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原文传递烧结燃料水分和粒度组成的智能检测系统及其控制方法

专利名称：	烧结燃料水分和粒度组成的智能检测系统及其控制方法
摘要：	本申请公开了一种烧结燃料水分和粒度组成的智能检测系统及其控制方法，控制粗破碎设备、细破碎设备和筛分设备产生小粒度的烧结燃料，由取样设备精准地抓取运输设备输送的一定量的烧结燃料，得到燃料检测样本。由水分及粒度组成分析设备对该燃料检测样本进行水分含量和粒度组成的实时检测，并根据智能控制规则，由燃料粒度智能控制设备调整细破碎设备的工作参数，以生产出符合粒度要求的烧结燃料。利用此种烧结燃料布满烧结装置，可提高产品的烧结质量。可见，本实施例提供的智能检测系统，可以根据实时检测出的粒度组成，及时控制细破碎设备进行相应调整，以及时控制烧结燃料的最佳粒度组成，进而提高系统的生产效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中冶长天国际工程有限责任公司
发明人：	李宗平;李曦;胡兵;廖婷婷;孙英;曾辉;何璐瑶
专利状态：	有效
申请日期：	2018-02-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201810146110.7
公开号：	CN110146402A
代理机构：	北京弘权知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	逯长明;许伟群
分类号：	G01N5/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N5
申请人地址：	410000 湖南省长沙市岳麓区节庆路7号
主权项：	1.一种烧结燃料水分和粒度组成的智能检测系统，其特征在于，包括：粗破碎设备(1)、细破碎设备(2)、筛分设备(3)、运输设备(4)、取样设备(5)、样本输送设备(6)、水分及粒度组成分析设备(7)和燃料粒度智能控制设备(8)，其中，所述粗破碎设备(1)的出料口与筛分设备(3)的进料口连通；所述筛分设备(3)的第一出料口(31)与细破碎设备(2)的进料口连通；所述细破碎设备(2)的出料口和所述筛分设备(3)的第二出料口(32)分别与运输设备(4)的进料端连通；所述运输设备(4)将烧结燃料输送至取样设备(5)；所述取样设备(5)固定在运输设备(4)的一侧；所述取样设备(5)用于抓取运输设备(4)输送的烧结燃料，得到燃料检测样本；所述样本输送设备(6)设置在所述取样设备(5)和水分及粒度组成分析设备(7)之间，所述样本输送设备(6)用于将燃料检测样本运送至水分及粒度组成分析设备(7)，利用所述水分及粒度组成分析设备(7)对燃料检测样本进行水分含量和粒度组成的检测；所述燃料粒度智能控制设备(8)的输入端分别与所述筛分设备(3)、运输设备(4)、取样设备(5)、样本输送设备(6)和水分及粒度组成分析设备(7)连接；所述燃料粒度智能控制设备(8)用于采集所述筛分设备(3)的工作参数、运输设备(4)的工作参数、取样设备(5)的工作参数、样本输送设备(6)的工作参数、以及水分及粒度组成分析设备(7)的检测结果；所述燃料粒度智能控制设备(8)的输出端与所述细破碎设备(2)连接，以调整所述细破碎设备(2)的工作参数。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述取样设备(5)包括基座(51)、取样机构(52)和旋转轴(53)；所述基座(51)固定在运输设备(4)上；所述旋转轴(53)固定在基座(51)上，所述旋转轴(53)位于运输设备(4)中间位置的上方；所述取样机构(52)通过旋转轴(53)固定在基座(51)上，所述取样机构(52)可绕旋转轴(53)旋转；所述取样机构(52)的长度小于或等于旋转轴(53)的轴线与运输设备(4)之间的垂直距离。 3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述样本输送设备(6)包括环形轨道(61)、取样缩样工位(62)和化验取样工位(63)；所述取样缩样工位(62)和化验取样工位(63)分别安装在环形轨道(61)上，所述取样缩样工位(62)和化验取样工位(63)沿环形轨道(61)滑动；所述取样缩样工位(62)上设有第一定位装置(64)，所述取样缩样工位(62)通过第一定位装置(64)由取样设备(5)向水分及粒度组成分析设备(7)的方向移动；所述化验取样工位(63)上设有第二定位装置(65)，所述化验取样工位(63)通过第二定位装置(65)由水分及粒度组成分析设备(7)向取样设备(5)的方向移动。 4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水分及粒度组成分析设备(7)包括自动取样机构(71)、第一称重装置(72)、干燥装置(73)、筛分装置(74)和第二称重装置(75)；所述自动取样机构(71)位于样本输送设备(6)的一侧，所述自动取样机构(71)用于将所述燃料检测样本运送至所述第一称重装置(72)，以进行第一次称重；以及，将第一次称重后的燃料检测样本运送至干燥装置(73)内进行干燥；以及，将干燥后的燃料检测样本运送至筛分装置进行筛分分级；以及，将筛分分级后的各燃料检测样本运送至第二称重装置(75)分别进行第二次称重。 5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括弃样装置(76)，所述弃样装置(76)与运输设备(4)连通；所述自动取样机构(71)还用于将第二次称重后的各级燃料检测样本运送至弃样装置(76)，进行弃样处理。 6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述干燥装置(73)包括：干燥本体(731)、微波源入口(732)、干燥容器(733)、容器卡座(734)和称重台(735)；所述干燥本体(731)上安装有自动门(736)，所述自动门(736)与干燥本体(731)形成干燥空腔；所述微波源入口(732)、干燥容器(733)、容器卡座(734)和称重台(735)分别位于干燥空腔内；所述称重台(735)固定在干燥空腔的底部，所述干燥容器(733)通过容器卡座(734)固定在称重台(735)上；所述微波源入口(732)位于干燥本体(731)的顶端或内侧壁。 7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述筛分装置(74)包括：装料盒(745)、四个筛网、多个密封片(746)和两个伸缩杆(747)；每个所述筛网位于两个伸缩杆(747)之间，每个所述筛网按照筛孔直径从大到小的顺序由上至下排列；所述伸缩杆(747)包括多个伸缩组件(7471)和多个驱动件(7472)；每个伸缩组件(7471)顺次连接形成伸缩子杆，所述伸缩子杆的两端分别设置一驱动件(7472)，所述驱动件(7472)用于调节伸缩组件(7471)的伸缩程度，以调整相邻两个筛网之间的间隙；每个所述筛网的两端分别固定一密封片(746)，所述密封片(746)固定在伸缩组件(7471)上；所述装料盒(745)位于筛孔直径最小对应的筛网下方，所述装料盒(745)通过密封片(746)固定在伸缩组件(7471)上。 8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：总智能控制子系统(10)，所述总智能控制子系统(10)分别与所述粗破碎设备(1)、细破碎设备(2)、筛分设备(3)、运输设备(4)、取样设备(5)、样本输送设备(6)、水分及粒度组成分析设备(7)和燃料粒度智能控制设备(8)；所述总智能控制子系统(10)用于控制所述粗破碎设备(1)、细破碎设备(2)、筛分设备(3)、运输设备(4)、取样设备(5)、样本输送设备(6)、水分及粒度组成分析设备(7)和燃料粒度智能控制设备(8)的操作。 9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：自诊断子系统(9)，所述自诊断子系统(9)分别与所述取样设备(5)、样本输送设备(6)、水分及粒度组成分析设备(7)和总智能控制子系统(10)连接；所述自诊断子系统(9)用于监测所述取样设备(5)的工作参数、样本输送设备(6)的工作参数和水分及粒度组成分析设备(7)的检测结果；所述总智能控制子系统(10)还用于控制自诊断子系统(9)的操作。 10.一种烧结燃料水分和粒度组成的智能检测系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：利用粗破碎设备和细破碎设备对烧结燃料进行破粉碎处理，得到初破碎烧结燃料；以及，利用运输设备输送所述初破碎烧结燃料；控制取样设备抓取所述运输设备输送的初破碎烧结燃料，以及，进行缩样处理，得到燃料检测样本；将所述燃料检测样本通过样本输送设备运送至水分及粒度组成分析设备，控制所述水分及粒度组成分析设备对所述燃料检测样本进行粒度组成检测，得到燃料检测样本的粒度组成；根据当前时刻对应的所述燃料检测样本的粒度组成和前一检测时刻对应的燃料检测样本的粒度组成，确定当前时刻对应的燃料检测样本的平均粒度组成比例；判断当前时刻对应的所述燃料检测样本的平均粒度组成比例是否满足粒度约束条件，如果不满足，根据智能控制规则，控制燃料粒度智能控制设备调整所述细破碎设备的工作参数，以调整所述初破碎烧结燃料的粒度组成。 11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，按照下述步骤得到初破碎烧结燃料：控制所述粗破碎设备对烧结燃料进行粗破，得到粒度混合的烧结燃料；控制筛分设备对所述粒度混合的烧结燃料进行筛分；其中，所述筛分设备的筛孔直径为3mm；控制所述细破碎设备对筛分后得到的粒度大于3mm的烧结燃料进行细破；根据筛分后得到的粒度小于3mm的烧结燃料和经过细破处理的烧结燃料，得到初破碎烧结燃料。 12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，按照下述步骤控制取样设备抓取所述运输设备输送的初破碎烧结燃料，以及，进行缩样处理，得到燃料检测样本：获取所述运输设备的运行速度，运输设备输送的初破碎烧结燃料的横截面积，以及运输设备上的初破碎烧结燃料堆的密度，按照下式，确定当前时刻i对应的所述运输设备的输送物料流量； Wi＝Si×Vi×ρi；式中，Wi为当前时刻i对应的运输设备的输送物料流量，单位Kg/s，Si为当前时刻i对应的运输设备输送的初破碎烧结燃料的横截面积，单位m2，Vi为当前时刻i对应的运输设备的运行速度，单位m/s，ρi为当前时刻i对应的运输设备上的初破碎烧结燃料堆的密度，单位Kg/m3；根据所述运输设备的输送物料流量以及智能取样控制规则，调整所述取样设备的工作参数，以使所述取样设备抓取运输设备输送的初破碎烧结燃料；控制所述取样设备将抓取到的初破碎烧结燃料装入样本钵体，得到燃料检测样本。 13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，按照以下步骤根据所述运输设备的输送物料流量以及智能取样控制规则，调整取样设备的工作参数：如果10≤Wi<20，Vi<1m/s，按照式D＝91％×D，调整取样设备中的取样机构的宽度D，按照式C＝79％×C，调整取样设备中的取样机构的转速C；如果10≤Wi<20，1m/s≤Vi<1.2m/s，按照式D＝92％×D，调整取样设备的取样机构的宽度D，按照式C＝78％×C，调整取样设备的取样机构的转速C；如果10≤Wi<20，Vi≥1.2m/s，按照式D＝93％×D，调整取样设备中的取样机构的宽度D，按照式C＝77％×C，调整取样设备中的取样机构的转速C。 14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，按照以下步骤控制所述水分及粒度组成分析设备对所述燃料检测样本进行粒度组成检测，得到燃料检测样本的粒度组成：对所述燃料检测样本进行微波干燥处理，确定烘干后的燃料检测样本的重量Wdry；控制配置有粒级为0.5mm、1mm、3mm、5mm筛网的筛分装置对干燥后的燃料检测样本进行筛分，确定燃料粒度<0.5mm对应的干燥后燃料检测样本的重量Wdry1，燃料粒度在0.5mm～1mm之间对应的干燥后燃料检测样本的重量Wdry2，燃料粒度在1mm～3mm之间对应的干燥后燃料检测样本的重量Wdry3，燃料粒度在3mm～5mm之间对应的干燥后燃料检测样本的重量Wdry4，以及，燃料粒度>5mm对应的干燥后燃料检测样本的重量Wdry5；按照下述各式，确定燃料粒度<0.5mm对应的干燥后燃料检测样本的组成比例ω1，燃料粒度在0.5mm～1mm之间对应的干燥后燃料检测样本的组成比例ω2，燃料粒度在1mm～3mm之间对应的干燥后燃料检测样本的组成比例ω3，燃料粒度在3mm～5mm之间对应的干燥后燃料检测样本的组成比例ω4，燃料粒度>5mm对应的干燥后燃料检测样本的组成比例ω5； ω1＝Wdry1/Wdry×100％，ω2＝Wdry2/Wdry×100％，ω3＝Wdry3/Wdry×100％，ω4＝Wdry4/Wdry×100％，ω5＝Wdry5/Wdry×100％；根据所述ω1，ω2，ω3，ω4和ω5，确定所述燃料检测样本的粒度组成。 15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，按照以下步骤对所述燃料检测样本进行微波干燥处理：在干燥过程中，获取所述燃料检测样本的实时重量Wi；以及，根据所述燃料检测样本的初始重量W0，得到燃料检测样本的重量变化量δi；如果所述燃料检测样本的重量变化量δi大于或等于5％，停止微波干燥处理；控制自动取样机构将所述燃料检测样本旋转180°，对旋转后的燃料检测样本继续进行干燥处理，直到水分干燥结束。 16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：控制所述水分及粒度组成分析设备对所述燃料检测样本进行水分含量检测，得到燃料检测样本的水分含量；以及，按照下述步骤确定燃料检测样本的水分含量：确定燃料检测样本的初始重量W0，以及，获取烘干后的燃料检测样本的重量Wdry；按照式Mi＝(W0-Wdry)/W0×100％，确定所述燃料检测样本的水分含量Mi。 17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述确定燃料检测样本的粒度组成之后，还包括：控制自动取样机构将进行粒度检测后的燃料检测样本运送至弃样装置，进行弃样处理。 18.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，按照下述步骤确定当前时刻对应的燃料检测样本的平均粒度组成比例：根据当前时刻对应的燃料检测样本的粒度组成，确定当前时刻对应的燃料检测样本的粒度组成比例Hi(ω1i、ω2i、ω3i、ω4i、ω5i)，以及，前一检测时刻对应的燃料检测样本的粒度组成比例Hi-1(ω1(i-1)、ω2(i-1)、ω3(i-1)、ω4(i-1)、ω5(i-1))；按照下述各式，确定当前时刻对应的燃料检测样本的平均粒度组成比例 19.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述粒度约束条件包括：所述燃料检测样本的粒度组成中，燃料粒度小于或等于3mm对应的烧结燃料组成比例大于或等于80wt％，以及，燃料粒度小于或等于0.5mm对应的烧结燃料组成比例小于或等于20wt％。 20.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述判断当前时刻对应的所述燃料检测样本的平均粒度组成比例是否满足粒度约束条件的步骤之前，还包括：判断燃料粒度智能控制设备获取燃料检测样本的平均粒度组成比例的当前时刻是否满足时间约束条件。 21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，按照下述步骤判断所述燃料粒度智能控制设备运行的当前时刻是否满足时间约束条件：获取将所述燃料检测样本通过样本输送设备运送至水分及粒度组成分析设备的检测取样时刻，以及，检测出燃料检测样本的粒度组成的检测结果取得时刻；判断所述当前时刻与检测取样时刻之间的第一时间间隔是否在5分钟～10分钟内，以及，判断所述当前时刻与检测结果取得时刻之间的第二时间间隔是否小于1分钟；如果所述第一时间间隔和第二时间间隔满足时间约束条件，执行判断当前时刻对应的所述燃料检测样本的平均粒度组成比例是否满足粒度约束条件的步骤。 22.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，按照以下步骤根据智能控制规则，控制燃料粒度智能控制设备调整所述细破碎设备的工作参数：如果按照式space2＝space2+0.1mm，调整所述细破碎设备中的下两辊间隙space2；如果按照式space1＝space1-0.1mm，调整细破碎设备中的上两辊间隙space1；以及，按照式space2＝space2-0.2mm，调整细破碎设备中的下两辊间隙space2；如果按照式space1＝space1-0.1mm，调整细破碎设备中的上两辊间隙space1；以及，按照式space2＝space2-0.1mm，调整细破碎设备中的下两辊间隙space2；如果按照式space2＝space2+0.1mm，调整细破碎设备中的下两辊间隙space2。 23.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：获取所述样本输送设备将所述燃料检测样本运送至水分及粒度组成分析设备的运输花费时间，以及，利用所述水分及粒度组成分析设备对所述燃料检测样本进行粒度组成检测的检测花费时间；根据调整工作参数后的细破碎设备，确定所述细破碎设备破碎出满足粒度约束条件的燃料对应的破碎花费时间；计算所述破碎花费时间、运输花费时间和检测花费时间的时间总和，确定所述时间总和的中间值为细破碎设备的调整时间间隔，以使所述燃料粒度智能控制设备等待调整时间间隔对应的时长后，进行下一次的调整细破碎设备的工作参数的操作。
所属类别：	发明专利