合機(jī)之后并進(jìn)二次混合機(jī)之前的時(shí)間，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)得為210秒。將f中計(jì)算的基準(zhǔn)料批重量，做取樣平均值和延時(shí)塊處理，即g.2）中的延時(shí)基準(zhǔn)料批重量。二次混合機(jī)料批重量和需加水流量開(kāi)始延時(shí)的觸發(fā)時(shí)間是一次混合機(jī)需加紅泥流量大于10m3/h時(shí)，避免干擾信號(hào)的影響，保證二次混合機(jī)內(nèi)混合料與加水流量相匹配。
在實(shí)際的加水過(guò)程中，不確定因素非常多，操作工人可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇上述步驟g中的兩種方法計(jì)算方法所得的補(bǔ)加水量中更準(zhǔn)確的水分值，這在一定程度上保證了加水效果，穩(wěn)定了燒結(jié)礦的質(zhì)量。
以上所述步驟i中取樣時(shí)間300秒是調(diào)整水流量變化周期，混合料進(jìn)出二次混合機(jī)加水到測(cè)水點(diǎn)的時(shí)間，取其中30秒進(jìn)行加水量的修正時(shí)間，在最后環(huán)節(jié)即二次混合機(jī)中利用兩種不同點(diǎn)方法完成整個(gè)加紅泥系統(tǒng)的水分反饋修正工作，是最快最有效且安全的水分修正方法，解決了之前混合料水分調(diào)整嚴(yán)重滯后的問(wèn)題。
本發(fā)明設(shè)置了多項(xiàng)系統(tǒng)報(bào)警。一次混合機(jī)階段設(shè)置了加紅泥流量設(shè)定值與反饋值偏差超限報(bào)警，紅泥變頻加漿泵泵故障狀態(tài)報(bào)警，；二次混合機(jī)階段設(shè)置了二次混合機(jī)前微波水分與計(jì)算水分差值超限報(bào)警，兩種二次混合機(jī)需加水流量差值超限報(bào)警，加水流量值設(shè)定與反饋值偏差超限報(bào)警，二次混合機(jī)出口微波水份檢測(cè)值與設(shè)定值偏差超限報(bào)警，二次混合機(jī)出口水分值高低限報(bào)警。
本發(fā)明特點(diǎn)是：①配加紅泥時(shí)使用靈活的開(kāi)始時(shí)間；②實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)混合料中配加煉鋼紅泥流量的自動(dòng)計(jì)算；③根據(jù)生產(chǎn)區(qū)域氣溫特點(diǎn)在計(jì)算紅泥流量時(shí)加入溫度補(bǔ)償系數(shù)t；④根據(jù)不同批次紅泥漿液濃度值控制攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速保證漿液濃度穩(wěn)定；⑤在二次混合機(jī)環(huán)節(jié)加入兩種可選擇的負(fù)反饋調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)水分補(bǔ)償?shù)目焖贉?zhǔn)確；⑥根據(jù)煉鋼紅泥的物質(zhì)構(gòu)成特性使用準(zhǔn)確性更高的微波水分儀替換原有紅外水分儀。本發(fā)明中應(yīng)用的所有數(shù)據(jù)及程序編譯的邏輯思路均為發(fā)明人結(jié)合大量的實(shí)踐維護(hù)工作和反復(fù)調(diào)試設(shè)備過(guò)程中獲取的第一手資料，程序、數(shù)據(jù)和設(shè)備的配合具有極好的唯一性、排他性、精準(zhǔn)度和匹配度，是本行業(yè)其他技術(shù)人員難以想象的。
本發(fā)明配加紅泥時(shí)加入溫度補(bǔ)償系數(shù)、根據(jù)不同批次紅泥漿液濃度控制攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速保證紅泥漿液濃度以及在二次混合機(jī)環(huán)節(jié)加入兩種可選擇的負(fù)反饋調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)水分補(bǔ)償?shù)目焖贉?zhǔn)確。