專利名稱：高爐探尺控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高爐爐頂系統(tǒng)控制領(lǐng)域，特別涉及高爐探尺控制裝置。
背景技術(shù)：
探尺是用來檢測高爐內(nèi)部礦石和焦炭的料面，供冶煉操作人員了解爐內(nèi)料面情況和判斷爐況的關(guān)鍵設(shè)備，探尺的可靠運(yùn)行是高爐順利運(yùn)行的前提保障。當(dāng)探尺料線下降至設(shè)定料線時，探尺自動提升至待機(jī)位，礦石或焦炭按照工藝設(shè)定的布料方式布入爐內(nèi)，待布料完畢，探尺自待機(jī)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(shè)定料線后，探尺提至待機(jī)位，如此循環(huán)?；谔匠叩纳鲜鰟幼鬟^程，對探尺的控制提出非常嚴(yán)格的要求探尺的放尺過程一定要平穩(wěn)，探尺在探測和跟隨料面過程中，不能出現(xiàn)倒尺和埋尺現(xiàn)象，否則，輕則影響料線數(shù)據(jù)，重則使重錘燒毀或鏈條燒斷，導(dǎo) 致探尺無法正常探料。目前，探尺的控制方式根據(jù)電氣控制系統(tǒng)分為以下三類(I)單純的機(jī)械抱閘式的探尺控制方式傳統(tǒng)的高爐探尺單靠電機(jī)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(jī)正轉(zhuǎn)；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(guān)閉抱閘，然后再打開抱閘使重錘繼續(xù)下降。此種控制方式結(jié)構(gòu)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(jìn)料面、重錘易脫落等問題，成為影響高爐生產(chǎn)的頑疾。(2)直流電機(jī)驅(qū)動的探尺控制方式直流電機(jī)調(diào)速特性穩(wěn)定，轉(zhuǎn)矩特性好，調(diào)試方便，能很好的完成對探尺的控制，但是直流電機(jī)價格昂貴，維護(hù)量大，影響了該控制方式的推廣應(yīng)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(shù)的成熟應(yīng)用，國內(nèi)外的大高爐大多采用交流異步電動機(jī)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(zhuǎn)矩控制法，以電機(jī)電流為標(biāo)志位的速度控制法在探尺捕捉料面容易產(chǎn)生誤判斷，影響到了探尺的控制效果，而轉(zhuǎn)矩控制法在探尺放尺的平穩(wěn)性方面存在先天的不足，易造成探尺飛車故障。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種高爐探尺控制裝置，實(shí)現(xiàn)放尺過程的快速平穩(wěn)，捕捉料面準(zhǔn)確，跟隨料面實(shí)時，能應(yīng)對塌料滑料坐料等異常爐況，確保探尺控制的快速性、穩(wěn)定性和安全性。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為一種高爐探尺控制裝置，其特征在于它包括探尺重錘、探尺鏈條、探尺滾筒、減速機(jī)、聯(lián)軸器及制動器、變頻電機(jī)、絕對值編碼器、增量型編碼器、控制器和矢量變頻器；其中變頻電機(jī)的軸承經(jīng)聯(lián)軸器及制動器與減速機(jī)機(jī)械連接，減速機(jī)與探尺滾筒同軸連接，探尺滾筒通過探尺鏈條連接探尺重錘；變頻電機(jī)與變頻器通過動力變頻電纜連接；增量型編碼器與變頻電機(jī)同軸連接用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，增量型編碼器通過硬接線的方式與矢量變頻器連接用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制；絕對值編碼器與減速機(jī)同軸連接，絕對值編碼器還通過總線或硬接線與控制器連接，控制器通過硬接線或總線與矢量變頻器連接。按上述方案，所述的控制器為PLC控制器。本實(shí)用新型的有益效果為I、采用速度閉環(huán)控制的方式實(shí)現(xiàn)勻速放尺，保證探尺的平穩(wěn)；·[0016]2、控制器實(shí)時獲得矢量變頻器的轉(zhuǎn)矩電流、輸出頻率等參數(shù)，可實(shí)時向矢量變頻器下發(fā)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)指令、切換速度力矩模式指令，寫入速度和力矩的給定值，完成控制器和矢量變頻器對探尺重錘的控制，采用電機(jī)轉(zhuǎn)矩電流突變法來精確捕捉料面；3、結(jié)合料面深度和鏈條的重量，采用實(shí)時修改防倒垂力矩和浮尺力矩設(shè)定值的變力矩控制的方式完成探尺防倒垂控制和跟隨料面控制，保證探尺不倒垂、實(shí)時跟隨料面；4、在探尺跟隨料面過程中，通過實(shí)時判斷料面的下降速度來判斷高爐是否發(fā)生塌料滑料坐料等異常狀況，當(dāng)下降速度過快時，及時將探尺從跟隨料面的力矩控制模式切換會速度閉環(huán)控制的勻速放尺模式，使得探尺繼續(xù)平穩(wěn)放尺、捕捉和跟隨料面，讓探尺可以應(yīng)對高爐異常爐況，防止探頭被埋。

圖I為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的控制流程圖。圖中，I :探尺重錘；2 :探尺鏈條；3 :探尺滾筒；4 :減速機(jī)；5 :聯(lián)軸器和制動器；6 變頻電機(jī)；7 :絕對值編碼器；8 :增量型編碼器；9 =PLC控制器；10 :矢量變頻器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖I、附圖2，通過具體實(shí)施例式進(jìn)行具體描述，但并不作為本實(shí)用新型做任何限制的依據(jù)。圖I為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，包括探尺重錘I、探尺鏈條2、探尺滾筒3、減速機(jī)4、聯(lián)軸器及制動器5、變頻電機(jī)6、絕對值編碼器7、增量型編碼器8、PLC控制器9和矢量變頻器10。變頻電機(jī)6的軸承經(jīng)聯(lián)軸器和制動器5與減速機(jī)4機(jī)械相連，減速機(jī)4與探尺滾筒3同軸連接，探尺滾筒3通過探尺鏈條2連接探尺重錘1，變頻電機(jī)6與變頻器通過動力變頻電纜連接；增量型編碼器8與變頻電機(jī)6同軸連接，用以測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，增量型編碼器8通過硬接線的方式連接到矢量變頻器10，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制；絕對值編碼器7與減速機(jī)4同軸連接，絕對值編碼器7通過總線或硬接線連接到PLC控制器9，PLC控制器9讀取絕對值編碼器7的數(shù)據(jù)，計(jì)算得出探尺重錘I的實(shí)際深度；PLC控制器通過硬接線或總線連接到矢量變頻器8，可實(shí)時獲得矢量變頻器10的轉(zhuǎn)矩電流、輸出頻率等參數(shù)，可實(shí)時向矢量變頻器下發(fā)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)指令、切換速度力矩模式指令，寫入速度和力矩的給定值，完成PLC控制器9和矢量變頻器10對探尺重錘I的控制。[0024]一種高爐探尺控制方法，如圖2所示，它包括以下步驟SI)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(huán)的方式控制勻速放尺，放尺速度設(shè)定為Vsrtl (取O. 3m/s左右);放尺時，開制動器，發(fā)出放尺命令，電機(jī)經(jīng)減速機(jī)和滾筒帶動探尺以速度Vsrtl勻速下放；S2)實(shí)時判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流是否發(fā)生突變，若電機(jī)轉(zhuǎn)矩電流發(fā)生突變減小，變頻器切換至轉(zhuǎn)矩控制模式；否則一直采用速度控制模式；S3)轉(zhuǎn)矩控制模式3. I根據(jù)料面深度對探尺鏈條的重量進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)時計(jì)算得到力矩設(shè)定值Tsrtl和Tsrt2，其中Tsrtl為防倒垂力矩，Tset2為浮尺力矩；Tsetl>重錘重量+下放的鏈條重量，下放的鏈條重量<Tset2〈重錘重量+下放的鏈條重量；3. 2在進(jìn)入轉(zhuǎn)矩控制模式后，首先將力矩給定值設(shè)定為Tsrtl，作用時間為h (取I·秒)用于拉直重錘和鏈條，隨后將力矩給定值設(shè)定為Tsrt2，探尺開始跟隨料面；3. 3在浮尺力矩Tsrt2的作用下，探尺隨料面下降，記錄料面深度，計(jì)算料面的下降速度；3. 4實(shí)時判斷料面的下降速度是否超速(速度超過O. 5m/s)，若超速則回到SI)；S4)通過PLC實(shí)時讀取絕對值編碼器的值并換算成探尺深度信息，實(shí)時判斷探尺是否到達(dá)設(shè)定料線且收到布料指令，若是則停止放尺，準(zhǔn)備提尺；S5)實(shí)時判斷探尺深度是否達(dá)到下極限(4m)，若是則停止放尺，準(zhǔn)備提尺。一種高爐探尺控制系統(tǒng)包括速度控制模塊，用于在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(huán)的方式控制勻速放尺；控制模式選擇模塊，用于實(shí)時判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流是否發(fā)生突變，若電機(jī)轉(zhuǎn)矩電流發(fā)生突變減小，選取轉(zhuǎn)矩控制模塊；否則一直采用速度控制模塊；轉(zhuǎn)矩控制模塊，包括力矩計(jì)算模塊、力矩設(shè)定模塊、料面下降速度計(jì)算模塊和超速判斷模塊；其中力矩計(jì)算模塊用于根據(jù)料面深度對探尺鏈條的重量進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)時計(jì)算得到力矩設(shè)定值Tsrtl和Tsrt2，其中Tsrtl為防倒垂力矩，Tsrt2為浮尺力矩；力矩設(shè)定模塊用于在進(jìn)入轉(zhuǎn)矩控制模式后，首先將力矩給定值設(shè)定為Tsrtl，作用時間為h用于拉直重錘和鏈條，隨后將力矩給定值設(shè)定為Tsrt2，探尺開始跟隨料面；料面下降速度計(jì)算模塊用于在浮尺力矩Tsrt2的作用下，探尺隨料面下降，記錄料面深度，計(jì)算料面的下降速度；超速判斷模塊用于實(shí)時判斷料面的下降速度是否超速，若超速則選擇速度控制模塊；設(shè)定料線判斷模塊，用于實(shí)時判斷探尺是否到達(dá)設(shè)定料線且收到布料指令，若是則停止放尺，準(zhǔn)備提尺；下極限判斷模塊，用于實(shí)時判斷探尺深度是否達(dá)到下極限，若是則停止放尺，準(zhǔn)備提尺。綜上，本實(shí)用新型提出的探尺控制方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)探尺放尺過程的平穩(wěn)性，捕捉料面的準(zhǔn)確性，跟隨料面實(shí)時性，能應(yīng)對塌料滑料坐料等異常爐況，可以很好滿足高爐正常生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種高爐探尺控制裝置，其特征在于它包括探尺重錘、探尺鏈條、探尺滾筒、減速機(jī)、聯(lián)軸器及制動器、變頻電機(jī)、絕對值編碼器、增量型編碼器、控制器和矢量變頻器； 其中變頻電機(jī)的軸承經(jīng)聯(lián)軸器及制動器與減速機(jī)機(jī)械連接，減速機(jī)與探尺滾筒同軸連接，探尺滾筒通過探尺鏈條連接探尺重錘； 變頻電機(jī)與變頻器通過動力變頻電纜連接； 增量型編碼器與變頻電機(jī)同軸連接用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，增量型編碼器通過硬接線的方式與矢量變頻器連接用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制； 絕對值編碼器與減速機(jī)同軸連接，絕對值編碼器還通過總線或硬接線與控制器連接，控制器通過硬接線或總線與矢量變頻器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐探尺控制裝置，其特征在于所述的控制器為PLC控制器。
專利摘要本實(shí)用新型提供高爐探尺控制裝置，包括探尺重錘、探尺鏈條、探尺滾筒、減速機(jī)、聯(lián)軸器及制動器、變頻電機(jī)、絕對值編碼器、增量型編碼器、控制器和矢量變頻器；變頻電機(jī)的軸承經(jīng)聯(lián)軸器及制動器與減速機(jī)機(jī)械連接，減速機(jī)與探尺滾筒同軸連接，探尺滾筒通過探尺鏈條連接探尺重錘；變頻電機(jī)與變頻器通過動力變頻電纜連接；增量型編碼器與變頻電機(jī)同軸連接用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，增量型編碼器通過硬接線與矢量變頻器連接；絕對值編碼器與減速機(jī)同軸連接，絕對值編碼器通過總線或硬接線與控制器連接，控制器通過硬接線或總線與矢量變頻器連接。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)放尺過程的快速平穩(wěn)，捕捉料面準(zhǔn)確，確保探尺控制的快速性、穩(wěn)定性和安全性。
文檔編號C21B7/24GK202717787SQ20122023748
公開日2013年2月6日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者馬智慧, 周衛(wèi)東, 吳晨, 陳海峰 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司