1、課題摘要課題摘要基本信息基本信息問題描述問題描述問題分析問題分析問題求解問題求解1234一、基本信息一、基本信息1.1、概述、概述: 無料鐘爐頂料流調節裝置為爐頂布料裝置，系統采用驅動并無料鐘爐頂料流調節裝置為爐頂布料裝置，系統采用驅動并控制溜槽旋轉和傾動以彎成爐內布料的關鍵設備，裝置的好壞控制溜槽旋轉和傾動以彎成爐內布料的關鍵設備，裝置的好壞直接影響到高爐的正常上料。直接影響到高爐的正常上料。1.2、技術難題發生的背景以及功能描述：、技術難題發生的背景以及功能描述： 無料鐘爐頂是現代高爐的代表形式，無料鐘高爐布料控制是無料鐘爐頂是現代高爐的代表形式，無料鐘高爐布料控制是高爐整個控制系統的重要

2、組成部分。隨著鋼鐵工業的快速發展，高爐整個控制系統的重要組成部分。隨著鋼鐵工業的快速發展，各國對于環境重視程度不斷提高，對高爐的精細操作要求越來各國對于環境重視程度不斷提高，對高爐的精細操作要求越來越高，對高爐上部的調劑手段，特別是爐頂布料越來越重視。越高，對高爐上部的調劑手段，特別是爐頂布料越來越重視。漢鋼高爐為無料鐘高爐上料系統，料流調節主要使用溜槽來調漢鋼高爐為無料鐘高爐上料系統，料流調節主要使用溜槽來調節，而料流調節系統的冷卻系統為氮氣冷卻，而高爐爐頂料流節，而料流調節系統的冷卻系統為氮氣冷卻，而高爐爐頂料流調節經常會發生溫度太高影響到高爐的正常上料。調節經常會發生溫度太高影響到高爐的

3、正常上料。一、基本信息一、基本信息1.3、技術難題主要表現以及條件：、技術難題主要表現以及條件： 漢鋼高爐為無料鐘上料系統，料流調節系統的冷卻系漢鋼高爐為無料鐘上料系統，料流調節系統的冷卻系統為統為氮氣冷卻，氮氣冷卻，而高爐爐頂料流調節經常會發生溫度太高而高爐爐頂料流調節經常會發生溫度太高影響到高爐的影響到高爐的正常上料正常上料，在高爐正常上料的過程中，需要，在高爐正常上料的過程中，需要保證高爐爐頂齒輪箱的溫度保證高爐爐頂齒輪箱的溫度30-40，如果溫度太高就，如果溫度太高就會引起齒輪箱零件的燒壞，而齒輪箱的冷卻為氮氣冷卻，會引起齒輪箱零件的燒壞，而齒輪箱的冷卻為氮氣冷卻，氮氣的流量太小，就會

4、導致齒輪箱溫度高，當齒輪箱溫度氮氣的流量太小，就會導致齒輪箱溫度高，當齒輪箱溫度達到達到75以上就會導致爐頂上料系統停機，而氮氣的壓力以上就會導致爐頂上料系統停機，而氮氣的壓力太大就會把氮氣壓進爐內，影響到煤氣的質量，所以要求太大就會把氮氣壓進爐內，影響到煤氣的質量，所以要求氮氣的流量不能小，而且氮氣的壓力不能大。氮氣的流量不能小，而且氮氣的壓力不能大。二、問題描述二、問題描述2.12.1、問題所在工況背景描述、問題所在工況背景描述 在高爐正常運行的過程中，溜槽一直處于不間斷的工在高爐正常運行的過程中，溜槽一直處于不間斷的工作狀態，而氮氣冷卻是對于齒輪箱非常重要的冷卻裝置。作狀態，而氮氣冷卻是

5、對于齒輪箱非常重要的冷卻裝置。而氮氣的壓力太大就會把氮氣壓進爐內，影響到煤氣的質而氮氣的壓力太大就會把氮氣壓進爐內，影響到煤氣的質量，所以要求氮氣的流量不能小，而且氮氣的壓力不能大。量，所以要求氮氣的流量不能小，而且氮氣的壓力不能大。而現場手動調節閥門不能滿足我們所要求的狀態。而現場手動調節閥門不能滿足我們所要求的狀態。2.22.2、問題所在技術系統描述：、問題所在技術系統描述： 2.2.1 2.2.1、技術系統名稱：、技術系統名稱：爐頂布料裝置爐頂布料裝置 2.2.2 2.2.2、技術系統功能描述、技術系統功能描述 主要功能是采用驅動并控制溜槽旋轉和傾動以完成爐主要功能是采用驅動并控制溜槽旋

6、轉和傾動以完成爐內布料內布料二、問題描述二、問題描述2.2.32.2.3技術系統基本構成技術系統基本構成 系統主要有傳動裝置、氣密箱、中心喉管、布料溜槽、系統主要有傳動裝置、氣密箱、中心喉管、布料溜槽、爐內內部結構爐內內部結構系統工作簡圖：系統工作簡圖：二、問題描述二、問題描述2.2.42.2.4技術系統工作原理技術系統工作原理 上圖中中心喉管是料進入爐內的重要途徑，料從中心上圖中中心喉管是料進入爐內的重要途徑，料從中心喉管進入靠布料溜槽進行的環節布料，而布料溜槽的動作喉管進入靠布料溜槽進行的環節布料，而布料溜槽的動作主要靠傳動裝置來完成，氮氣進入到氣密箱內主要是為傳主要靠傳動裝置來完成，氮氣

7、進入到氣密箱內主要是為傳動裝置起到冷卻作用，因布料溜槽一直在旋轉所以氣密箱動裝置起到冷卻作用，因布料溜槽一直在旋轉所以氣密箱和爐內是相通的。和爐內是相通的。二、問題描述二、問題描述2.32.3、問題表現及初步分析、問題表現及初步分析 2.3.12.3.1、問題發生的表現、問題發生的表現 在高爐運行的過程中，傳動裝置的溫度太高。 2.3.22.3.2、問題發生的條件、問題發生的條件 加入料以后高爐內煤氣溫度過高，長時間導致傳動裝置溫度高。 2.3.32.3.3、解決問題的初步做法或設想，效果如何？、解決問題的初步做法或設想，效果如何？ 開大手動閥門，進入氣密箱的氮氣流量，從而達到能夠冷卻到齒輪箱

8、元器件。 效果：可以達到齒輪箱元器件的冷卻效果，但是氮氣壓力太大，導致氮氣壓力進入到高爐內，影響到高爐煤氣的純度和質量。 2.3.42.3.4、解決問題的目標或期望、解決問題的目標或期望/ /目標要求及經濟效益目標要求及經濟效益 要求合理的調節氣密箱內部的N2，N2的量既要能滿足冷卻齒輪箱的效果，而且要求氣密箱的壓力不大于爐內壓力3Kpa.從而保證了高爐煤氣的質量。三、問題分析三、問題分析3.13.1、問題因果分析、問題因果分析 因果分析因果分析三、問題分析三、問題分析3.23.2、功能分析組件列、功能分析組件列 三、問題分析三、問題分析3.33.3、系統結構矩陣和功能模型、系統結構矩陣和功能

9、模型 結構矩陣：結構矩陣：無料鐘爐頂料流調節裝置，主要功能是調無料鐘爐頂料流調節裝置，主要功能是調節料流。節料流。 三、問題分析三、問題分析 功能模型：功能模型：無料鐘爐頂料流調節裝置，主要功能是調節料流。 四、問題求解四、問題求解4.14.1、技術矛盾分析與解決：、技術矛盾分析與解決： 4.1.14.1.1、技術矛盾定義、技術矛盾定義 技術矛盾：技術矛盾：料流調節裝置內的氮氣不能太大，太大會料流調節裝置內的氮氣不能太大，太大會引起氮氣進入到煤氣不純引起氮氣進入到煤氣不純4.1.24.1.2、查閱矛盾矩陣，查找創新原理、查閱矛盾矩陣，查找創新原理 根據矛盾矩陣得出矛盾方案根據矛盾矩陣得出矛盾方

10、案4.1.34.1.3、列出初步解決方案、列出初步解決方案 解決方案：解決方案：現為氮氣管道上安裝一檢測裝置和一閥門現為氮氣管道上安裝一檢測裝置和一閥門調節調節N2N2的流量。的流量。 方案缺點：方案缺點：當流量增加時，氮氣壓力增加，導致氮氣當流量增加時，氮氣壓力增加，導致氮氣進入到煤氣中，煤氣的含量不純。進入到煤氣中，煤氣的含量不純。四、問題求解四、問題求解4.1.44.1.4、無力矛盾定義、無力矛盾定義 1.1.氣密箱的冷卻效果，就要提高（氣密箱的冷卻效果，就要提高（N2N2）氮氣流量，）氮氣流量，要開大氮氣壓力調節閥。要開大氮氣壓力調節閥。 2.2.氮氣流量過大，壓力比爐內煤氣壓力的差值

11、太大，氮氣流量過大，壓力比爐內煤氣壓力的差值太大，會導致氮氣大量進入爐內和煤氣混合，影響會導致氮氣大量進入爐內和煤氣混合，影響COCO含量，使含量，使煤氣質量降低，也影響爐溫。煤氣質量降低，也影響爐溫。 3.3.提取物理矛盾：控制氮氣管道壓力調節閥的開度提取物理矛盾：控制氮氣管道壓力調節閥的開度 定義理想狀態：根據條件分離分析定義理想狀態：根據條件分離分析 通過壓力調節閥的開度控制，使氮氣的壓力和煤氣壓通過壓力調節閥的開度控制，使氮氣的壓力和煤氣壓力壓差范圍和閥門調節做自動化聯鎖控制，煤氣壓力降力壓差范圍和閥門調節做自動化聯鎖控制，煤氣壓力降低，氮氣壓力也降低，爐內壓力升高，氮氣壓力也升高，低

12、，氮氣壓力也降低，爐內壓力升高，氮氣壓力也升高，通過閥門自動調節即保證氣密箱冷卻保護，也確保煤氣通過閥門自動調節即保證氣密箱冷卻保護，也確保煤氣濃度達標。濃度達標。四、問題求解四、問題求解4.24.2、 物場分析與解決方案：物場分析與解決方案： 4.2.14.2.1、物場分析與建模、物場分析與建模四、問題求解四、問題求解4.2.24.2.2、查閱標準解法系統，找出可能解決問題、查閱標準解法系統，找出可能解決問題的標準的標準 根據磨損問題，根據標準解法，根據磨損問題，根據標準解法，S1S1、S2S2、S3S3引入物引入物質消除有害作用，得到方案質消除有害作用，得到方案1 1，增加自動調節閥裝置。

13、，增加自動調節閥裝置。4.2.34.2.3、列出標準解法的物場模型、列出標準解法的物場模型四、問題求解四、問題求解4.44.4、最終解決方案優化、最終解決方案優化 4.4.14.4.1、列出所得到創新解決方案并做出評價、列出所得到創新解決方案并做出評價 方案方案1 1：在氮氣管道上增加一臺壓力調節閥門，并增在氮氣管道上增加一臺壓力調節閥門，并增加一套氣密箱和爐內的差壓檢測裝置，根據差壓檢測裝加一套氣密箱和爐內的差壓檢測裝置，根據差壓檢測裝置來自動調節壓力調節閥，當氣密箱和爐內的差壓大于置來自動調節壓力調節閥，當氣密箱和爐內的差壓大于3kpa3kpa以上時，氮氣閥門自動關小，當氣密箱壓力小于爐以上時，氮氣閥門自動關小，當氣密箱壓力小于爐內壓力時，氮氣閥門自動開大。內壓力時，氮氣閥門自動開大。 方案方案2 2：使用原先的設備，使用閥門手動裝置來調節使用原先的設備，使用閥門手動裝置來調節氮氣壓力和流量。氮氣壓力和流量。 方案方案2 2只能調節氮氣的壓力或者氮氣的流量不能滿足工只能調節氮氣的壓力