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矿粉压球机成型过程的控制

发布时间:2018-04-28 09:52| 浏览: |来源: 天音彩票开奖

    矿粉的加工和利用过程中,矿粉的压球机成型工艺是关键技术,其中热压矿粉工艺是利用矿粉被快速加热到软化点后的塑性对热矿粉进行加压成型,而实现这一过程的主体关键设备是矿粉压球机。因此,对该设备的成型监测和控制将直接影响热压矿粉的质量。若监测不准和控制不好,不但不能保证热压矿粉的质量,还可能出现热矿粉外溢,甚至有引起火灾的危险。
1矿粉的热压成型工艺过程简述及控制策略;
矿粉的热压成型工艺过程简述:快速加热到软化温度的热矿粉,被螺旋挤压机挤压成塑性粘状矿粉带,矿粉带过桥进入由电机驱动的对辊压球机的两个辊皮之间,然后再被对辊压成与辊皮枕形凹模形状相同的矿粉(以下简称球)。其工艺流程过程控制策略:矿粉的热压成型工艺控制,要求压制成型过程自动完成。为使压出的球应具有一致而又良好的密实度,应保持成型压力不变,并在出现矿粉带断带时,能自动判断矿粉料的断与续并做出相应的处理。而当矿粉料上拱外溢时可自动地给出安全转速并报警,以防热矿粉溢出引起火灾。
2控制原理;
矿粉的热压成型工艺过程自动控制的硬件部分,主要由安装在对辊压球机机轴上的称重传感器、变送器、变频调速器及安装在矿粉带过桥上的拱料检测装置等组成现场检测和控制执行部分。由下位PLC和上位MMI组成监控部分。其软件部分主要由PLC和MMI的组态软件包和针对该工艺开发的过程控制软件构成。可以完成对矿粉的热压成型工艺的压力检测、控制、报警和画面监测等功能。
系统的控制原理是,计算机控制程序通过PLC改变变频调速器的频率,使电动机的转速发生变化,以使通过对辊压球机机的矿粉带厚度发生变化,对辊压球机辊轴上的径向成型压力也随之变化。因此,通过测量对辊压球机辊轴上的径向成型压力,可以判断进入对辊压球机机的矿粉带量。设定一参考压力,当检测压力大于设定值时,说明来矿粉增多,应加快电机转速;反之,当压力小于设定值时则降低转速,以维持压力为设定值,使对辊压球机转速与给矿粉量相匹配,保证球有相同的密实性,同时又不致发生矿粉带断带,矿粉带上拱外溢事故。上述控制原理在具体实施时,由于对辊压球机辊皮有凹模,压球时实测的压力波动很大,如果直接以实时测得的压力作为参数进行PID的调节控制,会引起对辊压球机转速快速波动,致使控制不稳定。因此必须首先滤除压力中的快速变化部分,将慢速变化部分(代表矿粉的成型压力变化)作为输入参数进行调节,系统才能稳定运行。因此在控制算法上,首先应对实测的压力值进行滤波计算,得到Pn,再进行数学平均,得到PVn,然后作为PID的输入进行控制。
其算法为:Pn=TlagTlag+TsPn-+GTlead+TsTlag+TsFn-GTleadTlag+TsFn-1
式中:Tlead─超前时间;Tlag─滞后时间;Pn、Pn-1─第n次和第n-1次采样时压力参数;Fn、Fn-1─分别为压力的第n次和第n次采样值;G─稳态增益;Ts─采样时间。PVn=T2T1"P(t)dtT2-T1=∑ni=n-m+1(PiTs)mTs=∑ni=n-m+1Pim式中:PVn─第n次平均压力参数;P(t)─t时刻的即时压力;T1、T2─分别为第n-m+1次和第n次采样时刻。
以此算法就可构成一个数字低通滤波器,滤除压力中的快速变化部分,从而得到代表矿粉的成型压力值。另外除加入滤波运算之外,在PID控制算法中引入死区,即当误差小于死区值时就令误差等于零。这样一来压力就在许可的误差范围内波动,而不会引起对辊压球机转速不必要的频繁变动,增加了控制系统的稳定性在矿粉的热压成型实际生产过程中,由于某种原因,可能引起矿粉带的短时间中断。依前述可知,在矿粉带中断时,压力减小至零,对辊压球机就会自动地停下来;当矿粉带恢复时,对辊压球机启动,转速由零逐渐增加,可能造成加速过慢引起矿粉带上拱。另外,对辊压球机在短时间内启停对电机和机械运转均不利。为此对断带情况应做特殊处理。首先是对断带状态的识别,在计算机压力控制回路的自动状态中,提取|SP-PVn|的差值,与工艺现场实测的边界正误差值E比较,当|SP-PVn|≥E就认为矿粉带处在断带状态,当|SP-PVn|<E时就认为矿粉带恢复正常。其次是断带的处理,在断带时使控制回路自动地保持原回路输出值不变,维持对辊压球机转速不变,同时记忆当前的回路设定值,当矿粉带恢复正常到来时,先利用PLC的无扰动切换功能切换到自动状态,延迟数秒后,待PLC的自动状态建立后,接着自动恢复原回路的记忆压力设定值,压力控制回路即可恢复正常的控制运行。断带的处理过程完全在程序控制下自动实现。
在矿粉压球机成型过程中,有时还会因热矿粉温度过高或矿粉的实际配比发生波动,出现矿粉的软化过度导致矿粉带粘度变小的情况。这时检测压力就会变小,控制回路若仍维持原压力设定值将会使对辊压球机转速下降,便会引起矿粉带上拱、热矿粉外溢或矿粉带断裂。当矿粉带上拱时与热矿粉机外空气充分接触,可能起火。为防止起火,在矿粉带过桥上部安装一个通过杠杆感知的限位开关,当矿粉带上拱时开关接通并将开关信号传到PLC,将控制回路状态自动转变为手动操作状态,同时将控制回路的输出值,置于安全值上,对辊压球机加快到安全转速,并发出声光报警,提示操作员采取相应措施。
3软件实现;
软件是以PLC的逻辑梯形图进行编制的。在逻辑上将控制原理中提到的几个主要问题分块设计,并设置相应的软开关Si,根据压制过程中的需要,分别自动或手动地调用各模块进行控制。程序的总体框图见图2。程序首先进行初始化,置入初始压力设定值、输出值、安全输出值、滤波参数和PID参数。然后判对辊机是否运行:若未运行,则程序结束;否则判断断带开关的状态;若断带(S1=1),执行断带处理程序;否则(S1=0),执行常规的PID控制程序。后续判矿粉带是否上拱,若矿粉带上拱(S2=1),则立即将压力控制回路转为手动控制,并将对辊压球机设置为安全输出转速,同时发出声光报警,然后等待操作者处理。待正常后返回到程序的初始化后的入口处继续执行,否则(S2=0)继续判断对辊机压力是否在设定值范围,如果对辊压球机压力高于设定值上限,则对辊压球机加速运转,否则,如果对辊压球机压力低于设定值下限,则对辊压球机减速运转,如此周期性地运行。
4结束语;
本文所述的控制系统,已先后在宁夏和内蒙古的热压型焦工程项目中实际应用,并实现了矿粉的热压成型工艺的操作自动化。该系统通过长期的实际运行,得到了以下结论:
1)由于使得矿粉的成型压力可控,可以保证矿粉具有一致而又良好的密实度,提高了压球的质量。
2)使对辊压球机转速和给矿粉量得到了匹配,避免了手动操作时匹配失调而引起拱料停车处理的弊病,提高了设备作业率。
3)可以防止因矿粉温过高软化过度可能引起的热矿粉外溢,避免酿成火灾及中断生产,从而确保了生产的安全顺行。
4)由于整个成型过程完全置于自动控制状态,显著地减轻了操作工的劳动强度。
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