水分控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水分控制系統(tǒng)，主要包括：水分控制器、調節(jié)閥以及混合機，水分控制器主要包括：水分檢測單元、第一調節(jié)單元以及第二調節(jié)單元，其中，水分檢測單元，分別與第一調節(jié)單元相耦接；第一調節(jié)單元，分別與外部檢測器、水分檢測單元以及第二調節(jié)單元相耦接；第二調節(jié)單元，分別與第一調節(jié)單元和調節(jié)閥相耦接；調節(jié)閥，分別與外部加水管路、第二調節(jié)單元以及混合機相耦接；混合機，與調節(jié)閥相耦接。本實用新型通過兩個調節(jié)單元接收前饋及反饋量信號，可以對混合機中的物料燒結時的加水量進行綜合控制，有效解決了對燒結混合料水分不能進行精確測量而無法精確控制水分的問題。
【專利說明】水分控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及物料燒結水分調節(jié)領域，更具體地涉及一種水分控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]燒結，是把粉狀物料轉變?yōu)橹旅荏w的工藝過程，可以用來生產陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高溫材料等。一般來說，粉體經過成型后，通過燒結得到的致密體是一種多晶材料，其顯微結構由晶體、玻璃體和氣孔組成。燒結過程直接影響顯微結構中的晶粒尺寸、氣孔尺寸及晶界形狀和分布。無機材料的性能不僅與材料組成(化學組成與礦物組成)有關，還與材料的顯微結構有密切的關系。
[0003]燒結技術廣泛應用于工業(yè)領域，尤其是鋼鐵企業(yè)，就目前而言，鋼鐵企業(yè)燒結車間燒結混合料的過程中，水分控制是最關鍵步驟，將影響燒結出的材料特性。
[0004]但現有技術中，進行水分控制的難點有以下幾點:
[0005]I)混合機滯料時間長,滯后時間一般在1.5--3.5分鐘之間，屬大滯后時間控制；
[0006]2):燒結料是由多種原料混合而成，成分復雜，配比變化大而且頻繁；
[0007]3):測試儀器只能測量燒結溫合料水分的趨勢，并不能準確測量燒結混合料水分；
[0008]4):燒結混合料從料倉下來后是在皮帶先后分層排列，混合機前的混合料的水分無法檢測。
[0009]所有燒結混合料水分檢測儀，但都無法實現精確測量。
[0010]因此，如何解決對燒結混合料水分不能進行精確測量而無法精確控制水分，便成為亟待解決的技術問題。
實用新型內容
[0011]有鑒于此，本實用新型所要解決的技術問題是提供了一種水分控制系統(tǒng)，以解決對燒結混合料水分不能進行精確測量而無法精確控制水分的問題。
[0012]為了解決上述技術問題，本實用新型公開了一種水分控制系統(tǒng)，與外部加水管路和外部檢測器相耦接，該水分控制系統(tǒng)主要包括:水分控制器、調節(jié)閥以及混合機，其中，所述水分控制器主要包括:水分檢測單元、第一調節(jié)單元以及第二調節(jié)單元，其中，
[0013]所述水分檢測單元，分別與所述第一調節(jié)單元相耦接，用于檢測所述混合機輸出的燒結料中的含水量，并將生成的含水量信號發(fā)送至所述第一調節(jié)單元；
[0014]所述第一調節(jié)單元，分別與所述外部檢測器、水分檢測單元以及第二調節(jié)單元相耦接，用于接收所述外部檢測器發(fā)送的預定加水量信號、前饋信號以及所述水分檢測單元發(fā)送的所述含水量信號，生成綜合調節(jié)信號發(fā)送至所述第二調節(jié)單元；
[0015]所述第二調節(jié)單元，分別與所述第一調節(jié)單元和調節(jié)閥相耦接，用于接收所述第一調節(jié)單元發(fā)送的所述綜合調節(jié)信號和所述外部檢測器發(fā)送的加水流量值信號，生成所述控制信號發(fā)送至所述調節(jié)閥；
[0016]所述調節(jié)閥，分別與所述外部加水管路、第二調節(jié)單元以及混合機相耦接，用于接收所述第二調節(jié)單元發(fā)送的控制信號對所述混合機的供水進行控制；
[0017]所述混合機，與所述調節(jié)閥相耦接，用于在所述調節(jié)閥的供水控制下對物料進行燒結后輸出。
[0018]其中，優(yōu)選地，所述第一調節(jié)單元與所述第二調節(jié)單元之間進一步采用接收多個前饋信號與反饋信號的串級式耦接。
[0019]其中，優(yōu)選地，所述前饋信號，進一步為:輸入所述混合機的物料重量信號和/或所述燒結料混合前的含水率信號。
[0020]其中，優(yōu)選地，還包括:延時單元，所述延時單元與所述第二調節(jié)單元和外部檢測器相耦接，用于對接收的所述外部檢測器發(fā)送的燒結料重信號進行延時處理后發(fā)送至所述第二調節(jié)單元。
[0021]其中，優(yōu)選地，所述延時單元，進一步為由延時開關電路、定時器電路和/或具有延時功能的電路構成的延時單元。
[0022]其中，優(yōu)選地，所述第二調節(jié)單元，進一步為由自動補償的單回路控制電路構成的所述第二調節(jié)單元。
[0023]其中，優(yōu)選地，所述第一調節(jié)單元，進一步為由控制電路構成的所述第一調節(jié)單
J Li ο
[0024]與現有技術相比，本實用新型所述的一種水分控制系統(tǒng)，達到了如下效果:
[0025]I)本實用新型通過兩個調節(jié)單元接收前饋及反饋量信號，可以對混合機中的物料燒結時的加水量進行綜合控制，有效解決了對燒結混合料水分不能進行精確測量而無法精確控制水分的問題。
[0026]2)本實用新型通過延時器，讓燒結料進入最佳加水點時開始加水，可以良好適應現有燒結廠燒結混合料的水分控制。
[0027]當然，實施本實用新型的任一產品必不一定需要同時達到以上所述的所有技術效果O
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0029]圖1是本實用新型實施例所述的水分控制系統(tǒng)的結構框圖。
[0030]圖2是本實用新型實施例所述的水分控制系統(tǒng)在具體應用時的結構圖。
[0031]圖3是圖2中的控制器的具體結構圖。
【具體實施方式】
[0032]如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領域技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。如在通篇說明書及權利要求當中所提及的“包含”為一開放式用語，故應解釋成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的誤差范圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內解決所述技術問題，基本達到所述技術效果。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性耦接于所述第二裝置，或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說明書后續(xù)描述為實施本實用新型的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本實用新型的一般原則為目的，并非用以限定本實用新型的范圍。本實用新型的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。
[0033]如圖1所示，為本實用新型所述的一種水分控制系統(tǒng)，與外部加水管路和外部檢測器相耦接，該系統(tǒng)主要包括:水分控制器10，調節(jié)閥20以及混合機30，該水分控制器10主要包括:水分檢測單元101、第一調節(jié)單元102以及第二調節(jié)單元103，其中，
[0034]所述水分檢測單元101，與所述第一調節(jié)單元102相耦接，用于檢測所述混合機30輸出的燒結料中的含水量，并將生成的含水量信號發(fā)送至所述第一調節(jié)單元102。
[0035]所述第一調節(jié)單元102，分別與所述外部檢測器、水分檢測單元101以及第二調節(jié)單元103相耦接，用于接收所述外部檢測器發(fā)送的預定加水量信號、前饋信號以及所述水分檢測單元發(fā)送的所述含水量信號，生成綜合調節(jié)信號發(fā)送至所述第二調節(jié)單元103。
[0036]所述第二調節(jié)單元103，分別與所述第一調節(jié)單元102和調節(jié)閥20相耦接，用于接收所述第一調節(jié)單元102發(fā)送的所述綜合調節(jié)信號，生成所述控制信號發(fā)送至所述調節(jié)閥20。
[0037]所述調節(jié)閥20，分別與所述外部加水管路、第二調節(jié)單元103以及混合機30相耦接，用于接收所述第二調節(jié)單元103發(fā)送的控制信號對所述混合機30的供水進行控制。
[0038]所述混合機30，與所述調節(jié)閥20相耦接，用于在所述調節(jié)閥20的供水控制下對物料進行燒結后輸出。
[0039]本實施例中的第一調節(jié)單元102與第二調節(jié)單元103之間采用接收多個前饋信號與反饋信號的串級控制式耦接，這種傳統(tǒng)串級控制式耦接既有傳統(tǒng)串級連接的優(yōu)點，同時又克服了傳統(tǒng)串級連接的缺點:即本實施例中第一調節(jié)單元102與第二調節(jié)單元103的連接方式可以能接收多個前饋信號與反饋信號，而傳統(tǒng)的串級連接只能接收兩個信號。從而，本實用新型可以實現對水分的精確控制。
[0040]其中，前饋信號包括:總料重、實際加水量、檢測的水分值、加水前燒結料含水率、應加水和/或目標加水量。
[0041]如圖1所示，本分水控制系統(tǒng)10還包括:延時單元40，分別與所述第二調節(jié)單元103和外部檢測器相耦接，用于對接收的所述外部檢測器發(fā)送的燒結料重信號進行延時處理后發(fā)送至所述第二調節(jié)單元103。
[0042]所述延時單元40，具體可以是為由延時開關電路、定時器電路和/或具有延時功能的電路構成的延時單元。
[0043]在實際應用時，本實施例中的水分控制系統(tǒng)的具體結構如圖2所示，混合料通過配料皮帶傳送到混合機(為本實施例中的混合機30)中進行燒結后形成燒結料，并從混料皮帶輸出，此時，水分儀(為本實施例中的水分檢測單元101)檢測燒結料中的水分，傳輸至控制器(為本實施例中的水分控制器10)，控制器進一步控制調節(jié)閥(為本實施例中的調節(jié)閥20)，對供水大小進行調節(jié)。此外，在圖2中，在混合機進口處的皮帶秤實時檢測物料重量，并將料重信號傳輸至控制器中，控制器將根據料重信號對加水量進行控制。同時，在外部的加水管路上還設置有流量計和切斷閥，均與控制器相耦接，流量計所監(jiān)測的加水流量反映了水量的多少，控制器可以根據加水流量控制調節(jié)閥進行調節(jié)，并在達到設置的水量時，控制器啟動切斷閥以停止加水。
[0044]需要說明的是，燒結料從混合機進口處的皮帶秤到混合機內部加水點有一定距離，混合機長度超過10米，最長達24米以上，其加水管長度也不相同，一般在6--12米左右，為了設置合適的加水點，所以設置延時單元40，在燒結料剛好進入最佳加水點時開始加水。
[0045]結合圖2和3，本實用新型中的水分控制系統(tǒng)，其具體應用如下:
[0046]其中，圖3是圖2中的控制器的具體結構圖，在圖3中，外部檢測器所提供的前饋信號可以包括:VA:總料重、VB:實際加水量、PV:檢測的水分值、VX:加水前燒結料含水率、VP:應加水、SP:目標加水量、VM:估測的“加水前燒結料含水率”。
[0047]當工況穩(wěn)定時的VX值為VM，根據VM值就能估測出適時料重的應加水VP，只要不是大批量變料此時計算的應加水VP就基本上達到90%至95%以上的加水量，根據計算的VP控制系統(tǒng)的加水量，余下的5%左右的加水量由水分檢測單元101的信號來控制。
[0048]主信號為PV燒結混合料水分測量值，副信號為加水流量VB，前饋信號為料重I燒結混合料混合前含水量水率W，主調節(jié)器為“第一調節(jié)單元(對應圖3中的第一調節(jié))”，副調節(jié)器為“第二調節(jié)單元(對應圖3中的第二調節(jié))”，但主信號僅控制總加水量不到10%，而副信號與前饋信號則控制了超過90%以上的加水量，第一調節(jié)單元與第二調節(jié)單元是一個典型的串級控制的變形，它異于串級控制，經典的串級控制信號難以整定，而本實施例中的控制方式則能克服大的干擾與大的負荷變化，在實際工程中負荷最大變化為料重達到50%，仍可以穩(wěn)定運行。
[0049]當水分控制器運行時，調節(jié)單元中的PV約等于SP，第一調節(jié)單元的輸出保持一個不變的定值，“ Λ 0P”與“量化”的輸出均為“O”值，第二調節(jié)單元中的SP2等于應加水VP，此時參與控制的實際上只有燒結混合料的料重這一個實際信號，此時調節(jié)閥跟隨料重的變化而變化，不管料重變化多大加水量都能跟隨，此時當加水系統(tǒng)中的壓力變化時調節(jié)閥也能自動跟蹤并自動補償從而使加水流量保持不變
[0050]當調節(jié)單元跟據燒結料重調整加水量后，水分檢測單元適時檢測混合機出口處的混合料的含水率VP，根據目標值SP與VP的值適時調整加水量，當VP不等于SP時，第一調節(jié)單元的輸出發(fā)生變化，“ Λ 0Ρ”與“量化”的輸出均發(fā)生變化，當VP-SPX)時，第一調節(jié)單元的輸出減小，“ Λ 0Ρ”與“量化”的輸出均小于0，當VP-SP〈0時，第一調節(jié)單元102的輸出增加，“ Λ 0Ρ”與“量化”的輸出均大于0，而“綜合”實際上就是將應加水與“量化”的輸出相力口，其結果送“第二調節(jié)單元”中的SP2端，“第一調節(jié)單元”為反作用方式工作，“第二調節(jié)單元”為正作用方式工作。
[0051]工況中的混合機是一大的滯后控制系統(tǒng)，滯后時間超長最長達4分鐘之久，調節(jié)單元中由于前饋信號料重占控制的比重大，它大大的弱化了大滯后對控制的影響，也就是說前饋的加入克服了大滯后給工況帶來的不利因素。
[0052]燒結工況中影響燒結料水分的主要因素除了總料重秘配比外還有生石灰消化、除塵灰加入量、石灰石的加入量、返礦灰的加入量，為此我們的“控制系統(tǒng)”中還增加有克服生石灰消化對燒結混合料水分含量的影響、克服返礦變化對燒結混合料水分含量的影響，克服除塵灰變化對燒結混合料水分含量的影響
[0053]當生石灰下料發(fā)生變化時，調節(jié)單元根據投入自動瞬間記下的信號，估測此時的消化加水變化量，再在總加水量(應加水VP)中，減去相應的變化量。
[0054]在控制過程中，當控制方式由手動切換到自動的瞬間，首先保存一次生石灰的下料、消化加水量、生石灰消化加水比例，VSl一.^ VS2、VII —.^ VI2、KI 一.-KU,再根據條件計算出消化加水的變化量“ Λ VI”，將“AVI”引入“綜合”中累加，便可以客服生石灰消化的變化對工況帶來的影響。具體地:
[0055]VSl:生石灰料重、VIl:生石消化加水流量、VS2:保存的生石灰料重數據、VI2:保存的生石消化加水流量數據、AVS:生石灰重量變化量、AV1:生石消化加水流量變化量、K1:生石灰消化加水比例、KIl:保存消化加水比例數據、VK:消化應加水量；其中，
[0056]KI = VI1/VSUVK = VS1*KI1、AVI = VK-VI2
[0057]用同樣的方法可以計算出返礦的加水變化量ΛVF、除塵灰加水變化量AVQ、石灰石加水變化量八犯，最后將￥?、AV1、AVF, AVQ, Λ VH均引入“量化”中疊加，如下:
[0058]SP2 = VP+ Δ VI+ Δ VF+ Δ VQ+ Δ VH
[0059]“第二調節(jié)單元”中的SP2是它的目標值，式中的SP2是已量化了的值，“第二調節(jié)單元”中的SP2與PV2(流量計的測量值)的單位均為“T/H”，“第二調節(jié)單元”是一個純流量控制，屬典型的單回路控制，由于“第二調節(jié)單元”的特定功能，當工況中加水系統(tǒng)的壓力變化時它能自動補償從而使其流量穩(wěn)定不變。
[0060]由于現實中的燒結料水分檢測是一個難點，所有的燒結料水分檢測儀都只能檢測燒結料的水分變化趨勢，并且只能在某一區(qū)段某一特定條件下具有趨勢的特性，為此在本實施例中，不僅弱化了水分含量的控制力度同時還設定了其所能控制的上下限，實際操作中只要參數設置合理，就能即體現主參數的作用又能避開水分測量儀的短板，Ki的作用是確定“第一調節(jié)單元”的控制點，K2的作用是控制主參數的控制力度但它與系統(tǒng)的加水能力與調節(jié)閥的流通能力都有密切關系，它只能在具體工程中確定，而高限與低限一般設為應加水量VP的±1.5?±3.5T/H左右具體視燒結機的大小適當調整。
[0061]本實施例中的水分控制系統(tǒng)通過上述方式就能適應現有燒結過程中對燒結混合料的水分控制。
[0062]與現有技術相比，本實用新型所述的一種水分控制系統(tǒng)，達到了如下效果:
[0063]I)本實用新型通過兩個調節(jié)單元接收前饋及反饋量信號，可以對混合機中的物料燒結時的加水量進行綜合控制，有效解決了對燒結混合料水分不能進行精確測量而無法精確控制水分的問題。
[0064]2)本實用新型通過延時器，讓燒結料進入最佳加水點時開始加水，可以良好適應現有燒結廠燒結混合料的水分控制。
[0065]還需要說明的是，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0066]本領域技術人員應明白，本實用新型的實施例可提供為方法、系統(tǒng)或計算機程序產品。因此，本實用新型可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本實用新型可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。
[0067]以上所述僅為本實用新型的實施例而已，并不用于限制本實用新型。對于本領域技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的權利要求范圍之內。
【權利要求】
1.一種水分控制系統(tǒng)，與外部加水管路和外部檢測器相耦接，其特征在于，該水分控制系統(tǒng)主要包括:水分控制器、調節(jié)閥以及混合機，其中，所述水分控制器主要包括:水分檢測單元、第一調節(jié)單元以及第二調節(jié)單元，其中， 所述水分檢測單元，分別與所述第一調節(jié)單元相耦接，用于檢測所述混合機輸出的燒結料中的含水量，并將生成的含水量信號發(fā)送至所述第一調節(jié)單元； 所述第一調節(jié)單元，分別與所述外部檢測器、水分檢測單元以及第二調節(jié)單元相耦接，用于接收所述外部檢測器發(fā)送的預定加水量信號、前饋信號以及所述水分檢測單元發(fā)送的所述含水量信號，生成綜合調節(jié)信號發(fā)送至所述第二調節(jié)單元； 所述第二調節(jié)單元，分別與所述第一調節(jié)單元和調節(jié)閥相耦接，用于接收所述第一調節(jié)單元發(fā)送的所述綜合調節(jié)信號，生成所述控制信號發(fā)送至所述調節(jié)閥； 所述調節(jié)閥，分別與所述外部加水管路、第二調節(jié)單元以及混合機相耦接，用于接收所述第二調節(jié)單元發(fā)送的控制信號對所述混合機的供水進行控制； 所述混合機，與所述調節(jié)閥相耦接，用于在所述調節(jié)閥的供水控制下對物料進行燒結后輸出。
2.如權利要求1所述的水分控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一調節(jié)單元與所述第二調節(jié)單元之間進一步采用接收多個前饋信號與反饋信號的串級控制式耦接。
3.如權利要求2所述的水分控制系統(tǒng)，其特征在于，所述前饋信號，進一步為:輸入所述混合機的物料重量信號和/或所述燒結料混合前的含水率信號。
4.如權利要求1所述的水分控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括:延時單元，所述延時單元與所述第二調節(jié)單元和外部檢測器相耦接，用于對接收的所述外部檢測器發(fā)送的燒結料重信號進行延時處理。
5.如權利要求4所述的水分控制系統(tǒng)，其特征在于，所述延時單元，進一步為由延時開關電路、定時器電路和/或具有延時功能的電路構成的延時單兀。
6.如權利要求1所述的水分控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二調節(jié)單元，進一步為由自動補償的單回路控制電路構成的所述第二調節(jié)單元。
7.如權利要求1所述的水分控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一調節(jié)單元，進一步為由控制電路構成的所述第一調節(jié)單元。
【文檔編號】G05B13/04GK203965823SQ201420282891
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2014年5月29日
【發(fā)明者】肖翡 申請人:北京金順泰克科技有限公司