液压伺服比例系统在大型高炉布料控制过程中的应用.docVIP

液压伺服比例系统在大型高炉布料控制过程中的应用 本文来自工控商务网：/ 摘要：本文对现代化大型高炉精确布料讨论，揭示了料流调节阀精度控制重要性，并对大型高炉料流调节阀控制现状、利用液压伺服比例系统控制料流调节阀可行性和控制原理进行了详细阐述，简单介绍了大型高炉实际应用效果。??　　一、?概述??　　?　　冶金工业飞速发展，作为钢铁冶炼过程中重要组成部分——炼铁炉也产生了几次大变革。从100米3~300米3小高炉发展到现1750米3、3800米3到4200米3大型高炉，从最初双料钟炉顶到现已经普遍使用无料钟炉顶，无料钟炉顶结构方式也分为串罐式和并罐式,?等等。现无料钟炉顶主要有BT型、PW型、SS型等几种形式。??　　?　　二、无料钟炉顶实现精确布料原理??　　?　　现代化高炉最大限度提高冶炼效率，均采用了料流调节阀加布料溜槽控制方式来实现矿、焦炉内精确布料，料流调节阀和布料溜槽控制布料原理。 ?　　高炉炉料（烧结矿、球团矿或焦炭等）槽下配料工艺后先进入到炉顶上料斗和下料斗，高炉接到布料指令后，其下料斗料流调节阀首先按工艺要求开到给定开度（即γ角），这时炉料按一定流量经布料滚筒后流到布料溜槽上，此时布料溜槽已经按工艺要求升到一定倾动角度（即α角），同时布料溜槽还水平面方向上进行着匀速旋转（即β角）。这样炉料就可以均匀布到高炉料面上了。??　　?　　从上面炉顶布料基本控制原理可以看出，控制好α、β、γ三个角度，就可以把炉料按任意形式布到炉内。一般来说高炉布料方式有环形布料、扇形布料和定点布料等几种形式。最多使用是环形布料，即一批料以不同倾动角度布到炉内，形成以炉中心为圆心数个圆环，使炉料均匀布炉内。环形布料环数多少还分为单环布料和多环布料，最常用为一环到四环布料。冶炼过程中出现炉内料面不均匀情况，则可以利用扇形布料或定点布料来弥补。炉长炉况需要，为改善透气性、保护炉壁使其温度不致过热等等原因，也需要采用扇形或定点布料方法来改善炉内炉料分布状态。??　　?　　炉顶布料控制中，下料斗料流调节阀开度控制（即γ角控制）是至关重要，γ角控制精确，才能有效控制好下料料流量，进而更准确控制好每批料布料厚度、环数及布料起点和终点。??　　?　　三、料流调节阀控制现状??　　?　　现无料钟高炉炉顶，其料流调节阀控制基本有三种：??　　?　　1、?普通电机加齿轮减速机构来控制料流调节阀开度。这种方式控制设备简单，但精度很难提高，系统动作时间也较长，不利于提高高炉生产节奏。另外，齿轮减速机构中机械间隙对γ角精度影响也很难消除，大型高炉上基本不使用这种控制方式。??　　?　　2、?使用伺服电机驱动料流调节阀。这种驱动方式能较好保证γ角精度，但驱动力矩受到一定限制，另外其动作时间也比较长，不利于提高生产节奏，一般450米3及以下高炉上应用较多。??　　?　　3、?采用液压系统来驱动料流调节阀。这用方式最大优点是驱动力矩较大，可以使系统动作时间大幅缩短，另外其控制也比较简单，用两个常规液控单向阀来控制液压缸开度，进而达到控制γ角开度目，如图三所示。一般大型高炉大都采用这种方式。??　　?　　但这种方式缺点也很明显。其一是普通液压系统控制液压缸，其推力受系统压力影响比较大，容易形成冲击，对料流阀寿命有着一定影响；其次也是比较重要，就是其精度很难控制，这是料流阀开到给定角度时，里面充满了炉料，必须要求一次到位而不能反复调节，而普通液压系统是不能满足这种要求。而利用液压缸一次定位精度误差又比较大，一般1.5~2.0度，竟达到2.5~3.5度。?这样精度高炉布大粒度料（例如20mm以上烧结矿或焦炭）时候可能影响太严重，需要布小粒度料时候，尤其是小于5mm碎矿或碎焦时，就很难控制无法控制了。??　　?　　四、利用液压伺服比例系统控制料流调节阀可行性??　　?　　鉴于以上原因，大型高炉上，能充分利用液压系统推力大、动作速度快特点，又能最大限度消除系统压力变化对推力影响，减小对机械系统冲击，同时把控制精度大幅提高，那是再理想了。??　　?　　基于以上思路，我们济钢一炼铁厂1#1750米3高炉上采用了液压伺服比例控制系统来代替原先普通液压系统控制料流调节阀，获了理想效果。??　　?　　五、液压伺服比例系统控制料流调节阀原理??　　?　?　　伺服比例阀自带集成放大器，可以连续调节伺服比例阀开度，这是与普通液控单向阀最大不同。伺服比例阀开度是连续可调，供给油缸油流量也是连续可调，这样就实现了对油缸速度、推力连续调节和控制。??　　?　　2、电气控制系统，采用了施耐德公司QUANTUM系列PLC控制系统，负责采集炉顶料流调节阀实际开度返回值（由自整角机或光电编码器检测转换成实际角度），接收炉顶控制系统发出γ