一种基于铁水包重量变化的出铁除尘风机自动控制方法及系统与流程

1.本发明涉及矿热炉冶炼技术领域，尤其是涉及一种矿热炉出铁排烟风机智能控制方法及系统。


背景技术：

2.以硅铁、锰铁、铬铁为代表的铁合金均采用矿热炉进行冶炼生产，冶炼好的铁水需要通过矿热炉出铁口排出至铁水包，其出铁的主要工艺流程为：烘干的空铁水包通过铁轨移动至出铁口正下方，检查出铁溜槽状态无误后进行开眼操作，开眼前清理炉眼周围粘渣，将烧穿器推至合理位置送电，用钢钎顶端连续接触炉眼并转圈逐步向炉眼内用弧光烧至铁水均匀流出，炉眼打开后关闭烧穿器并撤出，炉内铁水先后通过炉眼和出铁溜槽流入铁水包，出铁完毕后进行堵眼操作，盛满铁水的铁水包在铁轨上被拉走进行进行下道工序的浇注。
3.矿热炉在出铁过程中会产生大量的烟气，需要利用除尘风机将出铁烟气吸入设置在出铁口上方的烟罩并通过烟道进入除尘系统净化后排出，为了达到较好的排烟效果，通常除尘风机一直处于工作状态并消耗功率。然而矿热炉出铁工艺的特点并非持续出铁，而是间断性出铁，即每隔一段时间出一次铁，在非出铁期间并无烟气产生，而除尘风机一直处于工作状态，浪费额外的电能。
4.中国专利cn110146170a本发明涉及高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种铁水包监测装置、系统及调度铁水包的系统，该铁水包监测装置中，铁水包运行于轨道上，铁水包表面具有一个以上位置区域，包括：红外热成像传感器，用于分别采集每个位置区域的温度值；控制柜，用于接收红外热成像传感器采集到的温度值，并经过信号处理后传输至温度显示模块；温度显示模块，温度显示模块用于分别判断每个位置区域的温度值是否超过预设温度值，将超过预设温度值的目标温度值以及目标温度值所在的位置区域进行显示，从而提前预判该铁水包的健康状态。但是该专利是通过红外热成像传感器采集温度值，通过控制柜对温度值进行进行处理，通过温度显示模块判断温度值是否满足条件，对于风机还会一直处于工作状态，浪费额外的电能。
5.中国专利cn210135987u本实用新型公开了一种铁水车在线实时称量装置，涉及钢铁制造装置领域，针对现有的称重不准确的问题，现提出如下方案，其包括车载称重模块，所述车载称重模块包含有耐高温重载传感器，所述耐高温重载传感器的上部设有摇枕，所述耐高温重载传感器的下部设有弹簧组，所述弹簧组的下部设有轮组，本实用新型结构简单，使用简单能有效提高每包铁水出铁量的准确性，减少兑铁间的兑铁次数，减少兑铁除尘压力同时提高每包铁水废钢装入量的准确性，保证每包铁水的兑铁温度的稳定性。但是该专利是通过车载称重模块中的耐高温重载传感器可以对铁水的出铁量进行相应的测量，并未公开对出铁量进行判断的技术方案，仍存在浪费电能的问题。
6.中国专利cn205540205u一种除尘风机节能系统，其特征在于：所述除尘风机节能
系统包括设置在主干排烟管道上的烟尘传感器和设置在出铁口和灌水口的红外温度传感器、风速风向传感器和湿度传感器；其中：所述烟尘传感器、红外温度传感器、风速风向传感器和湿度传感器通过信号调理器、数据采集器与 plc控制器连接，所述plc控制器第一输出端与变频器连接，所述plc控制器第二输出端通过继电器与风门电磁阀连接，所述plc控制器第三输出端与工控机双向连接。但是该专利是通过设置在主干排烟管道上的烟尘传感器和设置在出铁口和灌水口的红外温度传感器、风速风向传感器和湿度传感器实现风机的除尘和节能的效果，并未公开对出铁量进行判断的技术方案，仍存在浪费电能的问题。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于铁水包重量变化的出铁控制方法及系统。
8.为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
9.一种基于铁水包重量变化的出铁控制方法，包括以下步骤：
10.步骤s1:开机，根据称重传感器的信号值判断当前出铁口下方是否有铁水包，若返回的信号值为g0，则判断为无铁水包并进入待机模式，此时的风机处于关闭状态；若返回的信号值为g1，则判断为有铁水包并进入步骤2，进入预工作模式，此时的风机以低功率运行；
11.步骤s2:当铁水包进入工作位时，即铁水包移动至矿热炉出铁口下方时，风机进入预工作模式并开启低功率参数运行，风机参数智能控制模块持续判断转换后的电信号值g是否随时间增加，且满足g1＜g＜g2；若转换后的电信号值g无增加，则持续处于预工作模式；若转换后的电信号值g随时间开始增加并满足g1＜g＜g2，则进入步骤3，风机进入工作模式；
12.步骤s3:在出铁过程中，风机进入工作模式，风机参数智能控制模块持续判断转换后的电信号值g，若转换后的电信号值g随时间持续增大，则保持风机工作模式，若转换后的电信号值g不再随时间变化，则进入步骤4；
13.步骤s4:铁水包盛满铁水后开始移走，风机参数智能控制模块判断转换后的电信号值g的大小，若g1＜g＜g2，则风机持续处于工作模式；若g＝g0，则判断铁水包已移走，进入待机模式，风机处于关闭状态。
14.进一步地，所述步骤s1中的g表示转化后的电信号值，g0表示为无铁水包的信号值，g1表示为空载铁水包重量的信号值，g2表示为满载铁水时的铁水包重量的信号值。
15.进一步地，所述低功率为风机额定功率大小的20％-40％。
16.进一步地，风机的额定功率根据选择的风机的型号而定。
17.进一步地，当转换后的电信号值g不随时间增加时，则表明已经没有铁水再流入包中，此时判断铁水已经盛满。
18.进一步地，将称重传感器替换为用于测试出铁口温度的红外摄像仪，且红外摄像仪用于将温度信号转换为电信号。
19.一种基于铁水包重量变化的出铁控制系统，用于出铁控制方法，包括铁水包、用于将铁水包的重量信号转换为电信号的称重传感器、用于判断铁水包重量的风机参数智能控制模块、用于调节风机功率的风机控制柜、风机和烟罩；所述铁水包位于称重传感器的上方；且称重传感器、风机参数智能控制模块、风机控制柜和风机通过通信方式顺次连接，所
述烟罩与风机连接。
20.进一步地，还包括矿热炉，矿热炉的出铁口对应设于铁水包的开口的上方。
21.进一步地，还包括烟道，烟罩与风机之间设有烟道，烟气通过烟道进入烟罩。
22.进一步地，称重传感器固定在出铁口下方的铁水包运行轨道上，可将铁水包的重量转换成电信号。
23.进一步地，称重传感器与风机参数智能控制模块相连接，且经过称重传感器转换的电信号通过信号线输送至风机参数智能控制模块。
24.进一步地，风机参数智能控制模块根据铁水包的重量进行判断并输出风机运行的结果参数值，通过风机控制柜调节风机功率大小和开闭状态，实现风机运行状态的闭环控制。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果具体体现在：
26.本发明通过设置称重传感器，可以对出铁量进行实时的监控，同时通过设置风机参数智能控制模块以及相应的判断条件等可以实时根据铁水包重量精准判断出铁口的出铁状态，以高精度的传感器对铁水包重量值进行数字化，并由控制模块对数字化信号进行精准的比较和判断；根据矿热炉出铁与否控制风机工作状态，使得矿热炉在不出铁时风机自动处于待机状态，节约风机运行电耗，符合节能降耗减排的政策要求，同时大幅度提高了矿热炉出铁除尘系统运行的自动化和智能化水平。
附图说明
27.图1为本发明的方法流程图；
28.图2为本发明的系统结构图；
29.附图标记：1.矿热炉；2.铁水包；3.称重传感器；4.风机参数智能控制模块；5.风机控制柜；6.风机；7.烟罩；8.出铁口；9.烟道。
具体实施方式
30.为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
31.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“左”、“右”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.实施例1
33.如图1所示的一种基于铁水包2重量变化的出铁控制方法，包括以下步骤：
34.步骤s1:开机，根据称重传感器3的信号值，判断当前出铁口8下方是否有铁水包2，若返回的信号值为g0，则判断为无铁水包2并进入待机模式，此时的风机6处于关闭状态；若返回的信号值为g1，则判断为有铁水包2并进入步骤2，进入预工作模式，此时的风机6以低功率运行；其中，g表示转换后的电信号值， g0表示为无铁水包2的信号值，g1表示为空载铁水的铁水包2重量的信号值，g2表示为满载铁水时的铁水包2重量的信号值；
35.具体的，在称重传感器3测量后，将测得的重量信号转换为电信号值g，将电信号值
g传递至风机参数智能控制模块4，由风机参数智能控制模块4对电信号值g进行判断，若g＝g0，判断为无铁水包2并进入待机模式，此时的风机6 处于关闭状态。若g＝g0，则判断为有铁水包2状态，并进入步骤2的操作。其中的称重传感器的工作原理为：在称重传感器3的使用中，有三个部件发挥了重要作用：弹性体、电阻应变片和检测电路。开始称重时，物体一旦被安置在传感器上，弹性体就会由于受到物体的压力而变形，弹性体的变形又引起它表面的电阻应变片跟着变形，电阻应变片的变形又导致它的阻值改变，接着阻值的增大或减小数值就会经由检测电路转变成电信号，从而就可以显示出物体的重量，这样整个称重就完成了。
36.步骤s2:当铁水包2进入工作位，即铁水包2移动至矿热炉1的出铁口8下方时，风机6进入预工作模式并开启低功率参数运行，风机参数智能控制模块4 持续判断转换后的电信号值g是否随时间增加，且满足g1＜g＜g2；若转换后的电信号值g无增加，则持续处于预工作模式；若转换后的电信号值g随时间开始增加，并满足g1＜g＜g2，则进入步骤3，风机6进入工作模式，以额定功率运行保障排烟效果，功率大小根据实际型号的不同而不同；
37.具体的，所述低功率为风机6额定功率的20％-40％，而额定功率需要根据风机6的型号等进行确定。
38.步骤s3:在出铁过程中，风机6进入工作模式，风机参数智能控制模块4持续判断称重信号值，若信号值随时间持续增大，则保持风机6工作模式，若信号值不再随时间变化，则进入步骤4；
39.步骤s4:铁水包2盛满铁水后开始移走，风机参数智能控制模块4判断信号值大小，若g1＜g＜g2，则风机6持续处于工作模式；若g＝g0，则判断铁水包 2已移走，进入待机模式，风机6处于关闭状态，节约电能。
40.具体的，铁水包2盛满铁水后，已经没有铁水再流入铁水包2中，也就是电信号值g不随时间增加了，这个时候可判断铁水已经盛满。
41.如图2所示的一种基于铁水包2重量变化的出铁控制系统，包括铁水包2、用于将铁水包2的重量转换为电信号的称重传感器3、用于判断铁水包2重量的风机参数智能控制模块4、用于调节风机6功率的风机控制柜5、风机6、烟罩7 和烟道9；还包括矿热炉1，矿热炉1的出铁口8对应位于铁水包2的开口的上方；铁水包2设于称重传感器3的上方，且称重传感器3、风机参数智能控制模块4、风机控制柜5和风机6通过通信方式顺次连接，所述烟罩7与风机6连接。其中，称重传感器3固定在出铁口8下方的铁水包2运行轨道上，可将铁水包2 的重量转换成电信号。称重传感器3与风机参数智能控制模块4相连接，且经过称重传感器3转换的电信号通过信号线输送至风机参数智能控制模块4。风机参数智能控制模块4根据铁水包2的重量进行判断并输出风机6运行的结果参数值，通过风机控制柜5调节风机6功率大小和开闭状态，实现风机6运行状态的闭环控制。
42.结合附图2，该控制系统的工作原理为：冶炼好的铁水通过矿热炉1的出铁口8排出至铁水包2中，铁水包2下方设有称重传感器3，称重传感器3固定在铁水包2运行轨道上，每个铁水包2的下方均对应设有铁水包2运行轨道，且称重传感器3通过感应，将测得的铁水包2中的铁水重量信号转换成相应的电信号，相应的电信号通过通信方式将信号传输至与称重传感器3连接的风机参数智能控制模块4，此处的通信方式包括有线和无线连接方式。风机参数智能控制模块 4根据接收到的电信号通过设定的判断条件进行判断，并将判断出的
结果参数值传输值风机控制柜5，风机控制柜5根据接收到的参数值进行相应的调节，其中风机控制柜5可以调节风机6的功率大小以及风机6的开闭状态，进而实现风机 6运行状态的闭环控制。具体的，如图1所示的烟罩7和烟道9的位置，位于铁水包2上方，主要功能是收集铁水包2以及出铁口8溢出的烟气，烟气再通过烟道9进入除尘系统净化后排出。烟气之所以能被烟罩7收集，主要是除尘风机运行起到抽吸的效果，使得烟罩7及烟道9处于负压状态。
43.实施例2
44.本实施例的控制方法的方案原理与实施例1相同，与实施例1不同的是系统的结构，将称重传感器3替换为用于测试出铁口8温度的红外摄像仪，且红外摄像仪用于温度信号转换为电信号。红外摄像仪的工作原理是采集视场范围内红外波长信号，通过摄像仪中的信号处理系统将红外线转换为视频信号，并经过传输网络传送至计算机系统，根据视频信号的颜色深浅程度测得被测物体温度值大小。
45.以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。