基于差动式大型高炉喷吹系统防堵排堵控制装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113106177A(43)申请公布日2021.07.13(21)申请号202110383597.2(22)申请日2021.04.09(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁区科学园弘景大道1号(72)发明人杨小兰刘极峰崔润洪磊叶文旭(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人张明浩(51)Int.Cl.C21B5/00(2006.01)C21B7/24(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称基于差动式大型高炉喷吹系统防堵排堵控制装置及方法(57)摘要本发明公开了基于差动式大型高炉喷吹系统防堵排堵控制装置及方法，本方法在系统正常工作过程中，当输煤管道中出现煤粉聚积或者发生煤粉粘连情况时，输煤管道内存在摩擦上升，从而使出料口压力传感器采集的波形发生相位偏移，同时出料口的正弦波幅值下降；控制装置对采集到的下料口和出料口的压力数据曲线进行分析计算，以相量的方式计算出两个曲线的实部、虚部以及有效值，同时根据相量计算出两个曲线之间相位角；当获得的有效值和相位角均超过预定门限值时，判定为管道堵塞，控制装置控制喷吹系统进行排堵动作。本发明具有可靠性高，采集精度高，采样速率快，动作灵敏性高，可对输煤管道进行提前预判，堵塞排堵动作时间短等特点。CN113106177ACN113106177A权利要求书1/2页1.基于差动式大型高炉喷吹系统防堵排堵控制装置，包括输煤管道和喷吹系统，其特征是：输煤管道下料口安装下料口压力传感器，出料口安装出料口压力传感器，所述的下料口压力传感器用于检测输煤管道下料口气压信号，所述的出料口压力传感器用于检测输煤管道出料口气压信号，喷吹系统能向输煤管道下料口喷吹气体，提高输煤管道内气体流动速度，将输煤管道内积压的煤粉从出料口吹出，所述的下料口压力传感器、出料口压力传感器和喷吹系统均与控制装置连接，所述的控制装置能接收下料口压力传感器以及出料口压力传感器的信号，并根据信号控制喷吹系统运作。2.根据权利要求1所述的基于差动式大型高炉喷吹系统防堵排堵控制装置，其特征是：所述的喷吹系统喷吹的气体为稳态正弦波形喷吹信号，所述的下料口压力传感器和出料口压力传感器能接收该稳态正弦波形喷吹信号，并将信号传递至控制装置。3.根据权利要求1所述的基于差动式大型高炉喷吹系统防堵排堵控制装置，其特征是：所述的控制装置为采用DSP与FPGA的数字处理器。4.如权利要求1所述的基于差动式大型高炉喷吹系统防堵排堵控制装置的控制方法，其特征是：包括以下步骤：步骤一、当输煤管道中无堵塞现象时，喷吹系统向输煤管道下料口施加一个稳态正弦波形喷吹信号，喷吹管道内煤粉的同时，该稳态正弦波形喷吹信号被下料口压力传感器和出料口压力传感器检测到并传递至控制装置，由于输煤管道内存在摩擦以及管道固有阻尼特性，出料口压力传感器采集的波形会相对于下料口压力传感器采集的波形发生一定的相位偏移，同时出料口的正弦波幅值会由于能量传输的损耗下降；步骤二、控制装置对采集到的下料口和出料口的压力数据曲线进行分析计算，以相量的方式计算出两个曲线的实部、虚部以及有效值，同时根据相量计算出两个曲线之间的相位角；将该有效值和相位角补偿到差动算法中，使喷吹系统在正常工作时管道差动量为0；步骤三、在系统正常工作过程中，当输煤管道中出现煤粉聚积或者发生煤粉粘连情况时，输煤管道内存在摩擦上升，从而使出料口压力传感器采集的波形发生相位偏移，同时出料口的正弦波幅值下降；步骤四、控制装置对采集到的下料口和出料口的压力数据曲线进行分析计算，以相量的方式计算出两个曲线的实部、虚部以及有效值，同时根据相量计算出两个曲线之间相位角；步骤五、当步骤四中获得的有效值和相位角均超过预定门限值时，判定输煤管道为管道堵塞状态，控制装置控制喷吹系统进行排堵动作。5.根据权利要求4所述的基于差动式大型高炉喷吹系统防堵排堵控制方法，其特征是：步骤二和步骤四中，曲线的实部和虚部的计算方法为：其中URn为相量的实部，UIn为相量的虚部，uk为FPGA的采样数据点值，N为5000HZ的采样点数，即每秒钟采集5000点数据，采样间隔是200μs。这里的n取值为1。6.根据权利要求5所述的基于差动式大型高炉喷吹系统防堵排堵控制方法，其特征是：2CN113106177A权利要求书2/2页步骤五中，若步骤四中获得的有效值和相位角均超过预定门限值且差动时间持续50ms以上时，控制装置判定输煤管道为管道堵塞状态，若步骤四中获得的有效值和相位角均超过预定门限值但差动时间持续不足50ms时，控制装置判定为外部环境抖动不做任何动作。根据权利要求5所述的基于差动式大型高炉喷吹系统防堵排堵控制方法，其特征是：步骤二和步骤四