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隨著河北宣鋼集團(tuán)9#高爐的稱重管理系統(tǒng)要求精細(xì)化，高爐冶煉對(duì)入爐原、燃料提出了較高的要求，這不僅僅是在種類(lèi)、質(zhì)量上，也體現(xiàn)在入爐原、燃料的數(shù)量上，高爐槽下自動(dòng)控制稱重系統(tǒng)作為上料系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),其稱重過(guò)程的自動(dòng)控制和稱重的準(zhǔn)確度越來(lái)越受到重視。稱重上的不準(zhǔn)確會(huì)直接造成爐料配比的誤差及成分控制上的偏差。日積月累的頻繁稱重,其積累起來(lái)的誤差非?？捎^,直接影響到對(duì)爐況的控制和冶煉成本,所以,應(yīng)用稱重系統(tǒng)對(duì)稱重過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)控制,通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)稱重參數(shù)自動(dòng)修正和稱重誤差補(bǔ)償是十分有意義的。本文所介紹的控制算法就是具有這種自動(dòng)補(bǔ)償功能，已在宣鋼9#高爐槽下得到了具體的應(yīng)用。
1 9#高爐槽下稱重設(shè)備及工藝流程
9#高爐槽下供料系統(tǒng)主要由6個(gè)燒結(jié)礦槽、2個(gè)球團(tuán)，2個(gè)雜礦槽，4個(gè)焦炭槽，及相對(duì)應(yīng)的給料機(jī)、振動(dòng)篩、稱重料斗、供料皮帶、燒結(jié)及球團(tuán)返礦倉(cāng)、碎焦、碎礦分級(jí)及焦丁回收系統(tǒng)組成，其它附屬設(shè)備有通風(fēng)除塵設(shè)施、液壓站及潤(rùn)滑系統(tǒng)等。高爐礦、焦槽單列布置，礦石和焦炭在槽下分散篩分，分散稱重，不設(shè)中間料斗，落入同一條供料皮帶再經(jīng)主皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至爐頂。
各設(shè)備工作流程如下：
1)各料倉(cāng)中的原料(焦炭或礦石)由料倉(cāng)上面的原料移動(dòng)皮帶小車(chē)裝入。
2)各料倉(cāng)下方設(shè)有給料機(jī)，振動(dòng)篩和對(duì)應(yīng)的定量稱重給料儀表,倉(cāng)內(nèi)原料根據(jù)需要從料倉(cāng)下方經(jīng)給料機(jī)和振動(dòng)篩裝入相對(duì)應(yīng)的各料斗中。
3)給料設(shè)備工作時(shí),將原料裝入相對(duì)應(yīng)的各稱重料斗中連續(xù)稱重,當(dāng)稱重值達(dá)到停篩值時(shí),給料機(jī)停止工作，延時(shí)停振動(dòng)篩，而剩下的量通過(guò)振動(dòng)篩上的沖量找齊。（沖量的大小可在畫(huà)面中做設(shè)定）
4)料斗備好料后處于待命狀態(tài)。當(dāng)高爐上料時(shí),由爐頂發(fā)出要料信號(hào),打開(kāi)相應(yīng)的料斗閘門(mén)將原料經(jīng)供料皮帶和主皮帶運(yùn)往爐頂,裝入高爐內(nèi)冶煉。
5)料斗的重量小于料空值后, （料空值可在畫(huà)面中做設(shè)定），發(fā)出料空信號(hào),延時(shí)關(guān)閉稱重料斗的閘門(mén)，然后啟動(dòng)振動(dòng)篩和給料機(jī)往料斗中下料。
6)上述設(shè)備工作過(guò)程是循環(huán)往復(fù)地進(jìn)行的。
2 稱重自動(dòng)補(bǔ)償控制算法
2.1 稱重補(bǔ)償算法設(shè)計(jì)思想
根據(jù)前述槽下供料設(shè)備工藝流程,每個(gè)料斗在每次稱重過(guò)程中,由于原料的粒度、粘度不同及給料機(jī)械沖擊慣量的影響,均會(huì)產(chǎn)生稱重誤差,其稱重誤差若不進(jìn)行補(bǔ)償,誤差將越積累越多,直接影響到對(duì)高爐的操作精度,因此必須對(duì)誤差加以抑制。其抑制的手段一是根據(jù)每次稱重產(chǎn)生的誤差值調(diào)整下次稱重的振動(dòng)篩沖量,使設(shè)定沖量盡量接近實(shí)際的沖量,減少每次稱重產(chǎn)生的誤差;二是根據(jù)每次稱重的誤差值,修正下次稱重的停篩值,對(duì)稱重誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
2.2 稱重補(bǔ)償過(guò)程中的算法設(shè)計(jì)
2.2.1每次裝料前自動(dòng)計(jì)算出稱斗的設(shè)定值O_SP和停篩值SP_H_SJ
料斗每次備料前,根據(jù)該秤斗的設(shè)定重量O_SP 和需要給上次稱重誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)闹亓繛镻CZ (算法由程序自動(dòng)計(jì)算),計(jì)算出本次計(jì)劃備料重量:
O_SP1=O_SP-PCZ
為了減少機(jī)械慣性和給料設(shè)備余振下料等因素所造成的裝料偏差,給料機(jī)儀表必須提前發(fā)出料滿信號(hào)停止給料設(shè)備,料滿信號(hào)在料斗重量達(dá)到停篩值SP_H_SJ時(shí)發(fā)出,只有這樣,才能確保產(chǎn)生稱重誤差最小。停篩值SP_H_SJ由下列算式得出
SP_H_SJ= O_SP-SP_H-PCZ
O_SP:稱重料斗的設(shè)定值   SP_H：設(shè)定的沖量 PCZ：上次實(shí)際與設(shè)定的偏差值   
每次料斗放空料后自動(dòng)計(jì)算出實(shí)際凈裝實(shí)量SG_SJ和裝料偏差PCZ，裝料過(guò)程便結(jié)束。當(dāng)爐頂需要放料時(shí),開(kāi)啟料斗閘門(mén)放料,并自動(dòng)跟蹤電子秤重量。當(dāng)料斗的重量小于料空值時(shí),發(fā)出料空信號(hào),延時(shí)關(guān)閉稱重料斗閘門(mén)。放料過(guò)程結(jié)束后測(cè)得電子秤內(nèi)殘余掛料重量,以LL_W表示。料斗備滿料時(shí),可以測(cè)得料斗料滿重量HH_W。
由上可知,高爐實(shí)際入料:SG_SJ=HH_W-LL_W
2.2.2自動(dòng)計(jì)算出下次補(bǔ)償量PCZ
在每次料斗放空,裝料結(jié)束后,自動(dòng)計(jì)算積累誤差,根據(jù)積累誤差計(jì)算下次補(bǔ)償量。我們的原則是本次的稱重積累誤差應(yīng)從下次稱重中得到補(bǔ)償。
PCZ= HH_W-LL_W–O_SP
其中,PCZ 為"+"時(shí)表示多裝,為"-"表示少裝。
我們可以用本次裝料偏差去修正下次停篩值, 從而使實(shí)際裝料量更接近計(jì)劃裝料量。
在程序中也設(shè)定了不進(jìn)行補(bǔ)償量LL_LIMIT(可在操作員站進(jìn)行設(shè)定),即當(dāng)設(shè)定O_SP 在程序中也有手動(dòng)清偏差功能，在畫(huà)面中做清偏差按鈕。操作工在操作員站按下清偏差按鈕，PCZ=0，則下次篩料，不會(huì)對(duì)上次偏差進(jìn)行補(bǔ)償。
2.2.3自動(dòng)優(yōu)化下次料滿停篩值SP_H_SJ
為了降低誤差補(bǔ)償幅度,關(guān)鍵是選擇合適的停篩值,使每次稱重產(chǎn)生的誤差盡可能小。在1次稱重結(jié)束后,我們可以計(jì)算出裝料偏差PCZ,用這次的裝料偏差來(lái)修正下次的停篩值。如果因意外發(fā)生的非正常因素,致使偏差超出正常允許的范圍,可能會(huì)超過(guò)秤量斗所允許的極限裝料能力,并且在工藝上也不允許,那么我們將采取以下措施：
當(dāng)停篩值SP_H_SJ≥1.2×O_SP,則1.02倍的設(shè)定值O_SP附給SP_H_SJ。
當(dāng)停篩值SP_H_SJ<0時(shí),則將100附給 SP_H_SJ。
當(dāng)停篩值SP_H_SJ=0時(shí),則將80附給 SP_H_SJ。

2.2.4 小結(jié)
槽下稱重補(bǔ)償系統(tǒng)在生產(chǎn)中調(diào)整靈活、操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高，是一個(gè)動(dòng)態(tài)連續(xù)的物料自動(dòng)補(bǔ)償稱重系統(tǒng)，上一次的動(dòng)態(tài)稱重結(jié)束后就為下一次的稱重作好了準(zhǔn)備，在放完料后開(kāi)始稱重前補(bǔ)償量就已經(jīng)計(jì)算結(jié)束，及時(shí)調(diào)整了偏差，在入爐料稱重上為高爐生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，最大限度的減少了因?yàn)樵系牟▌?dòng)而引起的成分波動(dòng)。下面是在實(shí)際生產(chǎn)中的宣鋼9#高爐的1#燒結(jié)稱重的連續(xù)10次的抽樣：
參于自動(dòng)補(bǔ)償?shù)?#燒結(jié)自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)整非常及時(shí)，調(diào)整精度高，大部分稱重都可以控制誤差在20kg之內(nèi)，即使有超過(guò)20kg誤差的下次稱重都及時(shí)得到了補(bǔ)償。
3 稱重補(bǔ)償算法的軟件實(shí)現(xiàn)
稱重系統(tǒng)和槽下各設(shè)備的動(dòng)作均由西門(mén)子PCS7控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制,各稱重料斗的電子秤信號(hào)通過(guò)模擬量輸入模板測(cè)量并換算。稱重過(guò)程按工藝順序可分為備料過(guò)程和放料過(guò)程,這里分別對(duì)這2個(gè)過(guò)程的程序設(shè)計(jì)作一介紹。
3.1裝料過(guò)程
裝料過(guò)程開(kāi)始的條件:料斗已放空料并且閘門(mén)已關(guān)閉。按照算法計(jì)算本次計(jì)劃備料重量O_SP和料滿停篩值SP_H_SJ,然后發(fā)出啟動(dòng)給料設(shè)備命令,給料設(shè)備工作,料倉(cāng)中的原料不斷地裝入料斗,當(dāng)料斗重量達(dá)到或超過(guò)料滿停篩值SP_H_SJ時(shí),程序發(fā)出"料滿"信號(hào),停止給料設(shè)備工作,延時(shí)數(shù)秒,等給料設(shè)備停止且余振下料完畢,結(jié)束備料過(guò)程。
3.2 放料過(guò)程
裝料過(guò)程已結(jié)束, 稱重料斗料滿,給料設(shè)備已停止工作,按照上料程序執(zhí)行輪到該稱斗放料,爐頂發(fā)出要料信號(hào)，選中的料斗閘門(mén)打開(kāi),料斗中的料經(jīng)供料皮帶和主皮帶運(yùn)入爐頂,料斗重量連續(xù)下降。當(dāng)料斗重量達(dá)到或低于料空值時(shí),程序發(fā)出"料空"信號(hào),延時(shí)數(shù)秒,關(guān)閉稱重料斗閘門(mén)。此時(shí),料斗已放空料,該料斗重量即為料空重量,然后,按照前述算法計(jì)算下次停篩值、偏差值。放料過(guò)程到此結(jié)束,等待開(kāi)始下次備料過(guò)程。放料過(guò)程與備料過(guò)程總是交替進(jìn)行,循環(huán)往復(fù)的。
4、結(jié)束語(yǔ)
應(yīng)用PCS7系統(tǒng)對(duì)高爐槽下稱重過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)閉環(huán)控制,對(duì)自動(dòng)補(bǔ)償稱重系統(tǒng)控制算法進(jìn)行研究十分重要,一個(gè)好的算法可以起到簡(jiǎn)化控制過(guò)程,提高控制精度的作用。本文介紹的算法具有自動(dòng)參數(shù)優(yōu)化和誤差補(bǔ)正的特點(diǎn)。在宣鋼9#高爐以得到了實(shí)際的應(yīng)用，實(shí)踐證明,使用此算法參數(shù)優(yōu)化快,不振蕩,補(bǔ)償精度高。這種算法在其它需要連續(xù)稱重控制的場(chǎng)合也很有應(yīng)用價(jià)值。 

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