燒結(jié)智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化控制系統(tǒng)_

1、-. z. - - . 可修編. 燒結(jié)過(guò)程智能監(jiān)測(cè)與優(yōu)化控制系統(tǒng)技術(shù)方案北科億力科技*2015年3月-. z.- . 可修編. 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4040873441 需求分析 PAGEREF _Toc404087344 h 1HYPERLINK l _Toc4040873452 系統(tǒng)功能與控制目標(biāo) PAGEREF _Toc404087345 h 1HYPERLINK l _Toc4040873462.1 系統(tǒng)功能 PAGEREF _Toc404087346 h 1HYPERLINK l _Toc4040873472.2 控制目標(biāo) PAGER

2、EF _Toc404087347 h 1HYPERLINK l _Toc4040873483 技術(shù)方案 PAGEREF _Toc404087348 h 1HYPERLINK l _Toc4040873493.1 設(shè)備管控 PAGEREF _Toc404087349 h 1HYPERLINK l _Toc4040873503.1.1 設(shè)備精度控制 PAGEREF _Toc404087350 h 1HYPERLINK l _Toc4040873513.1.2 設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控 PAGEREF _Toc404087351 h 1HYPERLINK l _Toc4040873523.2 燒結(jié)過(guò)程優(yōu)化控制系

3、統(tǒng) PAGEREF _Toc404087352 h 1HYPERLINK l _Toc4040873533.2.1 無(wú)擾換堆模型 PAGEREF _Toc404087353 h 1HYPERLINK l _Toc4040873543.2.2 配料計(jì)算模型 PAGEREF _Toc404087354 h 1HYPERLINK l _Toc4040873553.2.3 水分跟蹤與控制模型 PAGEREF _Toc404087355 h 1HYPERLINK l _Toc4040873563.2.4 燒透點(diǎn)分析與控制模型 PAGEREF _Toc404087356 h 1HYPERLINK l _T

4、oc4040873573.2.5 燃燒一致性控制模型 PAGEREF _Toc404087357 h 1HYPERLINK l _Toc4040873583.2.6 燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)分析模型 PAGEREF _Toc404087358 h 1HYPERLINK l _Toc4040873593.3 成品質(zhì)量管控系統(tǒng) PAGEREF _Toc404087359 h 1HYPERLINK l _Toc4040873603.3.1 堿度分析與控制 PAGEREF _Toc404087360 h 1HYPERLINK l _Toc4040873613.3.2 亞鐵分析與控制 PAGEREF _Toc40

5、4087361 h 1HYPERLINK l _Toc4040873623.4 精細(xì)化管理平臺(tái) PAGEREF _Toc404087362 h 1HYPERLINK l _Toc4040873633.4.1 能源及原料消耗 PAGEREF _Toc404087363 h 1HYPERLINK l _Toc4040873643.4.2 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù) PAGEREF _Toc404087364 h 1HYPERLINK l _Toc4040873653.4.3 生產(chǎn)報(bào)表 PAGEREF _Toc404087365 h 1HYPERLINK l _Toc4040873663.4.4 數(shù)據(jù)采集 PAGER

6、EF _Toc404087366 h 1HYPERLINK l _Toc4040873673.4.5 質(zhì)量管理 PAGEREF _Toc404087367 h 1HYPERLINK l _Toc4040873684 燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc404087368 h 1HYPERLINK l _Toc4040873694.1 硬件系統(tǒng) PAGEREF _Toc404087369 h 1HYPERLINK l _Toc4040873704.2 建立數(shù)據(jù)庫(kù) PAGEREF _Toc404087370 h 1HYPERLINK l _Toc4040873714.3 開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng) PAG

7、EREF _Toc404087371 h 1HYPERLINK l _Toc4040873725 效益分析 PAGEREF _Toc404087372 h 1HYPERLINK l _Toc4040873736 設(shè)備清單與供貨*圍 PAGEREF _Toc404087373 h 1-. z.- . 可修編. 1 需求分析隨著燒結(jié)設(shè)備的大型化和高爐對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量要求的提高，燒結(jié)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的作用和成效更為顯著，燒結(jié)自動(dòng)控制水平已成為衡量燒結(jié)工藝水平的一個(gè)重要標(biāo)志。近年來(lái)新建和大修改建的大中型燒結(jié)機(jī)都配置了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，但由于缺少品種齊全、性能優(yōu)良的檢測(cè)儀器儀表和必要的人工智能控制技術(shù)，

8、我國(guó)的燒結(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)與世界先進(jìn)水平相比，在勞動(dòng)生產(chǎn)率、生產(chǎn)本錢(qián)、質(zhì)量和能耗等方面仍存在著較大的差距。因此，如何利用燒結(jié)過(guò)程的全方位信息，采用先進(jìn)的控制技術(shù)和優(yōu)化方法，使整個(gè)燒結(jié)生產(chǎn)運(yùn)行處于最優(yōu)狀態(tài)，仍是我國(guó)鋼鐵企業(yè)目前需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。燒結(jié)過(guò)程的控制非常復(fù)雜，它涉及到溫度、壓力、速度以及流量等大量物理參數(shù)，包括物理變化、化學(xué)反響、液相生成等復(fù)雜過(guò)程，以及氣體在固體料層中的分布、溫度場(chǎng)分布等多方面的問(wèn)題。從控制的角度來(lái)看，燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程具有大滯后、多變量、強(qiáng)非線性以及強(qiáng)耦合性等特點(diǎn)，屬于工藝流程長(zhǎng)、控制設(shè)備大型化的連續(xù)復(fù)雜工業(yè)過(guò)程，傳統(tǒng)的依靠人工眼觀手動(dòng)的調(diào)節(jié)方法已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足大型燒結(jié)設(shè)備的

9、控制要求，需要更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定的自動(dòng)控制。因此，為實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過(guò)程穩(wěn)定、提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量以及降低能耗等目標(biāo)，采用多種檢測(cè)儀表和先進(jìn)控制設(shè)備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、可編程序控制器，結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)、傳統(tǒng)控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和穩(wěn)定化的根底上，建立燒結(jié)過(guò)程智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，提高燒結(jié)過(guò)程控制的自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化水平，為企業(yè)取得顯著地經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。-. z.2 系統(tǒng)功能與控制目標(biāo)2.1 系統(tǒng)功能智能監(jiān)測(cè)與優(yōu)化控制系統(tǒng)主要由設(shè)備管控系統(tǒng)、過(guò)程優(yōu)化控制系統(tǒng)、成品質(zhì)量控制系統(tǒng)以及精細(xì)化管理平臺(tái)四大局部組成，如圖2-1所示。圖2-1 智能優(yōu)

10、化控制系統(tǒng)主要功能2.2 控制目標(biāo)智能監(jiān)測(cè)與優(yōu)化控制系統(tǒng)采用在線檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及數(shù)學(xué)模型等，通過(guò)與燒結(jié)工藝的完美結(jié)合，到達(dá)以下兩個(gè)方面的目的：一是穩(wěn)定燒結(jié)工藝參數(shù)，生產(chǎn)出化學(xué)成分穩(wěn)定、粒度均勻、強(qiáng)度較好的燒結(jié)礦；二是最大限度地降低生產(chǎn)本錢(qián)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。具體控制目標(biāo)如下：1準(zhǔn)確控制混合料水分，控制精度0.5%；2減少燒結(jié)礦堿度波動(dòng)，平均偏差0.05，提高堿度一級(jí)品率8%；3提高亞鐵穩(wěn)定率，平均偏差0.5，F(xiàn)eO穩(wěn)定率提高5%；4固體燃料消耗節(jié)約1kg/t以上；5返礦率降低3%以上。3 技術(shù)方案3.1 設(shè)備管控設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是確保燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)定的根底，也是實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過(guò)程自動(dòng)

11、控制的前提條件，假設(shè)設(shè)備控制精度下降或設(shè)備損壞，既影響自動(dòng)控制的效果，又影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。為此，采取以下兩種措施對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)展管控：1采用精度控制模型，提高設(shè)備尤其是下料設(shè)備的控制精度，確保自動(dòng)控制的效果；2采用設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控及報(bào)警模塊，提高設(shè)備的故障發(fā)現(xiàn)率及處理效率，減少因設(shè)備損壞給生產(chǎn)帶來(lái)的損失。3.1.1 設(shè)備精度控制本系統(tǒng)所提及的設(shè)備精度控制，是指在原設(shè)備控制精度的根底上，通過(guò)采用精度控制模型，進(jìn)一步提高設(shè)備的控制精度。以配料過(guò)程中料倉(cāng)的下料控制為例，通過(guò)累計(jì)單位時(shí)間內(nèi)料倉(cāng)的實(shí)際下料重量來(lái)評(píng)估料倉(cāng)的控制精度，如表3-1所示。表3-1 不同情形下料倉(cāng)的下料情況時(shí)間/min

12、51015202530354045505560累計(jì)設(shè)定重量/t404040404040404040404040480實(shí)際重量/t情形139.839.939.939.739.739.839.939.839.839.739.939.9477.8情形240.140.140.240.240.240.340.340.240.240.240.240.3482.5情形339.840.140.239.94039.839.940.140.239.74040.2479.9圖3-1 各個(gè)料倉(cāng)實(shí)際下料量比照當(dāng)出現(xiàn)前兩種情況，即實(shí)際下料值與設(shè)定值一直存在負(fù)或正偏差時(shí)見(jiàn)圖3-1，通過(guò)將平均誤差加在設(shè)定值上進(jìn)展修正，以盡可

13、能減少誤差；當(dāng)出現(xiàn)第三種情況，即實(shí)際下料值波動(dòng)于設(shè)定值之間時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為此種情況屬于正常，不用修正。通過(guò)每5min進(jìn)展一次誤差累計(jì)、每10min進(jìn)展一次修正的方式，對(duì)下料精度進(jìn)展控制，具體控制方法如下：1每5min累計(jì)實(shí)際下料量，當(dāng)與設(shè)定下料量的偏差在1%2%時(shí)，修改下一次的設(shè)定值；當(dāng)偏差2%時(shí)，建議校準(zhǔn)或更換設(shè)備。2每10min累計(jì)實(shí)際下料量，當(dāng)與設(shè)定下料量的偏差連續(xù)2次大于0.5%時(shí)，修改下一次的設(shè)定值；當(dāng)偏差2%時(shí)，建議校準(zhǔn)或更換設(shè)備。3.1.2 設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控采用設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控及報(bào)警模塊來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工巡檢模式，高效及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，減少因設(shè)備損壞而給燒結(jié)生產(chǎn)帶來(lái)的損失。主要功能

14、如下：1重點(diǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；2發(fā)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警，并給出詳細(xì)的報(bào)警信息；3自動(dòng)記錄維護(hù)記錄。該模塊通過(guò)采集設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)，并設(shè)定上下限報(bào)警值，來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控主要設(shè)備的運(yùn)行情況，當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)超過(guò)上下限報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，操作人員可以方便、及時(shí)地做好維護(hù)工作。燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中，重點(diǎn)監(jiān)控的對(duì)象包括：1料倉(cāng)料位、秤、皮帶；2混勻、臺(tái)車(chē)、環(huán)冷、破碎、料篩等設(shè)備的電機(jī)溫度及潤(rùn)滑系統(tǒng)。3.2 燒結(jié)過(guò)程優(yōu)化控制系統(tǒng)燒結(jié)過(guò)程包含許多復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程，燒結(jié)過(guò)程的優(yōu)化控制是將燒結(jié)生產(chǎn)工藝與現(xiàn)代控制理論相結(jié)合，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型的方式來(lái)尋*際生產(chǎn)過(guò)程中難以發(fā)現(xiàn)的控制規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的自動(dòng)計(jì)算與控制。燒

15、結(jié)過(guò)程優(yōu)化控制系統(tǒng)主要包括以下六種模型：1無(wú)擾換堆模型燒結(jié)過(guò)程的原燃料來(lái)源較廣，成分差異較大，如不能及時(shí)跟蹤當(dāng)前原燃料的成分，將對(duì)后續(xù)配料計(jì)算的準(zhǔn)確性帶來(lái)很大的影響。因此，在配料計(jì)算前建立一套基于成分跟蹤的無(wú)擾換堆模型。2配料計(jì)算模型燒結(jié)礦的堿度、TFe等指標(biāo)主要與配料過(guò)程有關(guān)，為保證上述指標(biāo)的穩(wěn)定性，必須對(duì)混勻礦的配比進(jìn)展準(zhǔn)確計(jì)算；與此同時(shí)，在滿(mǎn)足燒結(jié)礦成分要求的根底上，盡可能降低配料本錢(qián)。為此開(kāi)發(fā)出基于燒結(jié)礦成分要求和價(jià)格最優(yōu)的配料計(jì)算模型。3水分跟蹤與控制模型混合料水分控制的穩(wěn)定與否，將直接影響混合料的制粒效果、燒結(jié)過(guò)程料層的透氣性以及燒結(jié)設(shè)備的正常運(yùn)行等，進(jìn)而制約著燒結(jié)礦質(zhì)量與產(chǎn)量的穩(wěn)

16、定和提高。為保證混合料水分的波動(dòng)控制在一定的*圍，建立一套先進(jìn)的混合料水分在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制模型，實(shí)現(xiàn)混合料水分的閉環(huán)精準(zhǔn)控制。4燒透點(diǎn)分析與控制模型燒結(jié)終點(diǎn)控制適宜且保持穩(wěn)定，不僅能保持燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行，保證燒結(jié)礦質(zhì)量，而且能有效提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量，降低能源消耗。因此，建立一套燒透點(diǎn)分析與控制模型至關(guān)重要。5燃燒一致性控制模型由于原料混勻的均勻性、粒度、臺(tái)車(chē)工藝特性邊緣效應(yīng)、水分、配碳、風(fēng)箱吸力以及透氣性等原因，導(dǎo)致臺(tái)車(chē)的垂直燒結(jié)速度不一致，同一斷面上的燒結(jié)礦出現(xiàn)不同的燒透程度。為此，建立一套燃燒一致性控制模型，通過(guò)合理布料使垂直燒結(jié)速度趨于一致。6燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)分析模型燒結(jié)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜

17、的物理化學(xué)反響過(guò)程，從外部無(wú)法直接觀察燒結(jié)反響的進(jìn)程。為實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過(guò)程的可視化，并更好地幫助操作人員判斷工況、調(diào)整參數(shù)，開(kāi)發(fā)出一套燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)分析模型。3.2.1 無(wú)擾換堆模型無(wú)擾換堆數(shù)學(xué)模型以質(zhì)點(diǎn)跟蹤技術(shù)為根底，通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算的方式，確定正在下料的混合料成分，具體步驟如下：1化驗(yàn)混合礦成分時(shí)，填寫(xiě)相應(yīng)的堆號(hào)和未用狀態(tài)號(hào)；2原燃料使用時(shí)，記錄入倉(cāng)號(hào)，并將未用狀態(tài)改為在用狀態(tài)，如表3-2所示；3累計(jì)料倉(cāng)出入量，根據(jù)料倉(cāng)容量，計(jì)算料倉(cāng)倉(cāng)位，如圖1-8所示；4分析出正在下料倉(cāng)的原燃料具體成分。表3-2 不同堆號(hào)原料的對(duì)應(yīng)狀態(tài)堆號(hào)TFe, %FeO, %CaO, %SiO2, %備注入倉(cāng)號(hào)155.111

18、.210.55.8已用7、9256.310.511.26.1在用6356.910.310.45.5未用455.59.310.65.6未用圖3-2 料倉(cāng)中新舊料比例示意圖3.2.2 配料計(jì)算模型配料計(jì)算模型根據(jù)物料平衡原理，以混合料化學(xué)成分如R、TFe等和最低配料本錢(qián)為目標(biāo)，通過(guò)不斷修改配比，找出各種原料使用的最正確方案。其中混合料化學(xué)成分TFe、CaO、SiO2、MgO、Al2O3等計(jì)算公式如下：3-1式中，y為混合料的化學(xué)成分，%；*i為各種原料的用量，t/h；yi 為各種原料的化學(xué)成分，%； n為原料種類(lèi)數(shù)。本錢(qián)計(jì)算公式如下：3-2式中，Z為燒結(jié)礦本錢(qián)，元/t； Pi 為相應(yīng)的原料的價(jià)格，

19、元/t。將各組*i值代入公式3-2，求出Zmin的一組*i值就是原料下料的最優(yōu)解。3.2.3 水分跟蹤與控制模型水分跟蹤與控制模型主要由水分在線檢測(cè)儀、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、PLC控制器、計(jì)算機(jī)設(shè)備以及專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)模型和應(yīng)用軟件組成。硬件系統(tǒng)包括微波水分在線分析儀穿透式3臺(tái)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥2臺(tái)、電磁流量計(jì)2臺(tái)、壓力表2臺(tái)、變頻水泵2臺(tái)、PLC控制器1套、工控機(jī)1臺(tái)，其中3臺(tái)微波水分在線分析儀分別安裝在一次混合入口、出口以及二次混合出口的皮帶上，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3-3所示。圖3-3 混合料水分在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)混合料水分跟蹤與自動(dòng)控制主要包括如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：1一次混合機(jī)入口混合料水分在線檢測(cè)2一次混合機(jī)打水

20、量自動(dòng)控制3一次混合機(jī)出口混合料水分在線檢測(cè)4二次混合機(jī)打水量自動(dòng)控制5二次混合機(jī)出口混合料水分在線檢測(cè)水分自動(dòng)控制采用前饋+反響的準(zhǔn)確控制算法，自動(dòng)調(diào)整打水量，確保一混出口、二混出口混合料的水分控制在目標(biāo)值的0.5%*圍內(nèi)。3.2.4 燒透點(diǎn)分析與控制模型傳統(tǒng)燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中，燒透點(diǎn)位置主要依據(jù)風(fēng)箱廢氣溫度最高點(diǎn)來(lái)確定，該方法雖簡(jiǎn)單實(shí)用，但控制精度較低，燒透點(diǎn)誤差*圍34m，遇到*些特殊情況很難確定燒透點(diǎn)位置，如圖3-4-a所示。圖3-4 風(fēng)箱廢氣溫度柱狀圖為此，我們可以結(jié)合燃燒工藝?yán)碚?，通過(guò)數(shù)學(xué)模型擬合出相應(yīng)的廢氣溫度曲線如圖3-5所示，準(zhǔn)確判斷燒透點(diǎn)的位置，燒透點(diǎn)位置控制在0.5m*圍內(nèi)。

21、圖3-5 燒透點(diǎn)曲線圖3.2.5 燃燒一致性控制模型為減小臺(tái)車(chē)寬度方向上燒結(jié)終點(diǎn)BTP位置的偏差，建立燃燒一致性控制模型，通過(guò)合理布料，使垂直燒結(jié)速度趨于一致。具體方案如下：1燒結(jié)布料器安裝68個(gè)小閘門(mén)，燒結(jié)臺(tái)車(chē)斷面分別安裝68臺(tái)雷達(dá)料位計(jì)如圖3-6；圖3-6 區(qū)間分布圖2靠近機(jī)尾處8個(gè)風(fēng)箱位置，每個(gè)風(fēng)箱安裝68支熱電偶；3通過(guò)燒透點(diǎn)模型，自動(dòng)判斷每個(gè)區(qū)間的燒透點(diǎn)位置；4自動(dòng)調(diào)節(jié)小閘門(mén)的開(kāi)度，控制相應(yīng)區(qū)間的料厚，將每個(gè)區(qū)間的燒透點(diǎn)控制在目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)橫斷面燒透點(diǎn)的一致性見(jiàn)圖3-7。圖3-7 燃燒一致性曲線圖3.2.6 燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)分析模型在燒結(jié)機(jī)兩側(cè)大約安裝20個(gè)紅外測(cè)溫儀，在線監(jiān)測(cè)臺(tái)車(chē)側(cè)壁

22、高端方向的溫度及其變換趨勢(shì)，并結(jié)合風(fēng)箱廢氣溫度等信息，通過(guò)數(shù)學(xué)模型分析燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)分布。具體分析步驟如下：1數(shù)據(jù)分析處理將每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)紅外測(cè)溫儀返回的數(shù)據(jù)采用曲線擬合的方式進(jìn)展分析，如圖3-8所示。圖中橫坐標(biāo)是臺(tái)車(chē)壁板從下邊緣到上邊緣，縱坐標(biāo)是壁板外表溫度。曲線可明顯反響出燒結(jié)礦層的溫度變化趨勢(shì)。圖3-8 *個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)曲線擬合2熱狀態(tài)分析燒結(jié)礦層分為1成礦帶、2燃燒帶、3預(yù)熱帶、(4)冷料帶、(5)鋪底料，通過(guò)分析得到燒結(jié)過(guò)程的熱狀態(tài)圖如圖3-9所示。圖3-9 熱狀態(tài)分析畫(huà)面燒結(jié)熱狀態(tài)分析子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)過(guò)程的可視化，可以更好的幫助操作人員判斷工況，更好對(duì)燒結(jié)過(guò)程進(jìn)展監(jiān)視。可以對(duì)各類(lèi)操

23、作參數(shù)進(jìn)展調(diào)整，穩(wěn)定、優(yōu)化燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程。3.3 成品質(zhì)量管控系統(tǒng)本系統(tǒng)所提及的燒結(jié)礦質(zhì)量控制主要是指燒結(jié)礦的化學(xué)成分控制，包括堿度R、氧化亞鐵FeO。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐說(shuō)明，燒結(jié)礦化學(xué)成分的波動(dòng)對(duì)高爐冶煉產(chǎn)生如下影響：1燒結(jié)礦堿度波動(dòng)值由0.1%降至0.05%時(shí)，高爐增產(chǎn)1.5%，焦比降低0.8%；2燒結(jié)礦FeO波動(dòng)值由1.0%降至0.5%時(shí)，高爐增產(chǎn)1.5%，焦比降低11.5%；因此，穩(wěn)定燒結(jié)礦化學(xué)成分，對(duì)強(qiáng)化高爐冶煉和增鐵節(jié)焦有著十分重要的意義。3.3.1 堿度分析與控制傳統(tǒng)的堿度控制是一種純滯后的反響控制，即當(dāng)堿度化驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)超出目標(biāo)*圍時(shí)，在設(shè)備及操作均正常的情況下，通過(guò)增加或減少石灰石

24、配比的方式來(lái)調(diào)節(jié)燒結(jié)礦堿度，但由于燒結(jié)生產(chǎn)的滯后性，給實(shí)際控制帶來(lái)一定的不利影響。為此，本系統(tǒng)采用前饋加反響的綜合控制模式。前饋就是在質(zhì)點(diǎn)跟蹤的根底上，通過(guò)數(shù)據(jù)分析尋找燒結(jié)礦堿度和混合料堿度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用混合料堿度來(lái)預(yù)測(cè)燒結(jié)礦堿度，目前混合料堿度控制除前面所提及的無(wú)擾換堆模型及配料計(jì)算模型外，還可采用元素在線分析儀如圖3-10進(jìn)展實(shí)時(shí)檢測(cè)、修正，以確保堿度控制的穩(wěn)定。假設(shè)前饋控制的好，燒結(jié)礦堿度一般不會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)。但由于*些原因?qū)е虑梆伩刂剖?，可通過(guò)反響的方式進(jìn)展補(bǔ)救。反響控制采用模糊化控制，到達(dá)提前控制的效果，控制示意如圖3-11所示。圖3-10 混合料元素在線分析儀構(gòu)成設(shè)備原因優(yōu)化

25、控 制異常原因前饋控制精度控制補(bǔ)救措施穩(wěn)定CaO、SiO2反響控制模糊控制策略物料成分波動(dòng)目標(biāo)堿度合格不合格圖3-11 優(yōu)化控制功能示意圖3.3.2 亞鐵分析與控制FeO含量對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在強(qiáng)度和復(fù)原性?xún)蓚€(gè)方面。影響亞鐵變化的因素有很多，如配碳量、透氣性、燒結(jié)溫度以及機(jī)速等，但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中很難找出這些參數(shù)與亞鐵之間的定量對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于燒結(jié)生產(chǎn)的滯后性特點(diǎn)，要穩(wěn)定控制燒結(jié)礦中亞鐵含量，必須提前預(yù)知亞鐵含量。目前提前預(yù)測(cè)燒結(jié)礦中亞鐵的方法有兩種：一是通過(guò)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等方法預(yù)測(cè)；二是通過(guò)亞鐵在線分析儀，利用在線分析儀的數(shù)據(jù)跟檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)展修正如圖3-12所示。圖3-12 亞鐵成分在線分析

26、儀雖然影響亞鐵的因素很多，但是亞鐵的控制手段最有效的是改變?nèi)剂咸嫉呐浔?。調(diào)節(jié)思路類(lèi)似于堿度調(diào)節(jié)。3.4 精細(xì)化管理平臺(tái)精細(xì)化管理平臺(tái)通過(guò)收集、挖掘、提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)，幫助生產(chǎn)部門(mén)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的精細(xì)化管理與控制。通過(guò)各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和在線分析，并以文字、圖形、圖表、曲線等形式實(shí)時(shí)展示，幫助現(xiàn)場(chǎng)人員及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)信息，總結(jié)生產(chǎn)規(guī)律，提高生產(chǎn)效率。該子系統(tǒng)由能源消耗統(tǒng)計(jì)、物料消耗統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、生產(chǎn)報(bào)表、數(shù)據(jù)采集、趨勢(shì)曲線、質(zhì)量管理等局部組成。3.4.1 能源及原料消耗燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程涉及多種原料和各種風(fēng)水電氣，這些物料的消耗直接影響燒結(jié)廠的能耗指標(biāo)。在沒(méi)有信息化管理系統(tǒng)的生產(chǎn)單位，這

27、些數(shù)據(jù)不計(jì)量或者要靠人工抄表的方式來(lái)計(jì)量，這樣不僅浪費(fèi)了人力，而且數(shù)據(jù)的真實(shí)性不太可靠，通過(guò)現(xiàn)代化的手段，自動(dòng)采集與統(tǒng)計(jì)這些數(shù)據(jù)可以減少人為抄表的隨意性，提高數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。能源及原料消耗模塊在數(shù)據(jù)庫(kù)的根底上，通過(guò)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)與計(jì)算并及時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)按批次或按時(shí)間的實(shí)時(shí)查詢(xún)與歷史查詢(xún)，并可存入生產(chǎn)所需的報(bào)表中，通過(guò)用戶(hù)界面顯示、導(dǎo)出或直接打印。3.4.2 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)由于大型數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用，使得工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中大量數(shù)據(jù)的收集與保存成為了現(xiàn)實(shí)。數(shù)據(jù)庫(kù)就像一個(gè)巨大的倉(cāng)庫(kù)，能夠存放各種雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)。通過(guò)建立相應(yīng)的表把不同的數(shù)據(jù)按一定規(guī)律存放，然后通過(guò)索引等手段再高效的提取。數(shù)據(jù)庫(kù)模塊負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)

28、采集模塊采集到的數(shù)據(jù)、過(guò)程數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)、模型計(jì)算結(jié)果等各種本系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)信息分類(lèi)整理并建立數(shù)據(jù)庫(kù)表，作為本系統(tǒng)顯示、計(jì)算、查詢(xún)的數(shù)據(jù)根底。3.4.3 生產(chǎn)報(bào)表由于生產(chǎn)報(bào)表的數(shù)據(jù)量很大，通常手工報(bào)表的準(zhǔn)確性得不到保障，手工統(tǒng)計(jì)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，并且消耗抄錄人員較多的時(shí)間和精力。生產(chǎn)報(bào)表模塊可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的要求自動(dòng)生成班報(bào)表、日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表、停機(jī)分析報(bào)表、重點(diǎn)參數(shù)異常報(bào)表、全流程物料流轉(zhuǎn)報(bào)表等生產(chǎn)報(bào)表，報(bào)表可在線查看、歷史查詢(xún)、電子版導(dǎo)出或直接打印，大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省大量時(shí)間，防止數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，提高工作效率，減少管理本錢(qián)。3.4.4 數(shù)據(jù)采集燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)需要收集燒結(jié)生產(chǎn)中的所有參數(shù)及原燃料

29、、成品礦的成分等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集分為三類(lèi)數(shù)據(jù)，第一類(lèi)是燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中的所有檢測(cè)信息，主要通過(guò)OPC方式從一級(jí)PLC或DCS系統(tǒng)中采集；第二類(lèi)是原燃料及燒結(jié)礦的化驗(yàn)成分，可以從用戶(hù)界面輸入，也可以從三級(jí)系統(tǒng)采集；第三類(lèi)是從用戶(hù)界面輸入的參數(shù)。3.4.5 質(zhì)量管理現(xiàn)場(chǎng)人員最關(guān)注的是產(chǎn)品質(zhì)量。但是，通常質(zhì)檢系統(tǒng)是脫離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的，操作人員無(wú)法實(shí)時(shí)獲取質(zhì)檢結(jié)果，甚至出現(xiàn)化驗(yàn)結(jié)果不全或錯(cuò)誤的情況。本系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、顯示原材料和產(chǎn)成品的檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，工程師可根據(jù)質(zhì)量數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)操作參數(shù)。質(zhì)量數(shù)據(jù)同時(shí)作為配料計(jì)算、控制模型、亞鐵預(yù)報(bào)等模型及報(bào)表的原始數(shù)據(jù)。1)原料質(zhì)量顯示當(dāng)天所有生產(chǎn)批次的原料質(zhì)量數(shù)

30、據(jù)，當(dāng)原料質(zhì)量檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤或空缺時(shí)，操作人員可以核實(shí)確認(rèn)后手動(dòng)更正錯(cuò)誤值或補(bǔ)充空缺值，以保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。提供歷史查詢(xún)、數(shù)據(jù)導(dǎo)出和直接打印等功能。2)成品質(zhì)量顯示當(dāng)天所有生產(chǎn)批次的燒結(jié)礦成品質(zhì)量數(shù)據(jù)，當(dāng)燒結(jié)礦成品質(zhì)量檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤或空缺時(shí)，操作人員可以核實(shí)確認(rèn)后手動(dòng)更正錯(cuò)誤值或補(bǔ)充空缺值，以保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。提供歷史查詢(xún)、數(shù)據(jù)導(dǎo)出和直接打印等功能。4 優(yōu)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件系統(tǒng)三大局部構(gòu)成。4.1 硬件系統(tǒng)燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)建立在一級(jí)自動(dòng)化的根底上，從一級(jí)系統(tǒng)中采集燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)，從三級(jí)信息系統(tǒng)中采集原燃料、成品等的檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，

31、通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算，將控制參數(shù)發(fā)送至一級(jí)系統(tǒng)，由一級(jí)直接控制設(shè)備，因此二級(jí)系統(tǒng)不能脫離一級(jí)系統(tǒng)而獨(dú)立存在。燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)與一級(jí)、三級(jí)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換示意圖如圖4-1所示。L3效勞器L2效勞器PLC1PLC2PLL1圖4-1 燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)與一級(jí)、三級(jí)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換示意圖燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)采用C/S的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造，硬件系統(tǒng)由效勞器、工程師站、操作員站、交換機(jī)等硬件設(shè)備組成，硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖4-2所示。圖4-2 燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D4.2 建立數(shù)據(jù)庫(kù)為了實(shí)現(xiàn)大量的數(shù)學(xué)模型計(jì)算、長(zhǎng)期保存燒結(jié)二系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)、方便操作人員查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)，燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)需要建立大型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)ORACL數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)不同的權(quán)限設(shè)計(jì)用戶(hù)賬號(hào)，根據(jù)不同的需求建立不同的數(shù)據(jù)庫(kù)表。根據(jù)實(shí)際的需要，本設(shè)計(jì)將數(shù)據(jù)庫(kù)的表分四個(gè)大類(lèi)，包括：來(lái)自一級(jí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；：物料管理數(shù)據(jù)，化學(xué)分析數(shù)據(jù)和物料編碼等；：二級(jí)模塊計(jì)算結(jié)果或中間數(shù)據(jù)；：系統(tǒng)參數(shù)或錯(cuò)誤日志。每一種類(lèi)別包含一個(gè)或多個(gè)Oracle