本發(fā)明涉及冶金工業(yè)領(lǐng)域，更確切地說涉及一種單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐。

背景技術(shù)：

銅是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有重大戰(zhàn)略意義的原材料，而銅的再生性能優(yōu)于其他金屬，因此廢雜銅已成為銅業(yè)生產(chǎn)中重要的原料來源。廢雜銅冶煉過程是將廢雜銅原料經(jīng)冶煉后，生產(chǎn)出合格的陽極板；主要包括熔化、氧化、還原及澆鑄等4個(gè)流程。為了提高陽極板的質(zhì)量，必須對冶煉過程中的爐膛負(fù)壓進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

廢雜銅冶煉工藝一般采用精煉爐，精煉爐包括設(shè)置在中間的燃燒爐以及對稱設(shè)置在燃燒爐兩側(cè)的反射爐，燃燒爐與兩個(gè)反射爐有連接通道。精煉爐承擔(dān)了熔化、氧化和還原等三個(gè)主要環(huán)節(jié)。其中，熔化、氧化過程是在燃燒爐內(nèi)完成，還原過程在反射爐內(nèi)完成。實(shí)際應(yīng)用表明，燃燒爐內(nèi)的負(fù)壓絕對值要大于反射爐內(nèi)的負(fù)壓，同時(shí)由于工藝本身的要求，燃燒爐及反射爐的負(fù)壓不相同，這樣就出現(xiàn)三個(gè)爐膛內(nèi)的負(fù)壓互不相同的問題。目前，大部分的廢雜銅冶煉的負(fù)壓控制都沒有實(shí)際有效的控制策略，一般都是通過設(shè)置多個(gè)引風(fēng)機(jī)以及加大引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以保證爐體不“噴火”為目的，導(dǎo)致一方面生產(chǎn)出的陽極板的品質(zhì)得不到保證；另一方面也增加了生產(chǎn)過程中的能耗，提高了生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種能準(zhǔn)確控制燃燒爐和反射爐內(nèi)壓力的單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐，包括燃燒爐以及若干設(shè)置在燃燒爐側(cè)面的反射爐，所述的燃燒爐連接有主通道，所述的主通道與每個(gè)反射爐上部之間設(shè)有輔通道，所述的主通道連通有抽風(fēng)組件，所述的輔通道內(nèi)均設(shè)有相配在輔通道內(nèi)的閥門組件，所述的閥門組件包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接在輔通道一側(cè)的閘門以及設(shè)置在輔通道另一側(cè)的擺輪，所述的閥門組件包括至少兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在輔通道內(nèi)的閘門，所述的燃燒爐和反射爐內(nèi)設(shè)有若干壓力檢測組件，所述的閥門組件與抽風(fēng)組件連接有一控制閥門組件與抽風(fēng)組件運(yùn)行以將燃燒爐內(nèi)壓力、反射爐內(nèi)壓力均保持在設(shè)定范圍的控制組件。

優(yōu)選的，所述的閘門運(yùn)動(dòng)軌跡與擺輪軌跡相切。

優(yōu)選的，所述的壓力檢測組件包括設(shè)置在燃燒爐內(nèi)的第一檢測元件以及設(shè)置在反射爐內(nèi)的第二檢測元件，所述的第二檢測元件設(shè)置于反射爐上部且遠(yuǎn)離反射爐與輔通道連接處的位置，所述的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在輔通道內(nèi)的閘門之間設(shè)有第三檢測元件。

采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過輔通道連接燃燒爐和反射爐，主通道連通有抽風(fēng)組件，所述的輔通道內(nèi)均設(shè)有相配在輔通道內(nèi)的閥門組件，所述的閥門組件包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接在輔通道一側(cè)的閘門以及設(shè)置在輔通道另一側(cè)的擺輪，通過閘門轉(zhuǎn)動(dòng)形成閘門與輔通道之間的間隙，該間隙大小能直接控制輔通道內(nèi)流量大小，即可以控制反射爐以及燃燒爐內(nèi)壓力，且間隙內(nèi)部分空間設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)的擺輪，通過擺輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，可以影響間隙內(nèi)氣流的變化速度，即可以平衡精煉爐內(nèi)壓力變化，使，使檢測裝置檢測更加準(zhǔn)確的符合當(dāng)時(shí)壓力，即再通過一抽風(fēng)組件控制3個(gè)爐內(nèi)的壓力，節(jié)約能耗，由于燃燒爐內(nèi)壓力、反射爐內(nèi)壓力為無序變化，導(dǎo)致難以穩(wěn)定燃燒爐內(nèi)和反射爐內(nèi)壓力，單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐內(nèi)通過壓力檢測組件和控制器協(xié)同控制抽風(fēng)組件和閥門組件變化以將燃燒爐內(nèi)和反射爐內(nèi)壓力維持在設(shè)定范圍內(nèi)。

一種單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐內(nèi)壓力控制方法，包括以下步驟：

S1、燃燒爐側(cè)面設(shè)有m個(gè)反射爐，控制器記錄：各個(gè)時(shí)刻下的燃燒爐內(nèi)壓力A、反射爐內(nèi)壓力值[B₁-B_m]、抽風(fēng)組件的運(yùn)行值X、閥門組件的運(yùn)行值[Y₁-Y_m]，燃燒爐內(nèi)壓力A、反射爐內(nèi)壓力值[B₁-B_m]由檢測組件反饋；

S2、通過將T_n時(shí)刻下A_n、[B₁-B_m]_n、X_n、[Y₁-Y_m]_n設(shè)置為輸入值以及將T_n+1時(shí)刻下A_n+1、[B₁-B_m]_n+1設(shè)置為輸出值并擬合多組得到用于預(yù)測下一時(shí)刻輸出值的預(yù)測模型Z；

S3、控制器設(shè)定燃燒爐內(nèi)壓力以及反射爐內(nèi)壓力值標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域；控制器通過預(yù)測模型Z修正抽風(fēng)組件的運(yùn)行值X、閥門組件的運(yùn)行值[Y₁-Y_m]將燃燒爐內(nèi)壓力以及反射爐內(nèi)壓力值位于標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)；

優(yōu)選的，所述的步驟S2還包括以下步驟：T_n時(shí)刻下預(yù)測模型Z由T_n-c-T_n時(shí)刻內(nèi)A、[B₁-B_m]、X、[Y₁-Y_m]數(shù)值得到，c大于零且為自然數(shù)。

優(yōu)選的，所述的步驟S2還包括以下步驟：當(dāng)A、[B₁-B_m]、X、[Y₁-Y_m]中任意一個(gè)的變化速率高于閾值時(shí)，減少T_n與T_n-1之間的時(shí)間間隔，當(dāng)A、[B₁-B_m]、X、[Y₁-Y_m]的變化速率均小于閾值時(shí)，增加T_n與T_n-1之間的時(shí)間間隔，T_n與T_n-1之間的時(shí)間間隔設(shè)有最大值以及最小值。

優(yōu)選的，所述的步驟S2還包括以下步驟：計(jì)算預(yù)測模型Z在T_n+1時(shí)刻的輸出值與實(shí)際值之間的差值d，預(yù)測模型Z在擬合T_n時(shí)刻的輸入值與實(shí)際值之后計(jì)算在T_n+1時(shí)刻的輸出值與實(shí)際值之間的差值e，當(dāng)e≥d時(shí)，不將T_n時(shí)刻的輸入值與實(shí)際值更新至預(yù)測模型Z中，當(dāng)e＜d時(shí)，將T_n時(shí)刻的輸入值與實(shí)際值更新至預(yù)測模型Z中。

優(yōu)選的，所述的差值d大于閾值與/或差值d與差值e之間的差值大于閾值時(shí)，預(yù)測模型Z重新取在T_n-T_n-f時(shí)刻的輸入值和輸出值擬合。

優(yōu)選的，所述的輸入值A(chǔ)設(shè)置權(quán)重?cái)?shù)k，預(yù)測模型Z在擬合輸入值*A之后計(jì)算T_n時(shí)刻的輸出值與實(shí)際值之間的差值g，預(yù)測模型Z在擬合輸入值*A之后計(jì)算在T_n時(shí)刻的輸出值與實(shí)際值之間的差值h，當(dāng)g≥h時(shí)，將設(shè)置為新的權(quán)重?cái)?shù)，當(dāng)g＜h時(shí)，將設(shè)置為新的權(quán)重?cái)?shù)；同理得權(quán)重?cái)?shù)k可分別設(shè)置在任意輸入值上。

采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過不建立線性模型，直接將多組輸入值和輸出值通過數(shù)據(jù)擬合的方式建立預(yù)測模型Z，即大大降低了對模型先驗(yàn)知識(shí)的要求，尤其適合對模型未知的單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐內(nèi)壓力控制過程的優(yōu)化控制，且由于燃燒爐內(nèi)壓力A以及反射爐內(nèi)壓力值[B₁-B_m]由于反應(yīng)過程一直在無規(guī)則非線性的變化中，且由于燃燒爐以及反射爐內(nèi)壓力變化使抽風(fēng)組件與閥門組件實(shí)際運(yùn)行于期望運(yùn)行有一定無規(guī)則的偏差，即一直具備穩(wěn)態(tài)誤差，通過直接擬合多組輸入值與輸出值之間建立預(yù)測模型Z能避免穩(wěn)態(tài)誤差對控制精度的影響，使燃燒爐內(nèi)和反射爐內(nèi)壓力維持在較準(zhǔn)確的范圍內(nèi)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中所示：1、燃燒爐；2、反射爐；3、主通道；4、輔通道；5、閥門組件；51、閘門；52、擺輪；61、第一檢測元件；62、第二檢測元件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

請參閱圖1所示，本發(fā)明的單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐，包括燃燒爐1以及若干設(shè)置在燃燒爐1側(cè)面的反射爐2，所述的燃燒爐1連接有主通道3，所述的主通道3與每個(gè)反射爐2上部之間設(shè)有輔通道4，所述的主通道3連通有抽風(fēng)組件，所述的輔通道4內(nèi)均設(shè)有相配在輔通道4內(nèi)的閥門組件5，所述的閥門組件5包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接在輔通道4一側(cè)的閘門51以及設(shè)置在輔通道4另一側(cè)的擺輪52，所述的燃燒爐1和反射爐2內(nèi)設(shè)有若干壓力檢測組件，所述的閥門組件5與抽風(fēng)組件連接有一控制閥門組件5與抽風(fēng)組件運(yùn)行以將燃燒爐1內(nèi)壓力、反射爐2內(nèi)壓力均保持在設(shè)定范圍的控制組件，通過輔通道4連接燃燒爐1和反射爐2，主通道3連通有抽風(fēng)組件，所述的輔通道4內(nèi)均設(shè)有相配在輔通道4內(nèi)的閥門組件5，所述的閥門組件5包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接在輔通道4一側(cè)的閘門51以及設(shè)置在輔通道4另一側(cè)的擺輪52，通過閘門51轉(zhuǎn)動(dòng)形成閘門51與輔通道4之間的間隙，該間隙大小能直接控制輔通道4內(nèi)流量大小，即可以控制反射爐2以及燃燒爐1內(nèi)壓力，且間隙內(nèi)部分空間設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)的擺輪52，通過擺輪52的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，可以影響間隙內(nèi)氣流的變化速度，即可以平衡精煉爐內(nèi)壓力變化，使檢測裝置檢測更加準(zhǔn)確的符合當(dāng)時(shí)壓力，再通過一抽風(fēng)組件控制3個(gè)爐內(nèi)的壓力，節(jié)約能耗，由于燃燒爐1內(nèi)壓力、反射爐2內(nèi)壓力為無序變化，導(dǎo)致難以穩(wěn)定燃燒爐1內(nèi)和反射爐2內(nèi)壓力，單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐內(nèi)通過壓力檢測組件和控制器協(xié)同控制抽風(fēng)組件和閥門組件5變化以將燃燒爐1內(nèi)和反射爐2內(nèi)壓力維持在設(shè)定范圍內(nèi)。

所述的壓力檢測組件包括設(shè)置在燃燒爐1內(nèi)的第一檢測元件61以及設(shè)置在反射爐2內(nèi)的第二檢測元件62，所述的第二檢測元件62設(shè)置于反射爐2上部且遠(yuǎn)離反射爐2與輔通道4連接處的位置，通過將第二檢測元件62設(shè)置于反射爐2上部且遠(yuǎn)離反射爐2與輔通道4連接處的位置能遠(yuǎn)離反射爐2與輔通道4連接處，即可避免反射爐2與輔通道4連接處無序的壓力變化影響第二檢測元件62的檢測結(jié)果，且第二檢測元件62設(shè)置于反射爐2上部且遠(yuǎn)離反射爐2與輔通道4連接處的位置位于反射爐2的折角處，即能較準(zhǔn)確的反應(yīng)反射爐2內(nèi)平均壓力，使檢測結(jié)果能更為準(zhǔn)確的反應(yīng)反射爐2內(nèi)壓力，還可以在輔通道4和主通道3連接處位置設(shè)有第三檢測元件，可以準(zhǔn)確反應(yīng)輔通道4與主通道3的壓力變化，且通過多個(gè)檢測元件協(xié)同計(jì)算，大大提高了檢測精度。

所述的閘門51運(yùn)動(dòng)軌跡與擺輪52軌跡相切，即可以不僅通過閘門51控制流量大小，且可以通過擺輪52來控制流量大小，將閘門51轉(zhuǎn)動(dòng)到一定位置，通過限制擺輪52的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來達(dá)到控制流量大小的，當(dāng)閘門51端部與擺輪52軌跡連接的時(shí)候，擺輪52的控制效果最佳，且相比較閘門51控制，擺輪52的控制效果更加精細(xì)。

一種單風(fēng)機(jī)多風(fēng)道精煉爐內(nèi)壓力控制方法，包括以下步驟：

S1、燃燒爐1側(cè)面設(shè)有m個(gè)反射爐2，控制器記錄：各個(gè)時(shí)刻下的燃燒爐1內(nèi)壓力A、反射爐2內(nèi)壓力值[B₁-B_m]、抽風(fēng)組件的運(yùn)行值X、閥門組件5的運(yùn)行值[Y₁-Y_m]，燃燒爐1內(nèi)壓力A、反射爐2內(nèi)壓力值[B₁-B_m]由檢測組件反饋；

S2、通過將T_n時(shí)刻下A_n、[B₁-B_m]_n、X_n、[Y₁-Y_m]_n設(shè)置為輸入值以及將T_n+1時(shí)刻下A_n+1、[B₁-B_m]_n+1設(shè)置為輸出值并擬合多組得到用于預(yù)測下一時(shí)刻輸出值的預(yù)測模型Z；

S3、控制器設(shè)定燃燒爐1內(nèi)壓力以及反射爐2內(nèi)壓力值標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域；控制器通過預(yù)測模型Z修正抽風(fēng)組件的運(yùn)行值X、閥門組件5的運(yùn)行值[Y₁-Y_m]將燃燒爐1內(nèi)壓力以及反射爐2內(nèi)壓力值位于標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)；

通過不建立線性模型，直接將多組輸入值和輸出值通過數(shù)據(jù)擬合的方式建立預(yù)測模型Z，即大大降低了對模型先驗(yàn)知識(shí)的要求，尤其適合對模型未知的精煉爐內(nèi)壓力控制過程的優(yōu)化控制，且由于燃燒爐1內(nèi)壓力A以及反射爐2內(nèi)壓力值[B₁-B_m]由于反應(yīng)過程一直在無規(guī)則非線性的變化中，且由于燃燒爐1以及反射爐2內(nèi)壓力變化使抽風(fēng)組件與閥門組件5實(shí)際運(yùn)行于期望運(yùn)行有一定無規(guī)則的偏差，即一直具備穩(wěn)態(tài)誤差，通過直接擬合多組輸入值與輸出值之間建立預(yù)測模型Z能避免穩(wěn)態(tài)誤差對控制精度的影響，使燃燒爐1內(nèi)和反射爐2內(nèi)壓力維持在較準(zhǔn)確的范圍內(nèi)。

所述的步驟S2還包括以下步驟：T_n時(shí)刻下預(yù)測模型Z由T_n-c-T_n時(shí)刻內(nèi)A、[B₁-B_m]、X、[Y₁-Y_m]數(shù)值得到，c大于零且為自然數(shù)，即通過取一直在更新的c組輸入值、輸出值為擬合預(yù)測模型Z的數(shù)值，即可以一直更新預(yù)測模型Z，且基于最新的數(shù)據(jù)能使預(yù)測模型Z更加準(zhǔn)確的預(yù)測當(dāng)下的情況。

所述的步驟S2還包括以下步驟：當(dāng)A、[B₁-B_m]、X、[Y₁-Y_m]中任意一個(gè)的變化速率高于閾值時(shí)，減少T_n與T_n-1之間的時(shí)間間隔，當(dāng)A、[B₁-B_m]、X、[Y₁-Y_m]的變化速率均小于閾值時(shí)，增加T_n與T_n-1之間的時(shí)間間隔，T_n與T_n-1之間的時(shí)間間隔設(shè)有最大值以及最小值，通過輸入值的變化率能推測實(shí)際模型的變化率，當(dāng)模型的變化率高于閾值時(shí)，減少采樣間隔，快速擬合預(yù)測模型Z，使預(yù)測模型Z能跟上實(shí)際模型的變化率，一定程度的加強(qiáng)預(yù)測模型Z的預(yù)測精度，當(dāng)模型的變化率低于閾值時(shí)，增加采樣間隔，準(zhǔn)確擬合預(yù)測模型Z，使預(yù)測模型Z更加符合實(shí)際模型，加強(qiáng)了預(yù)測模型Z的預(yù)測精度。

所述的步驟S2還包括以下步驟：計(jì)算預(yù)測模型Z在T_n+1時(shí)刻的輸出值與實(shí)際值之間的差值d，預(yù)測模型Z在擬合T_n時(shí)刻的輸入值與實(shí)際值之后計(jì)算在T_n+1時(shí)刻的輸出值與實(shí)際值之間的差值e，當(dāng)e≥d時(shí)，不將T_n時(shí)刻的輸入值與實(shí)際值更新至預(yù)測模型Z中，當(dāng)e＜d時(shí)，將T_n時(shí)刻的輸入值與實(shí)際值更新至預(yù)測模型Z中，即通過比較更新后或者不更新的情況下預(yù)測模型Z的精度來判斷是否更新，即通過判斷新的辨識(shí)模型是否能夠改進(jìn)一步預(yù)測誤差來決定是否更新模型的控制策略，大大增加了預(yù)測模型Z的精度。

所述的差值d大于閾值與/或差值d與差值e之間的差值大于閾值時(shí)，預(yù)測模型Z重新取在T_n-T_n-f時(shí)刻的輸入值和輸出值擬合，通過閾值判斷預(yù)測模型Z在準(zhǔn)確預(yù)測，當(dāng)出現(xiàn)意外干擾或等原因預(yù)測模型Z不精確時(shí)，可以直接放棄原有預(yù)測模型Z，重新擬合。

所述的輸入值A(chǔ)設(shè)置權(quán)重?cái)?shù)k，預(yù)測模型Z在擬合輸入值*A之后計(jì)算T_n時(shí)刻的輸出值與實(shí)際值之間的差值g，預(yù)測模型Z在擬合輸入值*A之后計(jì)算在T_n時(shí)刻的輸出值與實(shí)際值之間的差值h，當(dāng)g≥h時(shí)，將設(shè)置為新的權(quán)重?cái)?shù)，當(dāng)g＜h時(shí)，將設(shè)置為新的權(quán)重?cái)?shù)；同理得權(quán)重?cái)?shù)k可分別設(shè)置在任意輸入值上，由于機(jī)理模型具有明顯的物理意義，但是模型比較簡化，預(yù)測精度往往不高，而純數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模雖然有相對較高的擬合能力，但是沒有明顯物理意義，所得模型不具有可解釋性，外推泛化能力受限，基于以上原因，通過基于定性機(jī)理的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制策略。即不需要過程的詳細(xì)機(jī)理過程，只需要對過程的輸入輸出變量做定性分析，得到主要變量之間的配對關(guān)系，通過調(diào)節(jié)輸入變量之間的權(quán)重，加大主要變量的權(quán)重系數(shù)，弱化次要變量或干擾變量的影響，從而加快控制器收斂速度，提高預(yù)測模型Z的精度。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。