[發明專利]高爐探尺控制系統及方法

有效

• 申請號: 201210164354.0
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102703629A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 馬智慧;周衛東;吳晨;陳海峰
• 申請（專利權）人: 中冶南方工程技術有限公司
• 主分類號: C21B7/00
• 分類號: C21B7/00;C21B7/24
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

技術領域

本發明屬于高爐爐頂系統控制領域，特別涉及高爐探尺控制系統及方法。

背景技術

探尺是用來檢測高爐內部礦石和焦炭的料面，供冶煉操作人員了解爐內料面情況和判斷爐況的關鍵設備，探尺的可靠運行是高爐順利運行的前提保障。當探尺料線下降至設定料線時，探尺自動提升至待機位，礦石或焦炭按照工藝設定的布料方式布入爐內，待布料完畢，探尺自待機位開始下放探測料面，探尺重錘探到料面后開始跟隨料面，待收到布料指令且料線下降至設定料線后，探尺提至待機位，如此循環。基于探尺的上述動作過程，對探尺的控制提出非常嚴格的要求：探尺的放尺過程一定要平穩，探尺在探測和跟隨料面過程中，不能出現倒尺和埋尺現象，否則，輕則影響料線數據，重則使重錘燒毀或鏈條燒斷，導致探尺無法正常探料。

目前，探尺的控制方式根據電氣控制系統分為以下三類：

（1）單純的機械抱閘式的探尺控制方式：傳統的高爐探尺單靠電機和抱閘來控制重錘的提升和下降，提尺時抱閘打開，同時電機正轉；放尺時抱閘打開，重錘憑借重力做自由下降，依靠速度繼電器或編碼器來判斷重錘下降速度，速度過大時關閉抱閘，然后再打開抱閘使重錘繼續下降。此種控制方式結構簡單，但其抱閘動作過于頻繁易損壞、重錘下降易超速、重錘易埋進料面、重錘易脫落等問題，成為影響高爐生產的頑疾。

（2）直流電機驅動的探尺控制方式：直流電機調速特性穩定，轉矩特性好，調試方便，能很好的完成對探尺的控制，但是直流電機價格昂貴，維護量大，影響了該控制方式的推廣應用。

（3）交流變頻矢量的探尺控制方式：隨著交流變頻矢量控制技術的成熟應用，國內外的大高爐大多采用交流異步電動機傳動，以矢量變頻器為核心控制單元的控制方式。提尺過程均采用了有速度反饋或無速度反饋的速度控制方法，放尺過程的控制方法有兩種：速度控制法和轉矩控制法，以電機電流為標志位的速度控制法在探尺捕捉料面容易產生誤判斷，影響到了探尺的控制效果，而轉矩控制法在探尺放尺的平穩性方面存在先天的不足，易造成探尺飛車故障。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種高爐探尺控制系統及方法，實現放尺過程的快速平穩，捕捉料面準確，跟隨料面實時，能應對塌料滑料坐料等異常爐況，確保探尺控制的快速性穩定性和安全性。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種高爐探尺控制方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1）速度控制模式：探尺放尺條件滿足時，變頻器切換至速度控制模式，采用速度閉環的方式控制勻速放尺，放尺速度設定為V_set1；

S2）實時判斷電機的轉矩電流是否發生突變，若電機轉矩電流發生突變減小，變頻器切換至轉矩控制模式；否則一直采用速度控制模式；

S3）轉矩控制模式：

3.1根據料面深度對探尺鏈條的重量進行補償，實時計算得到力矩設定值T_set1和T_set2，其中T_set1為防倒垂力矩，T_set2為浮尺力矩；

3.2在進入轉矩控制模式后，首先將力矩給定值設定為T_set1，作用時間為t₁用于拉直重錘和鏈條，隨后將力矩給定值設定為T_set2，探尺開始跟隨料面；

3.3在浮尺力矩T_set2的作用下，探尺隨料面下降，記錄料面深度，計算料面的下降速度；

3.4實時判斷料面的下降速度是否超速，若超速則回到S1）；

S4）實時判斷探尺是否到達設定料線且收到布料指令，若是則停止放尺，準備提尺；

S5）實時判斷探尺深度是否達到下極限，若是則停止放尺，準備提尺。

按上述方案，所述的步驟S1）放尺時，開制動器，發出放尺命令，電機經減速機和滾筒帶動探尺以速度V_set1勻速下放。

按上述方案，所述的步驟S4）通過PLC實時讀取絕對值編碼器的值并換算成探尺深度信息，根據換算的探尺深度信息判斷探尺是否到達設定料線。

按上述方案，所述的步驟3）中3.2的作用時間t₁取1秒。

按上述方案，所述的T_set1>重錘重量+下放的鏈條重量，下放的鏈條重量<T_set2<重錘重量+下放的鏈條重量。

一種高爐探尺控制系統，其特征在于：它包括：