无料钟炉顶料流调节装置

1、课题摘要课题摘要基本信息基本信息问题描述问题描述问题分析问题分析问题求解问题求解1234一、基本信息一、基本信息1.1、概述、概述: 无料钟炉顶料流调节装置为炉顶布料装置，系统采用驱动并无料钟炉顶料流调节装置为炉顶布料装置，系统采用驱动并控制溜槽旋转和倾动以弯成炉内布料的关键设备，装置的好坏控制溜槽旋转和倾动以弯成炉内布料的关键设备，装置的好坏直接影响到高炉的正常上料。直接影响到高炉的正常上料。1.2、技术难题发生的背景以及功能描述：、技术难题发生的背景以及功能描述： 无料钟炉顶是现代高炉的代表形式，无料钟高炉布料控制是无料钟炉顶是现代高炉的代表形式，无料钟高炉布料控制是高炉整个控制系统的重要

2、组成部分。随着钢铁工业的快速发展，高炉整个控制系统的重要组成部分。随着钢铁工业的快速发展，各国对于环境重视程度不断提高，对高炉的精细操作要求越来各国对于环境重视程度不断提高，对高炉的精细操作要求越来越高，对高炉上部的调剂手段，特别是炉顶布料越来越重视。越高，对高炉上部的调剂手段，特别是炉顶布料越来越重视。汉钢高炉为无料钟高炉上料系统，料流调节主要使用溜槽来调汉钢高炉为无料钟高炉上料系统，料流调节主要使用溜槽来调节，而料流调节系统的冷却系统为氮气冷却，而高炉炉顶料流节，而料流调节系统的冷却系统为氮气冷却，而高炉炉顶料流调节经常会发生温度太高影响到高炉的正常上料。调节经常会发生温度太高影响到高炉的

3、正常上料。一、基本信息一、基本信息1.3、技术难题主要表现以及条件：、技术难题主要表现以及条件： 汉钢高炉为无料钟上料系统，料流调节系统的冷却系汉钢高炉为无料钟上料系统，料流调节系统的冷却系统为统为氮气冷却，氮气冷却，而高炉炉顶料流调节经常会发生温度太高而高炉炉顶料流调节经常会发生温度太高影响到高炉的影响到高炉的正常上料正常上料，在高炉正常上料的过程中，需要，在高炉正常上料的过程中，需要保证高炉炉顶齿轮箱的温度保证高炉炉顶齿轮箱的温度30-40，如果温度太高就，如果温度太高就会引起齿轮箱零件的烧坏，而齿轮箱的冷却为氮气冷却，会引起齿轮箱零件的烧坏，而齿轮箱的冷却为氮气冷却，氮气的流量太小，就会

4、导致齿轮箱温度高，当齿轮箱温度氮气的流量太小，就会导致齿轮箱温度高，当齿轮箱温度达到达到75以上就会导致炉顶上料系统停机，而氮气的压力以上就会导致炉顶上料系统停机，而氮气的压力太大就会把氮气压进炉内，影响到煤气的质量，所以要求太大就会把氮气压进炉内，影响到煤气的质量，所以要求氮气的流量不能小，而且氮气的压力不能大。氮气的流量不能小，而且氮气的压力不能大。二、问题描述二、问题描述2.12.1、问题所在工况背景描述、问题所在工况背景描述 在高炉正常运行的过程中，溜槽一直处于不间断的工在高炉正常运行的过程中，溜槽一直处于不间断的工作状态，而氮气冷却是对于齿轮箱非常重要的冷却装置。作状态，而氮气冷却是

5、对于齿轮箱非常重要的冷却装置。而氮气的压力太大就会把氮气压进炉内，影响到煤气的质而氮气的压力太大就会把氮气压进炉内，影响到煤气的质量，所以要求氮气的流量不能小，而且氮气的压力不能大。量，所以要求氮气的流量不能小，而且氮气的压力不能大。而现场手动调节阀门不能满足我们所要求的状态。而现场手动调节阀门不能满足我们所要求的状态。2.22.2、问题所在技术系统描述：、问题所在技术系统描述： 2.2.1 2.2.1、技术系统名称：、技术系统名称：炉顶布料装置炉顶布料装置 2.2.2 2.2.2、技术系统功能描述、技术系统功能描述 主要功能是采用驱动并控制溜槽旋转和倾动以完成炉主要功能是采用驱动并控制溜槽旋

6、转和倾动以完成炉内布料内布料二、问题描述二、问题描述2.2.32.2.3技术系统基本构成技术系统基本构成 系统主要有传动装置、气密箱、中心喉管、布料溜槽、系统主要有传动装置、气密箱、中心喉管、布料溜槽、炉内内部结构炉内内部结构系统工作简图：系统工作简图：二、问题描述二、问题描述2.2.42.2.4技术系统工作原理技术系统工作原理 上图中中心喉管是料进入炉内的重要途径，料从中心上图中中心喉管是料进入炉内的重要途径，料从中心喉管进入靠布料溜槽进行的环节布料，而布料溜槽的动作喉管进入靠布料溜槽进行的环节布料，而布料溜槽的动作主要靠传动装置来完成，氮气进入到气密箱内主要是为传主要靠传动装置来完成，氮气

7、进入到气密箱内主要是为传动装置起到冷却作用，因布料溜槽一直在旋转所以气密箱动装置起到冷却作用，因布料溜槽一直在旋转所以气密箱和炉内是相通的。和炉内是相通的。二、问题描述二、问题描述2.32.3、问题表现及初步分析、问题表现及初步分析 2.3.12.3.1、问题发生的表现、问题发生的表现 在高炉运行的过程中，传动装置的温度太高。 2.3.22.3.2、问题发生的条件、问题发生的条件 加入料以后高炉内煤气温度过高，长时间导致传动装置温度高。 2.3.32.3.3、解决问题的初步做法或设想，效果如何？、解决问题的初步做法或设想，效果如何？ 开大手动阀门，进入气密箱的氮气流量，从而达到能够冷却到齿轮箱

8、元器件。 效果：可以达到齿轮箱元器件的冷却效果，但是氮气压力太大，导致氮气压力进入到高炉内，影响到高炉煤气的纯度和质量。 2.3.42.3.4、解决问题的目标或期望、解决问题的目标或期望/ /目标要求及经济效益目标要求及经济效益 要求合理的调节气密箱内部的N2，N2的量既要能满足冷却齿轮箱的效果，而且要求气密箱的压力不大于炉内压力3Kpa.从而保证了高炉煤气的质量。三、问题分析三、问题分析3.13.1、问题因果分析、问题因果分析 因果分析因果分析三、问题分析三、问题分析3.23.2、功能分析组件列、功能分析组件列 三、问题分析三、问题分析3.33.3、系统结构矩阵和功能模型、系统结构矩阵和功能

9、模型 结构矩阵：结构矩阵：无料钟炉顶料流调节装置，主要功能是调无料钟炉顶料流调节装置，主要功能是调节料流。节料流。 三、问题分析三、问题分析 功能模型：功能模型：无料钟炉顶料流调节装置，主要功能是调节料流。 四、问题求解四、问题求解4.14.1、技术矛盾分析与解决：、技术矛盾分析与解决： 4.1.14.1.1、技术矛盾定义、技术矛盾定义 技术矛盾：技术矛盾：料流调节装置内的氮气不能太大，太大会料流调节装置内的氮气不能太大，太大会引起氮气进入到煤气不纯引起氮气进入到煤气不纯4.1.24.1.2、查阅矛盾矩阵，查找创新原理、查阅矛盾矩阵，查找创新原理 根据矛盾矩阵得出矛盾方案根据矛盾矩阵得出矛盾方

10、案4.1.34.1.3、列出初步解决方案、列出初步解决方案 解决方案：解决方案：现为氮气管道上安装一检测装置和一阀门现为氮气管道上安装一检测装置和一阀门调节调节N2N2的流量。的流量。 方案缺点：方案缺点：当流量增加时，氮气压力增加，导致氮气当流量增加时，氮气压力增加，导致氮气进入到煤气中，煤气的含量不纯。进入到煤气中，煤气的含量不纯。四、问题求解四、问题求解4.1.44.1.4、无力矛盾定义、无力矛盾定义 1.1.气密箱的冷却效果，就要提高（气密箱的冷却效果，就要提高（N2N2）氮气流量，）氮气流量，要开大氮气压力调节阀。要开大氮气压力调节阀。 2.2.氮气流量过大，压力比炉内煤气压力的差值

11、太大，氮气流量过大，压力比炉内煤气压力的差值太大，会导致氮气大量进入炉内和煤气混合，影响会导致氮气大量进入炉内和煤气混合，影响COCO含量，使含量，使煤气质量降低，也影响炉温。煤气质量降低，也影响炉温。 3.3.提取物理矛盾：控制氮气管道压力调节阀的开度提取物理矛盾：控制氮气管道压力调节阀的开度 定义理想状态：根据条件分离分析定义理想状态：根据条件分离分析 通过压力调节阀的开度控制，使氮气的压力和煤气压通过压力调节阀的开度控制，使氮气的压力和煤气压力压差范围和阀门调节做自动化联锁控制，煤气压力降力压差范围和阀门调节做自动化联锁控制，煤气压力降低，氮气压力也降低，炉内压力升高，氮气压力也升高，低

12、，氮气压力也降低，炉内压力升高，氮气压力也升高，通过阀门自动调节即保证气密箱冷却保护，也确保煤气通过阀门自动调节即保证气密箱冷却保护，也确保煤气浓度达标。浓度达标。四、问题求解四、问题求解4.24.2、 物场分析与解决方案：物场分析与解决方案： 4.2.14.2.1、物场分析与建模、物场分析与建模四、问题求解四、问题求解4.2.24.2.2、查阅标准解法系统，找出可能解决问题、查阅标准解法系统，找出可能解决问题的标准的标准 根据磨损问题，根据标准解法，根据磨损问题，根据标准解法，S1S1、S2S2、S3S3引入物引入物质消除有害作用，得到方案质消除有害作用，得到方案1 1，增加自动调节阀装置。

13、，增加自动调节阀装置。4.2.34.2.3、列出标准解法的物场模型、列出标准解法的物场模型四、问题求解四、问题求解4.44.4、最终解决方案优化、最终解决方案优化 4.4.14.4.1、列出所得到创新解决方案并做出评价、列出所得到创新解决方案并做出评价 方案方案1 1：在氮气管道上增加一台压力调节阀门，并增在氮气管道上增加一台压力调节阀门，并增加一套气密箱和炉内的差压检测装置，根据差压检测装加一套气密箱和炉内的差压检测装置，根据差压检测装置来自动调节压力调节阀，当气密箱和炉内的差压大于置来自动调节压力调节阀，当气密箱和炉内的差压大于3kpa3kpa以上时，氮气阀门自动关小，当气密箱压力小于炉以上时，氮气阀门自动关小，当气密箱压力小于炉内压力时，氮气阀门自动开大。内压力时，氮气阀门自动开大。 方案方案2 2：使用原先的设备，使用阀门手动装置来调节使用原先的设备，使用阀门手动装置来调节氮气压力和流量。氮气压力和流量。 方案方案2 2只能调节氮气的压力或者氮气的流量不能满足工只能调节氮气的压力