一种提高球团往复式布料小车布料均匀度的方法

技术领域

本发明涉及烧结球团技术领域，具体为一种提高球团往复式布料小车布料均匀度的方法。

背景技术

随着高炉大型化、现代化以及自动化趋势，高炉对球团矿的产量和质量的要求也越来越高。布料是球团生产的关键环节，不但影响球团产量、质量以及能耗，还影响带式焙烧机易损件(篦条、台车栏板等)使用寿命，布料系统由生球皮带机、往复式布料小车、宽皮带、辊筛布料器以及铺底边料等设备组成，往复式布料小车是球团布料系统的关键设备，如附图1所示，通过往复式布料小车来回行走将物料均匀给到宽皮带上，控制带式焙烧机料层的横向偏析，是实现球团矿均质焙烧重要措施，布料的基本要求是沿着带式焙烧机长度和宽度方向均匀一致，一般要求料层高度差在35mm以内，如果料层的横向偏析较大，料层厚度高的部位透气性比料层厚度低的部位差很多，导致高料层部位的焙烧气流不足，而低料层部位气流过剩，产量质量均匀性下降，有效焙烧气流下降，能耗上升。但是目前往复式布料小车存在以下问题会导致布料不均：

在转向时存在惯性作用导致宽皮带两侧料层不均。往复式布料小车在布料过程中作前进和倒退的往复运动，当往复式布料小车前进时，从宽皮带一侧往另一侧移动过程中，生球皮带相对往复式布料小车静止，无生球到宽皮带上，当往复式布料小车后退时，生球皮带相对布料小车做前进运动，生球布到宽皮带上，布料小车如此往复式运动。由于生球皮带相对往复式布料小车从运动到静止过程中，由于生球皮带惯性作用导致宽皮带一侧料层相对于其它部位要厚。

往复式布料小车传动系统故障频繁。往复式布料小车传动系统需要带动布料小车、生球皮带、生球等，而且需要满足不断的加速、恒速、减速、转向运动的要求，动力系统故障频繁，其中传动链条由于受力较大、转向较快原因，传动链条易磨损，导致往复式布料小车在运行过程中发生卡顿现象，出现布料不均情况。

此外，如果生球量少，单位时间内造球辊筛落到生球皮带的生球量较少，但生球皮带线性速度过快，往复式布料小车速度为了完成布料动作，往复式布料小车速度也要快(如果往复式布料小车速度比生球皮带线性速度慢很多，宽皮带上出现正弦线形状料层，且相邻半个周期的料层厚度相差很大)，生球皮带上料厚过低，在宽皮带上布料厚度过低，辊筛布料器上物料连续性不够，如果调整不及时，带式焙烧机料层横向和纵向均出现有波峰与波谷，料层厚度差上升，不利于球团均质焙烧；

而如果生球量多，单位时间内造球辊筛落到生球皮带的生球量较多，但生球皮带线性速度过慢，往复式布料小车速度为了完成布料动作，往复式布料小车速度也要慢，如果往复式布料小车速度比生球皮带线性速度快很多，会出现3个不利因素，一是往复式布料小车需要拉动生球皮带、生球皮带上生球、生球皮带重锤，往复式布料小车负载大幅度上升，往复式布料器传动系统故障上升，包括传动链条、电机等，二是生球皮带上料厚过高，往复式布料小车在宽皮带上布料厚度过高，宽皮带底部生球被压碎量上升，出现大量粉末，生球合格率下降，三是单位时间内辊式布料器生球量过多，辊式布料小车来不及筛分，进入带式焙烧机的粉末增加，料层透气性下降，球团焙烧效率下降。

综上，亟需一种提高球团往复式布料小车布料均匀度的方法来解决这个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高球团往复式布料小车布料均匀度的方法，以解决球团往复式布料小车布料均匀度有待改善的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高球团往复式布料小车布料均匀度的方法，包括以下具体内容：

测量生球皮带上的正常料厚，根据生球量、生球皮带线性速度、生球皮带物料横向宽度、生球皮带料厚、生球堆密度建立等式：

Q＝V×ρ＝ν

等式变形后即ν

式中：Q为生球皮带生球量，t/h；V为一小时内通过生球皮带的物料体积，m

根据实时生球量动态调整生球皮带线性速度，根据生球皮带线性速度调整往复式布料小车最高速度与之相等；

将往复式布料小车在生球皮带上的总位移范围宽度分配为加速、恒速和减速阶段位移量，令其中加速和减速阶段位移量相等，并给加速和减速阶段设置位移量下限值以给予足够的加速、减速时间减少变速带来的冲击，二者位移量上限均不超过总位移范围宽度的一半；恒速阶段即往复式布料小车最高速度运行阶段，通过加速和减速阶段的设置位移量获得往复式布料小车最高速度运行的距离和时间。

优选的，根据生球皮带线性速度与皮带电机频率建立一一对应关系表，通过调整皮带电机频率控制生球皮带线性速度。

优选的，皮带电机频率范围为10～40Hz，建立关系表时，每调整1Hz，测量实际生球皮带线性速度。

优选的，生球堆密度运用湿重法测定，将一定重量的生球堆积在一定容器内，生球重量与堆积生球的体积之比即为堆密度。

优选的，根据实时生球量动态调整生球皮带线性速度，采用PID控制方法调整。

优选的，PID控制方法中，设置生球量的P值为8％，T＝10s。

优选的，总位移范围宽度为带式焙烧机料层横向宽度减去带式焙烧机铺边料两侧宽度之和。

优选的，设置加速和减速阶段位移量下限值为500mm。

优选的，测量生球皮带上的正常料厚的方法为在生球皮带上方增设料厚仪，安装料厚仪位置要求包括：生球皮带前进方向不再有造球小辊筛，此时料厚仪测量的是生球皮带接完所有造球盘到生球皮带的料厚；不能进入往复式布料小车运行区域；在生球皮带纵向中心线上方，测量生球皮带中心料厚。

优选的，将加速和减速阶段位移量分别设置为最大值，即总位移范围宽度的一半，用于尽可能减少边缘偏析。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该提高球团往复式布料小车布料均匀度的方法，根据生球量调整生球皮带线性速度、往复式布料小车速度，有利于减少往复式布料小车负载，有利于提高往复式布料小车运行稳定性，有利于减少宽皮带上生球粉化现象，有利于提高辊筛布料器筛分效率，有利于均匀带式焙烧机料厚。

2、该提高球团往复式布料小车布料均匀度的方法，合理设置往复式布料小车位移，有利于提高往复式布料小车运行稳定性，还可以减少布料小车变速时的冲击，减少带式焙烧机布料边缘偏析，有利于均匀带式焙烧机料厚。

附图说明

图1为生球皮带、往复式布料器和宽皮带的位置关系示意图。

具体实施方式

针对上述背景技术中提到的问题，本发明提出根据生球量调整生球皮带线性速度、往复式布料小车速度。

具体的，测量生球皮带上的正常料厚h。为了提高生球皮带上料厚准确度，可在生球皮带上方增设料厚仪，安装料厚仪位置要求：①生球皮带前进方向不再有造球小辊筛，此时料厚仪测量的是生球皮带接完所有造球盘到生球皮带的料厚；②不能进入往复式布料小车运行区域；③在生球皮带纵向中心线上方，测量生球皮带中心料厚。如果没有料厚仪，目测生球皮带上的正常料厚h也可。

根据生球量、生球皮带线性速度、生球皮带物料横向宽度、生球皮带料厚、生球堆密度建立等式：

Q＝V×ρ＝ν

等式变形后即ν

式中：Q为生球皮带生球量，t/h；V为一小时内通过生球皮带的物料体积，m

根据实时生球量动态调整生球皮带线性速度，具体可以采用PID控制方法进行自动调整，也可通过其他软件编程，例如设置若干秒内若生球量变化超出一定范围，再通过PLC或其他控制器控制生球皮带线性速度根据上述等式计算结果实时改变，当然也可采用手动方式调整，这里设定时间和范围的原因是防止变动过多导致调整震荡频繁引起稳定性变差等；另外根据生球皮带线性速度调整往复式布料小车最高速度与之相等；

此外，实际生产中，一般通过调整皮带电机频率来控制生球皮带线性速度，一般只显示频率变化，没有显示速度，但根据上述分析不难看出生球皮带线性速度对其料厚控制更具有直接意义，而生球皮带线性速度与其频率之间呈正相关关系。通过现场测量生球皮带不同频率生球皮带所对应的线性速度，即可建立生球皮带线性速度与其频率的一一对应关系表，可通过调整皮带电机频率控制生球皮带线性速度；进一步的，为了提高换算准确度，在现场测量不同频率f生球皮带所对应的线性速度时，皮带电机频率范围为10～40Hz，建立关系表时，每调整1Hz，测量实际生球皮带线性速度。

通过上述根据生球量对生球皮带线性速度、往复式布料小车速度的调整，有利于减少往复式布料小车负载，提高往复式布料小车运行稳定性，减少宽皮带上生球粉化现象，提高辊筛布料器筛分效率，均匀带式焙烧机料厚。

但是，经仔细分析后发现仅控制速度仍然不够，这不能改善往复式布料小车由于受力较大、转向较快原因，传动链条易磨损，导致往复式布料小车在运行过程中发生卡顿现象，出现布料不均情况；

于是本发明还提供了以下方法一并采用：将往复式布料小车在生球皮带上的总位移范围宽度分配为加速、恒速和减速阶段位移量，令其中加速和减速阶段位移量相等，并给加速和减速阶段设置位移量下限值以给予足够的加速、减速时间减少变速带来的冲击，二者位移量上限均不超过总位移范围宽度的一半，在此基础上，还可将加速和减速阶段位移量分别设置为最大值，即总位移范围宽度的一半，用于尽可能减少边缘偏析；恒速阶段即往复式布料小车最高速度运行阶段，通过加速和减速阶段的设置位移量获得往复式布料小车最高速度运行的距离和时间。

具体的，如图1，往复式布料小车在布料过程中作前进和倒退的往复运动，当往复式布料小车前进时，从宽皮带一侧往另一侧移动过程中，生球皮带相对往复式布料小车静止，无生球到宽皮带上，当往复式布料小车后退时，生球皮带相对布料小车做前进运动，生球布到宽皮带上，布料小车如此往复式运动；

往复式布料小车从图1的宽皮带A侧至B侧之间的状态变化：静止→前进加速→前进恒速→前进减速→静止→后退加速→后退恒速→后退减速→静止→……。根据上述分配方式，可将往复式布料小车总位移范围宽度，即半个周期内行走总位移分为加速位移、恒速位移、减速位移，S

由于往复式布料小车一般以恒定的加速度加速和减速，则在这两个阶段中的位移量与根据生球皮带线性速度调整的往复式布料小车最高速度和运行时间呈正相关，也就是说，当根据生球量调整生球皮带线性速度后，往复式布料小车的最高速度一定，此时通过增加往复式布料小车加速位移、减速位移，这两个阶段的时长t延长，往复式布料小车在宽皮带中间布料时长增加，有利于减少边缘偏析；此外，为了加速和减速阶段的运行更稳定，避免不同的变速冲击，宜将二者设置为相同位移量和运行时间。

实施例：

马钢炼铁总厂球团分厂的生球布料存在均匀度不足、往复式布料小车传动系统故障频繁的问题,采用上述的方法进行改善：

S1：在生球皮带机上选择合适位置安装生球秤、料厚仪。

安装要求：

①生球皮带前进方向不再有造球小辊筛，此时生球秤、料厚仪测量的是生球皮带接完所有造球盘到生球皮带的生球；

②不能进入往复式布料小车运行区域；

③料厚仪要安装在生球皮带纵向中心线上方，测量生球皮带中心料厚，如果没有料厚仪，目测生球皮带上的正常料厚h也可。

S2：通过现场测量，建立生球皮带线性速度ν

表1生球皮带线性速度(m/s)与皮带电机频率(Hz)对应表

S3：运用湿重法测定生球皮带上生球堆密度ρ。将一定重量的生球堆积在一定容器内，生球重量与堆积生球的体积之比即为堆密度。

S4：测量生球皮带物料横向宽度L。

S5：根据生球量、生球皮带线性速度ν

Q＝ν

S6：根据生球量调整生球皮带速度。调整公式：

ν

具体实例计算参考：当生球量Q＝500t/h、生球皮带物料横向宽度L＝1m、h

ν

另外，采用PID控制方法根据生球量调整生球皮带速度，合理设置PID控制器参数，以P值为例，如果P过大，到达稳定状态的时间长，但是P太小，会震荡，永远也达不到设计要求。参数经验数据参考：生球量Q:P＝8％，T＝10s。

S7：根据生球皮带线性速度ν

S8：设置往复式布料小车速度调整依据，ν

S9：根据带式焙烧机生球料层横向宽度可知往复式布料小车总位移：S

式中：S

具体实例计算参考：当带式焙烧机料层横向宽度L

S10：往复式布料小车在加速和减速阶段时，加速度恒定，增加往复式布料小车加速位移S

确定各阶段位移量后，由于往复式布料小车的最高速度已根据生球皮带速度实时确定，故各阶段运行时间也同时确定。

马钢炼铁总厂球团分厂在采用上述方法前，由于往复式布料小车速度不能及时根据生球量进行动态调整、往复式布料小车速度和生球皮带速度不匹配、往复式布料小车加速度和减速度位移设置不合理，导致带式焙烧机料层厚度差在50mm以上；采用上述方法后，往复式布料小车运行稳定性显著提高，宽皮带上生球粉化现象大幅减少，带式焙烧机料厚均匀度明显改善，料层厚度差在30mm以内，能很好地满足带式焙烧机料层高度差在35mm以内的要求。

以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。