本發(fā)明涉及一種帶全方位控制點的礦熱爐治煉專家系統(tǒng)，屬于礦熱式電阻電弧爐技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前對礦熱爐的生產(chǎn)控制及安全管控技術(shù)，受限于行業(yè)技術(shù)人員對自動控制的研究參與度低，自控技術(shù)使用和工藝控制融合不夠深入，現(xiàn)有方案簡單、單一，無法滿足生產(chǎn)過程控制與安全生產(chǎn)的要求。只解決了對一次電流的控制，而不能解決電極電流的控制，不能有效的調(diào)節(jié)三相有功平衡的問題，也不能解決三相電極發(fā)熱分散的問題。解決了電極自動壓放的問題，不能解決測量電極壓放量的問題，也不能解決測量電極消耗量的問題。且采用plc（可編程邏輯控制器）作為控制核心，各個系統(tǒng)不能統(tǒng)一使用核心資源，造成投資浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理、使用方便的帶全方位控制點的礦熱爐治煉專家系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明的礦熱爐治煉專家系統(tǒng)采用dcs中控，所述dcs中控分別與各爐體i/o連接；各個爐體i/o分別與對應(yīng)的儀表、開關(guān)、控制器、調(diào)節(jié)器、視頻監(jiān)控以及視頻服務(wù)器連接；所述dcs中控與各爐操作臺以及對應(yīng)的原料操作臺、中心化驗操作臺、能源管理操作臺、產(chǎn)品銷售操作臺連接；所述dcs中控與工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)連接；所述工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)與pims服務(wù)器連接；所述pims服務(wù)器分別與中控顯示屏和局域服務(wù)器連接；所述局域服務(wù)器連接與管理層操作臺和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器連接；所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與后臺值守和pc/手機app端連接。

所述的電壓調(diào)整裝置在功率平衡系統(tǒng)中，超出電極位置后的電爐功率調(diào)控必須調(diào)整電極端頭電壓來實現(xiàn)電極位置在爐內(nèi)的穩(wěn)定。通過控制無功容性電流，就會得到需要的電極工作電壓。

控制礦熱爐三相功率平衡的方法為：根據(jù)電極位置檢測裝置數(shù)據(jù)，設(shè)定電極在爐內(nèi)的位置范圍，當(dāng)出料后位置低于設(shè)定值時，說明電爐反應(yīng)區(qū)增大了，可以通過電壓調(diào)整裝置自動提高電極端頭電壓，以提高電爐電效率。當(dāng)出料前位置高于設(shè)定值時，說明電爐反應(yīng)區(qū)減小了，則需要通過電壓調(diào)整裝置降低電極端頭電壓，以提高熱效率，而當(dāng)電壓調(diào)整裝置不能滿足需要的電壓時，系統(tǒng)自動的調(diào)整變壓器檔位來滿足電壓調(diào)整需求；根據(jù)測得每相有功功率，調(diào)整電極插入深度，達到三相功率平衡。

本發(fā)明是一種基于dcs框架下的綜合控制系統(tǒng)，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計原則的新一代儀表控制系統(tǒng)；采用最新單項特種檢測儀表裝置，解決了礦熱爐工藝操作自動控制、電極系統(tǒng)自動控制、原料配料上料下料系統(tǒng)自動控制、冷卻水系統(tǒng)自動檢測監(jiān)視安全保護、液壓系統(tǒng)自動控制、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及兩化融合信息采集上傳等問題；對超出自動控制范圍的爐況，可自動為操作員提出綜合解決辦法，顯示在現(xiàn)場控制單元上；對于操作員無法解決的爐況，提供了后臺專家分析指導(dǎo)意見，遠程解決問題。

本發(fā)明所述的dcs中控根據(jù)采集的原料成分、配比、一次電壓、變壓器工作檔位、電極電流、電極電壓、端頭電壓調(diào)整裝置、電極壓放參數(shù)、電極消耗量、電極插入深度、鐵水溫度、爐底溫度、煙氣溫度等工藝設(shè)備參數(shù)，自動判斷爐況，通過人機界面給出操作提示；特殊情況下，操作員可以通過遠程通訊咨詢后臺值守專家，指導(dǎo)解決現(xiàn)場操作，為自動控爐提供人工經(jīng)驗干預(yù)，在較短時間內(nèi)解決電爐操作出現(xiàn)的問題；充分利用現(xiàn)有高科技儀表和信息處理技術(shù)，將電爐操作過程中所有的工藝設(shè)備參數(shù)采集到主控設(shè)備中，連續(xù)的實時采集和儲存，提供實時數(shù)據(jù)和過往數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)曲線和發(fā)展趨勢。

本發(fā)明的dcs中控對出入水流量進行計算，當(dāng)流量差超過定額，說明有冷卻水管道或設(shè)備漏水了，立即報警或停爐；對爐溫超標(biāo)，立即報警；當(dāng)電極入爐太短，有可能發(fā)生噴爐，通過爐內(nèi)溫度測量，超標(biāo)立即報警；當(dāng)電極發(fā)生軟硬斷時，容易發(fā)生噴爐和燃爆，通過電極電流突變?yōu)榱銜r，立即停爐并報警；通過對爐底和爐墻的溫度測量，及時監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢，及時提示防止設(shè)備燒壞；將變壓器的參數(shù)引入系統(tǒng)，進行冗余保護；可以擴展到一些特殊產(chǎn)品礦熱爐上，對其他引起生產(chǎn)安全的因素進行測量和控制；對電極內(nèi)電極糊高度自動進行測量，保證糊柱高度；對電極外套高度進行自動測量，間接測得電極消耗量，為電極在爐內(nèi)插入深度提供修改參數(shù)；對電極壓放量進行自動測量，間接測得電極消耗量，為電極在爐內(nèi)插入深度提供修改參數(shù)；取得這些數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)曲線，得到電極消耗量的發(fā)展趨勢，最終為電極位置測量提供修正數(shù)據(jù)。

它的系統(tǒng)設(shè)備包含鋼水包、電極、出鐵口、爐體、壓力環(huán)、導(dǎo)電板、保護套、導(dǎo)電銅管、補償銅管、電壓調(diào)整裝置、承重座、小立缸、上抱緊結(jié)構(gòu)、大立缸、電極位置檢測裝置、小料管、主變銅管、主變、下料倉、自動下料小車、上料倉、上料皮帶、配料倉；所述爐體外壁的下方設(shè)有數(shù)個出鐵口，且所述出鐵口的下方設(shè)有鋼水包；電極的下半段插設(shè)在爐體的爐料中；所述電極底部的外壁設(shè)有補償銅管；所述補償銅管的下方設(shè)有導(dǎo)電板；所述導(dǎo)電板的外壁設(shè)有壓力環(huán)；所述導(dǎo)電銅管的外壁設(shè)有保護套；所述電極中部外壁的集電環(huán)分別連接有補償銅管和主變銅管；所述補償銅管和主變銅管分別與電壓調(diào)整裝置、主變連接；所述電壓調(diào)整裝置與電壓調(diào)整電容連接；所述電極的上半段與承重座相互配合；所述上抱緊結(jié)構(gòu)套設(shè)在電極的外壁，所述上抱緊結(jié)構(gòu)的下方設(shè)有小立缸；所述承重座與大立缸相互配合；所述爐體的外壁設(shè)有電極位置檢測裝置；所述電極位置檢測裝置與電極的底面相互對應(yīng)；所述下料管的底部設(shè)置在電極底部的一側(cè)，所述下料管的頂部與下料倉連接；所述下料倉與自動下料小車相互配合；所述自動下料小車的外端與上料倉相互配合；所述上料倉與配料倉之間通過上料皮帶連接。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明所述的一種帶全方位控制點的礦熱爐治煉專家系統(tǒng)，應(yīng)用于礦熱式電阻電弧爐上，對電爐生產(chǎn)過程進行自動監(jiān)測和控制。旨在實現(xiàn)對電爐電極插入爐料深度、三相電極入爐有功功率平衡、電極壓放等目標(biāo)參數(shù)的自動控制，同時對電爐運行及操作人員安全有關(guān)聯(lián)的參數(shù)進行先期監(jiān)測，超標(biāo)報警及聯(lián)鎖停車。使電爐能夠連續(xù)、高效、滿負荷在最佳狀態(tài)生產(chǎn)，達到安全、高產(chǎn)、低耗的生產(chǎn)目的。同時利用dcs控制系統(tǒng)的無限擴展特性，對電爐的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)如配料加料下料系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電極壓放系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、兩化融合信息采集上傳等進行監(jiān)測和自控。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明中系統(tǒng)設(shè)備的示意圖；

圖2是本發(fā)明的電氣原理圖；

圖3是本發(fā)明中具體實施方式的示意圖；

附圖標(biāo)記說明：

鋼水包1、電極2、出鐵口3、爐體4、壓力環(huán)5、導(dǎo)電板6、保護套7、導(dǎo)電銅管8、補償銅管9、電壓調(diào)整裝置10、承重座11、小立缸12、上抱緊結(jié)構(gòu)13、大立缸14、電極位置檢測裝置15、小料管16、主變銅管17、主變18、下料倉19、自動下料小車20、上料倉21、上料皮帶22、配料倉23、電壓調(diào)整電容24、集電環(huán)25。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

參看如圖1-圖3所示，本具體實施方式的系統(tǒng)設(shè)備包含鋼水包1、電極2、出鐵口3、爐體4、壓力環(huán)5、導(dǎo)電板6、保護套7、導(dǎo)電銅管8、補償銅管9、電壓調(diào)整裝置10、承重座11、小立缸12、上抱緊結(jié)構(gòu)13、大立缸14、電極位置檢測裝置15、小料管16、主變銅管17、主變18、下料倉19、自動下料小車20、上料倉21、上料皮帶22、配料倉23；所述爐體4外壁的下方設(shè)有數(shù)個出鐵口3，且所述出鐵口3的下方設(shè)有鋼水包1；電極2的下半段插設(shè)在爐體4的爐料中；所述電極2底部的外壁設(shè)有補償銅管8；所述補償銅管8的下方設(shè)有導(dǎo)電板6；所述導(dǎo)電板6的外壁設(shè)有壓力環(huán)5；所述導(dǎo)電銅管8的外壁設(shè)有保護套7；所述電極2中部外壁的集電環(huán)25分別連接有補償銅管9和主變銅管17；所述補償銅管9和主變銅管17分別與電壓調(diào)整裝置10、主變18連接；所述電壓調(diào)整裝置10與電壓調(diào)整電容24連接；所述電極2的上半段與承重座11相互配合；所述上抱緊結(jié)構(gòu)13套設(shè)在電極2的外壁，所述上抱緊結(jié)構(gòu)13的下方設(shè)有小立缸12；所述承重座11與大立缸14相互配合；所述爐體4的外壁設(shè)有電極位置檢測裝置15；所述電極位置檢測裝置15與電極的底面相互對應(yīng)；所述下料管16的底部設(shè)置在電極2底部的一側(cè)，所述下料管的頂部與下料倉19連接；所述下料倉19與自動下料小車20相互配合；所述自動下料小車20的外端與上料倉21相互配合；所述上料倉21與配料倉23之間通過上料皮帶22連接。

本具體實施方式的礦熱爐治煉專家系統(tǒng)采用dcs中控，所述dcs中控分別與各爐體i/o連接；各個爐體i/o分別與對應(yīng)的儀表、開關(guān)、控制器、調(diào)節(jié)器、視頻監(jiān)控以及視頻服務(wù)器連接；所述dcs中控與各爐操作臺以及對應(yīng)的原料操作臺、中心化驗操作臺、能源管理操作臺、產(chǎn)品銷售操作臺連接；所述dcs中控與工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)連接；所述工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)與pims服務(wù)器連接；所述pims服務(wù)器分別與中控顯示屏和局域服務(wù)器連接；所述局域服務(wù)器連接與管理層操作臺和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器連接；所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與后臺值守和pc/手機app端連接（如圖3所示）。

其中，所述的電壓調(diào)整裝置10在功率平衡系統(tǒng)中，超出電極位置后的電爐功率調(diào)控必須調(diào)整電極端頭電壓來實現(xiàn)電極位置在爐內(nèi)的穩(wěn)定。調(diào)整此電壓有兩種方式，一是傳統(tǒng)的調(diào)整爐變的檔位開關(guān)實現(xiàn)，這種方式存在明顯的缺陷就是調(diào)整電壓變化幅度大，對電爐操作穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響；二是最新的技術(shù)，通過在電爐電極上提供無功容性電流，減少了對電源的無功電流需求，就會使得電爐短網(wǎng)上視在電流下降，同時短網(wǎng)上的電壓降也會降低，那么電極端頭的電壓就會上升。通過控制無功容性電流，就會得到需要的電極工作電壓。采用兩種方法相結(jié)合的辦法，利用dcs中控強大的擴展功能，判斷電極位置離開范圍的數(shù)據(jù)，首先調(diào)整無功容性電流，當(dāng)無功容性電流超出電壓要求的范圍時，自動切換方法至主變18檔位進行調(diào)制，實現(xiàn)兩種方法無縫轉(zhuǎn)換，平穩(wěn)調(diào)整。

本具體實施方式為了使三相電極2位于一個物理水平面上、深插于爐料中，從而使三相電極發(fā)熱量集中、提高爐內(nèi)反應(yīng)溫度，則必須要達到三相電極輸出功率平衡，最終使電爐有最高的熱效率和較高的電效率；這樣就需要解決電極位置檢測裝置15、電極功率的測量、電極功率因數(shù)的測量，控制礦熱爐三相功率平衡的方法為：根據(jù)電極位置檢測裝置15數(shù)據(jù)，設(shè)定電極在爐內(nèi)的位置范圍（一定范圍，由電爐出產(chǎn)品前和出產(chǎn)品后的電極位置決定），當(dāng)出料后位置低于設(shè)定值時，說明電爐反應(yīng)區(qū)增大了，可以通過電壓調(diào)整裝置自動提高電極端頭電壓，以提高電爐電效率。當(dāng)出料前位置高于設(shè)定值時，說明電爐反應(yīng)區(qū)減小了，則需要通過電壓調(diào)整裝置降低電極端頭電壓，以提高熱效率，而當(dāng)電壓調(diào)整裝置不能滿足需要的電壓時，系統(tǒng)自動的調(diào)整變壓器檔位來滿足電壓調(diào)整需求；根據(jù)測得每相有功功率，調(diào)整電極插入深度，達到三相功率平衡。

本具體實施方式所述的dcs中控根據(jù)采集的原料成分、配比、一次電壓、變壓器工作檔位、電極電流、電極電壓、端頭電壓調(diào)整裝置、電極壓放參數(shù)、電極消耗量、電極插入深度、鐵水溫度、爐底溫度、煙氣溫度等工藝設(shè)備參數(shù)，自動判斷爐況，通過人機界面給出操作提示。特殊情況下，操作員可以通過遠程通訊咨詢后臺值守專家，指導(dǎo)解決現(xiàn)場操作，為自動控爐提供人工經(jīng)驗干預(yù)，在較短時間內(nèi)解決電爐操作出現(xiàn)的問題。充分利用現(xiàn)有高科技儀表和信息處理技術(shù)，將電爐操作過程中所有的工藝設(shè)備參數(shù)采集到主控設(shè)備中，連續(xù)的實時采集和儲存，提供實時數(shù)據(jù)和過往數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)曲線和發(fā)展趨勢。其中包括主變電氣數(shù)據(jù)和保護、電極端頭電氣數(shù)據(jù)、電壓調(diào)整裝置電氣數(shù)據(jù)、檔位控制器數(shù)據(jù)、電極狀態(tài)數(shù)據(jù)、爐面狀態(tài)數(shù)據(jù)、爐體狀態(tài)數(shù)據(jù)。冷卻水壓力溫度流量數(shù)據(jù)、環(huán)保收塵設(shè)備數(shù)據(jù)、自動配料上料下料數(shù)據(jù)、全爐物料能源出入量數(shù)據(jù)、各用電設(shè)備參數(shù)及消耗電量數(shù)據(jù)等代表電爐工作狀態(tài)的各種參數(shù)

本具體實施方式采用先進儀表對入爐冷卻水流量進行測量，dcs中控對出入水流量進行計算，當(dāng)流量差超過定額，說明有冷卻水管道或設(shè)備漏水了，立即報警或停爐；對爐溫超標(biāo)，立即報警；當(dāng)電極入爐太短，有可能發(fā)生噴爐，通過爐內(nèi)溫度測量，超標(biāo)立即報警；當(dāng)電極發(fā)生軟硬斷時，容易發(fā)生噴爐和燃爆，通過電極電流突變?yōu)榱銜r，立即停爐并報警；通過對爐底和爐墻的溫度測量，及時監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢，及時提示防止設(shè)備燒壞；將變壓器的參數(shù)引入系統(tǒng)，科學(xué)設(shè)定，進行冗余保護；可以擴展到一些特殊產(chǎn)品礦熱爐上，對其他引起生產(chǎn)安全的因素進行測量和控制。這些技術(shù)的引入為電爐安全運行提供了保障。對電極內(nèi)電極糊高度自動進行測量，保證糊柱高度；對電極外套高度進行自動測量，間接測得電極消耗量，為電極在爐內(nèi)插入深度提供修改參數(shù)；對電極壓放量進行自動測量，間接測得電極消耗量，為電極在爐內(nèi)插入深度提供修改參數(shù)；取得這些數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)曲線，得到電極消耗量的發(fā)展趨勢，最終為電極位置測量提供修正數(shù)據(jù)，從而使得電極在爐內(nèi)的位置更加準(zhǔn)確

本具體實施方式所述的一種帶全方位控制點的礦熱爐治煉專家系統(tǒng)，具有以下有益效果：

1、應(yīng)用于礦熱式電阻電弧爐上，對電爐生產(chǎn)過程進行自動監(jiān)測和控制；旨在實現(xiàn)對電爐電極插入爐料深度、三相電極入爐有功功率平衡、電極壓放等目標(biāo)參數(shù)的自動控制，同時對電爐運行及操作人員安全有關(guān)聯(lián)的參數(shù)進行先期監(jiān)測，超標(biāo)報警及聯(lián)鎖停車；

2、使電爐能夠連續(xù)、高效、滿負荷在最佳狀態(tài)生產(chǎn)，達到安全、高產(chǎn)、低耗的生產(chǎn)目的；

3、利用dcs控制系統(tǒng)的無限擴展特性，對電爐的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)如配料加料下料系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電極壓放系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、兩化融合信息采集上傳等進行監(jiān)測和自控；

4、礦熱爐安全預(yù)警控制系統(tǒng)解決了多年來電爐安全運行的痼疾；

5、礦熱爐電極端頭電壓動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)解決了調(diào)節(jié)手段單一，調(diào)節(jié)范圍過大的問題，用嶄新的方法解決了問題。

以上所述，僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。