專利名稱：混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于水分測量控制領(lǐng)域，特別涉及采用紅外技術(shù)對燒結(jié)、球團混合料的水分 進行測量和控制的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燒結(jié)生產(chǎn)是個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，在燒結(jié)生產(chǎn)中，混合料水分是其中一個重要的參 數(shù)。水的表面張力，可以使燒結(jié)混合料小顆粒成球，水分的大小直接影響燒結(jié)過程的透氣 性，在混合料顆粒外面包裹著的水分可以起到潤滑作用，燃燒時利于空氣的通過，提高透 氣性。隨著水分的增大，混合料透氣性增大，提高生產(chǎn)率。但若水分過大，將在燒結(jié)斷面 上形成過濕帶，使料層阻力變大，同時使能源消耗上升；若水分過小，則影響混合料造球 效果，直接影響燒結(jié)過程的透氣性。因此，混合料水分控制的重要性是不言而喻的。
但現(xiàn)有技術(shù)中的水分測量控制系統(tǒng)還存在較多的問題
1. 由于燒結(jié)生產(chǎn)的特點，如工況差、現(xiàn)場粉塵大、水蒸氣多、溫度變化大、物料在皮帶 上的分布不穩(wěn)定等因素決定了水分在線檢測的困難。常用的測量方法有熱干燥測定法、中 子測定法、電極式測定法、快速失重法，熱干燥測定法人為因素影響大、檢測周期長、效 率低、勞動強度大、不太適合用于連續(xù)生產(chǎn)中的動態(tài)物料水分測量；中子測定法的中子源 有泄漏危險、響應(yīng)速度慢、近年來很少用于混合料水分檢測；電極式測定法探頭易磨損， 且電極容易粘結(jié)料塊，影響測量精度；快速失重法采用自動取樣方式與快速測定相結(jié)合的 方法，克服了熱干燥測定法的人為因素影響和檢測周期長的缺點、但其響應(yīng)速度慢、存在 較大測量滯后。
2. 在控制環(huán)節(jié)上，雖然水分的添加從理論上是物料平衡的計算結(jié)果，但由于水分添加的 滯后效應(yīng)，要真正實現(xiàn)混合料水分的穩(wěn)定存在困難。

實用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的水分測量控制系統(tǒng)存在的缺陷，本實用新型提供一種混合料紅外水 分測量控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用紅外線水分儀作為水分測量裝置，可連續(xù)測定和顯示記錄水 分值、響應(yīng)速度快、精度高、安全性能高、可方便地與調(diào)節(jié)器連接以實現(xiàn)閉環(huán)控制。技術(shù)方案
一種混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，所述水分測量控制系統(tǒng)用于對燒結(jié)混合料系統(tǒng)的 水分測量和控制，所述燒結(jié)混合料系統(tǒng)包括有運輸混合料至燒結(jié)料混合裝置的皮帶，測量 所述皮帶承載的混合料的重量的皮帶稱、控制皮帶啟停運動的皮帶啟停開關(guān)、用于混合混 合料的燒結(jié)料混合裝置和向燒結(jié)料混合裝置內(nèi)的混合料供水的水管，所述水分測量控制系 統(tǒng)包括有紅外線水分儀，可編程調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥，其特征在于，所述紅外線水分儀、所述 可編程調(diào)節(jié)器和所述調(diào)節(jié)閥依次連接，所述紅外線水分儀的探頭朝向所述燒結(jié)料混合裝置 出口處的燒結(jié)混合料，所述調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述水管上通過調(diào)節(jié)閥門開度控制水流量。
所述水管上還設(shè)置有流量計，所述流量計與所述可編程調(diào)節(jié)器相連將水管中的水流量 反饋給所述可編程調(diào)節(jié)器。
所述可編程調(diào)節(jié)器與所述調(diào)節(jié)閥之間設(shè)置有手操器用于手動控制所述調(diào)節(jié)閥。
所述皮帶稱與所述可編程調(diào)節(jié)器相連，將所述皮帶所承載的混合料的料重信號前饋給 所述可編程調(diào)節(jié)器。
所述皮帶啟停開關(guān)與所述可編程調(diào)節(jié)器相連，將皮帶啟停信號前饋給所述可編程調(diào)節(jié)器。
所述水管上設(shè)置有切斷閥，所述切斷闊與所述可編程調(diào)節(jié)器相連用于閥止所述水管中 的水流。
所述可編程調(diào)節(jié)器與所述調(diào)節(jié)閥之間、所述可編程調(diào)節(jié)器與所述切斷閥之間設(shè)置有手 操器用于手動控制所述調(diào)節(jié)閥和所述切斷閥。
所述可編程調(diào)節(jié)器與所述皮帶稱之間設(shè)置有信號延時器，用于將所述料重信號延時前 饋給所述可編程調(diào)節(jié)器。
所述可編程調(diào)節(jié)器與所述皮帶啟停開關(guān)之間設(shè)置有信號延時器，用于將所述皮帶啟停 信號延時前饋給所述可編程調(diào)節(jié)器。
所述可編程調(diào)節(jié)器通過通訊電纜與上位機連接，以實現(xiàn)遠程控制。
技術(shù)效果
本實用新型的混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，包括有紅外線水分儀、可編程調(diào)節(jié)器和 調(diào)節(jié)閥，所述紅外線水分儀的探頭朝向所述燒結(jié)料混合裝置出口處的燒結(jié)混合料，其作為 水分測量裝置，可連續(xù)測定和顯示記錄水分值、響應(yīng)速度快、精度高、安全性能高、可實時反饋燒結(jié)混合料的含水量，可編程調(diào)節(jié)器接收紅外線水分儀反饋的含水量信號后，與含 水量的預(yù)定值進行比較、判斷，然后通過控制調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)水流量，從而實現(xiàn)對混合料的 水分在線閉環(huán)控制。
優(yōu)選地，在水管上還設(shè)置有流量計，流量計將水管的實際水流量反饋給可編程調(diào)節(jié)器， 以校正可編程調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)閥的閥門開度信息。
料重信號作為可編程控制器的前饋信號，起到兩個作用①當皮帶上無混合料時，立 即通知可編程調(diào)節(jié)器已無混合料進入燒結(jié)料混合裝置，通過調(diào)節(jié)閥或直接通過切斷閥切斷 水流；②當皮帶上的混合料波動較大超過預(yù)定范圍時，立即通知可編程調(diào)節(jié)器，進入燒結(jié) 料混合裝置的混合料將激增或激減，通過調(diào)節(jié)閥控制水流量以與混合料相適配。
進一步地，將皮帶啟停信號也作為可編程調(diào)節(jié)器的前饋信號，以克服因故障停車的工 況下，皮帶上仍有混合料，料重信號無法判別的缺陷，此時，通過調(diào)節(jié)閥或直接通過切斷 閥切斷水流。
當然，從皮帶稱檢測到皮帶所承載的混合料的料重信號到這部分混合料進入燒結(jié)料混 合裝置進行混合存在一定時間的大滯后， 一般為三分鐘左右，因此在皮帶稱與可編程調(diào)節(jié) 器之間設(shè)置有信號延時器；從檢測到皮帶停機到燒結(jié)料混合裝置內(nèi)無混合料存在一定時間 的大滯后，因此在皮帶啟停開關(guān)與可編程調(diào)節(jié)器之間設(shè)置有信號延時器，以克服上述的大 滯后工況。
在可編程調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥之間、可編程調(diào)節(jié)器與切斷閥之間還設(shè)置有手操器，以實現(xiàn) 本地手動控制；可編程調(diào)節(jié)器還可以與上位機相連，以實現(xiàn)主控室遠程控制。


圖1為本實用新型混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中的紅外線水分儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標記列示如下
l-混料圓筒，2-水管，3-可編程調(diào)節(jié)器，4-紅外線水分儀，5-流量計，6-調(diào)節(jié)閥，7-切斷閥， 8-手操器，9-信號延時器，10-上位機，11-物料輸送機，41-探頭，42-光束分離器，43-參考 探測器，44-基準探測器，45-分格鏡，46-濾光盤，47-光源，48-離軸收集鏡，49-凹面反射鏡。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例， 對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本 實用新型，并不用于限定本實用新型。
圖1為本實用新型混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用 新型混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)用于對燒結(jié)混合料系統(tǒng)的水分測量和控制，圖中的燒結(jié) 混合料系統(tǒng)示意性的由混料圓筒(燒結(jié)料混合裝置)1、水管2和物料輸送機11組成，當 然還至少包括圖中未示出的用于運輸混合料至混料圓筒1的皮帶、測量皮帶承載的混合料 的重量的皮帶稱和控制皮帶啟停運動的皮帶啟停開關(guān)。各預(yù)料經(jīng)各自料倉卸至皮帶上，皮 帶將混合料卸入混料圓筒1內(nèi)將燒結(jié)混合料混合均勻，混合均勻后的燒結(jié)混合料經(jīng)物料輸 送機11輸送至下一道工序。本實用新型混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)包括有依次連接的紅 外線水分儀4、可編程調(diào)節(jié)器3和調(diào)節(jié)閥6，紅外線水分儀4的探頭朝向混料圓筒1出口處 的物料輸送機11上的燒結(jié)混合料，調(diào)節(jié)閥6設(shè)置在水管2上通過調(diào)節(jié)閥門的開度控制水流 量，可編程調(diào)節(jié)器3根據(jù)紅外線水分儀4反饋的混料圓筒1出口處的物料輸送機ll上的燒 結(jié)混合料水分測量值，自動向調(diào)節(jié)閥6發(fā)送閥門開度信息來控制調(diào)節(jié)閥6從而調(diào)節(jié)向混料 圓筒l內(nèi)的供水量，同時調(diào)節(jié)閥6將閥門的實際開度信息反饋給可編程調(diào)節(jié)器3，達到穩(wěn)定 燒結(jié)混合料最終水分值的目的。在水管2上還設(shè)置有流量計5，流量計5與可編程調(diào)節(jié)器3 相連將水管2中的實際水流量實時反饋給可編程調(diào)節(jié)器3，以校正可編程調(diào)節(jié)器3控制調(diào)節(jié) 閥6的閥門開度信息。流量計5可以根據(jù)不同工況，采用電磁流量計、質(zhì)量流量計等?？?編程調(diào)節(jié)器3還同時接收兩路前饋信號第一路來自與可編程調(diào)節(jié)器3相連的皮帶秤，將 皮帶所承載的混合料的料重信號前饋給可編程調(diào)節(jié)器3;第二路來自與可編程調(diào)節(jié)器3相連 的皮帶啟停開關(guān)，將皮帶的啟停信號前饋給可編程調(diào)節(jié)器3。兩路前饋信號的引入，可以使 可編程調(diào)節(jié)器3適應(yīng)各種不同的工況，最大限度地穩(wěn)定混合料的最終水分值。比如在實 際工況中，皮帶承載的混合料波動很大，當皮帶上混合料料重值增多或減少到超過預(yù)定的 范圍時，可編程調(diào)節(jié)器3根據(jù)實時的料重值對調(diào)解閥6進行控制，使水流量與混合料相適 配；當皮帶上沒有混合料時，可編程調(diào)節(jié)器3對調(diào)解閥6進行控制切斷水流，優(yōu)選的情況 下，在水管2上設(shè)置有切斷閥7，切斷閥7與可編程調(diào)節(jié)器3相連，當需要切斷水流時，可 編程調(diào)節(jié)器3直接控制切斷閥7切斷水流即可；當正常停車時，料重信號顯示皮帶上無混 合料，可編程調(diào)節(jié)器直接控制切斷閥7切斷水流；當故障停機時，雖然皮帶已經(jīng)停車，當 料重信號仍顯示皮帶上混合料的質(zhì)量，此時通過皮帶啟停信號可判斷皮帶停車，可編程調(diào)節(jié)器3控制切斷閥7切斷水流。在實際的工況中，從皮帶秤檢測到皮帶所承載的混合料的料重信號到這部分混合料迸入混料圓筒1進行混合存在一定時間的大滯后，從檢測到皮帶停機到混料圓筒l內(nèi)無混合料存在一定時間的大滯后，因此在皮帶秤與可編程調(diào)節(jié)器3之間設(shè)置有信號延時器9，將料重信號延時傳送給可編程調(diào)節(jié)器3，在皮帶啟停開關(guān)和可編成調(diào)節(jié)器3之間設(shè)置有信號延時器9，將皮帶啟停信號延時傳送給可編程調(diào)節(jié)器3，以克服上述的大滯后工況。為實現(xiàn)可人工參與的手動控制，在可編程調(diào)節(jié)器3和調(diào)節(jié)閥6之間，以及可編程調(diào)節(jié)器3與切斷閥7之間分別設(shè)置有手操器8，手操器8—般設(shè)置有兩個檔位自動檔和手動檔，選擇自動檔時，可編程調(diào)節(jié)器3直接控制調(diào)節(jié)閥6/切斷閥7;選擇手動檔時，斷開可編程調(diào)節(jié)器對調(diào)節(jié)閥6/切斷閥7的控制，人工進行調(diào)節(jié)。另外，可編程調(diào)節(jié)器3還與上位機10相連，以實現(xiàn)主控室遠程控制的功能。
工作時，可編程調(diào)節(jié)器3綜合兩路前饋信號料重信號和皮帶啟停信號和一路反饋信號紅外線水分儀4測量的燒結(jié)混合料水分信號，經(jīng)過處理后輸出一個4 20mA的信號至調(diào)節(jié)閥6，調(diào)節(jié)閥6根據(jù)接收的信號控制閥位開度，從而達到控制給水量的目的。當然，本實用新型除自動控制外，還可以通過手操器8進行本地手動控制及通過上位機10進行主控室遠程控制。
圖2為本實用新型混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)中的紅外線水分儀4的結(jié)構(gòu)示意圖。紅外線水分儀4是基于水分對特定波長的紅外光線的選擇性吸收特性而進行測量的。如圖所示，紅外線水分儀4包括有探頭41及內(nèi)部設(shè)置的光束分離器42、參考探測器43、基準探測器44、分格鏡45、濾光盤46、光源47、離軸收集鏡48和凹面反射鏡49。光源47發(fā)出紅外光線，經(jīng)離軸收集鏡48、濾光盤46、光束分離器42將紅外光線分成兩部分， 一部分紅外光線經(jīng)過探頭41照射到燒結(jié)混合料上，然后又部分反射回來，經(jīng)分格鏡45聚焦到基準探測44上；另一部分紅外光線經(jīng)凹面反射鏡49聚焦到參考探測器43上。通過精確測量吸收波長在燒結(jié)混合料中水分吸收前后的變化，經(jīng)數(shù)學(xué)函數(shù)的計算，得出一個和燒結(jié)混合料含水量有一定比例關(guān)系的輸出信號，并將其輸出給可編程調(diào)節(jié)器3。當然，紅外線水分儀的結(jié)構(gòu)多種多樣，并不局限于本實施例所述的情形，只要能夠探測到燒結(jié)混合料含水量并傳輸給可編程調(diào)節(jié)器即可。
權(quán)利要求1.一種混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，所述水分測量控制系統(tǒng)用于對燒結(jié)混合料系統(tǒng)的水分測量和控制，所述燒結(jié)混合料系統(tǒng)包括有運輸混合料至燒結(jié)料混合裝置的皮帶，測量所述皮帶承載的混合料的重量的皮帶稱、控制皮帶啟停運動的皮帶啟停開關(guān)、用于混合混合料的燒結(jié)料混合裝置和向燒結(jié)料混合裝置內(nèi)的混合料供水的水管，所述水分測量控制系統(tǒng)包括有紅外線水分儀，可編程調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥，其特征在于，所述紅外線水分儀、所述可編程調(diào)節(jié)器和所述調(diào)節(jié)閥依次連接，所述紅外線水分儀的探頭朝向所述燒結(jié)料混合裝置出口處的燒結(jié)混合料，所述調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述水管上通過調(diào)節(jié)閥門開度控制水流量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述水管上還設(shè)置有 流量計，所述流量計與所述可編程調(diào)節(jié)器相連將水管中的水流量反饋給所述可編程調(diào)節(jié)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程調(diào)節(jié)器與 所述調(diào)節(jié)閥之間設(shè)置有手操器用于手動控制所述調(diào)節(jié)閥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述皮帶稱與所述可 編程調(diào)節(jié)器相連，將所述皮帶所承載的混合料的料重信號前饋給所述可編程調(diào)節(jié)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述皮帶啟 停開關(guān)與所述可編程調(diào)節(jié)器相連，將皮帶啟停信號前饋給所述可編程調(diào)節(jié)器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述水管上設(shè)置有切 斷閥，所述切斷閥與所述可編程調(diào)節(jié)器相連用于閥止所述水管中的水流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程調(diào)節(jié)器與 所述調(diào)節(jié)閥之間、所述可編程調(diào)節(jié)器與所述切斷閥之間設(shè)置有手操器用于手動控制所述調(diào) 節(jié)閥和所述切斷閥。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程調(diào)節(jié)器與 所述皮帶稱之間設(shè)置有信號延時器，用于將所述料重信號延時前饋給所述可編程調(diào)節(jié)器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程調(diào)節(jié)器與 所述皮帶啟停開關(guān)之間設(shè)置有信號延時器，用于將所述皮帶啟停信號延時前饋給所述可編 程調(diào)節(jié)器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程調(diào)節(jié) 器通過通訊電纜與上位機連接，以實現(xiàn)遠程控制。
專利摘要本實用新型提供一種混合料紅外水分測量控制系統(tǒng)，該水分測量控制系統(tǒng)用于對燒結(jié)混合料系統(tǒng)的水分測量和控制，燒結(jié)混合料系統(tǒng)包括有運輸混合料至燒結(jié)料混合裝置的皮帶，測量皮帶承載的混合料的重量的皮帶稱、皮帶啟停開關(guān)、用于混合混合料的燒結(jié)料混合裝置和向燒結(jié)料混合裝置內(nèi)的混合料供水的水管，水分測量控制系統(tǒng)包括有依次連接的紅外線水分儀，可編程調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥，紅外線水分儀的探頭朝向所述燒結(jié)料混合裝置出口處的燒結(jié)混合料，調(diào)節(jié)閥設(shè)置在水管上通過調(diào)節(jié)閥門開度控制水流量。本實用新型采用紅外線水分儀作為水分測量裝置，可連續(xù)測定和顯示記錄水分值、響應(yīng)速度快、精度高、安全性能高、可方便地與調(diào)節(jié)器連接以實現(xiàn)閉環(huán)控制。
文檔編號G05B19/05GK201429789SQ20092010940
公開日2010年3月24日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者李冬初, 歐陽普照 申請人:北京宇宏泰測控技術(shù)有限公司