專利名稱：一種高爐爐頂布料器復(fù)合液壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高爐爐頂布料器復(fù)合液壓控制系統(tǒng)，
用于高爐無料鐘爐頂布料過程的控制。
背景技術(shù)：
高爐爐頂布料器的控制是高爐布料系統(tǒng)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其控制精度直接影響到 高爐布料系統(tǒng)的布料精度。已有的布料器大都是采用簡單的集中液壓控制方法，即通過一 個閥控制三個液壓缸的動作，三個液壓缸內(nèi)的液壓油可以相互串動。這種控制方式下，布料 器的控制精度主要取決于安裝于托圈上的導(dǎo)輪與安裝于殼體上的導(dǎo)軌之間的間隙大小，因 此為了提高布料器的布料精度，目前主要通過調(diào)整較小的導(dǎo)軌與導(dǎo)輪間的間隙來實(shí)現(xiàn)，實(shí) 際上此方法很難保證布料的精度，由于導(dǎo)軌與導(dǎo)輪間的間隙減小，會增加機(jī)械加工及裝配 難度，提高制造成本，同時在高溫條件下還容易造成布料器卡死。另外，由于布料器下部載 荷存在偏載，導(dǎo)致液壓缸驅(qū)動下的布料器托圈始終處于交變受力狀態(tài)，加劇了導(dǎo)輪和導(dǎo)軌 間的沖擊和磨損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高爐爐頂布料器復(fù)合液壓控制系 統(tǒng)，該系統(tǒng)對三個液壓缸單獨(dú)進(jìn)行控制，具有控制精度高、同步誤差少、可靠性安全性好的 特點(diǎn)，適合高爐爐頂高精度布料的要求。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案 —種高爐爐頂布料器復(fù)合液壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括
至少三個用于控制液壓缸的單獨(dú)閉環(huán)控制回路，用于實(shí)現(xiàn)各液壓缸單獨(dú)位置閉環(huán) 控制及布料器運(yùn)動過程中三個液壓缸位置動態(tài)補(bǔ)償控制； 至少一個集中控制回路當(dāng)單獨(dú)閉環(huán)控制回路不能正常工作時，通過集中控制回 路控制三個液壓缸； 至少一個切換回路可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)閉環(huán)控制回路與集中控制回路之間的自動切換。 為了提高系統(tǒng)的可靠性與安全性，所述單獨(dú)閉環(huán)控制回路還包括相對應(yīng)的至少一
個安全保護(hù)模塊當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，進(jìn)行相應(yīng)的泄油和補(bǔ)油的工作。 本發(fā)明在投入控制時，首先進(jìn)行單獨(dú)閉環(huán)控制以實(shí)現(xiàn)精確的位置定位，從而保證
布料器布料角度的精確度；在此過程中，應(yīng)用同步控制策略實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制過程中的同步性，
避免三缸在閉環(huán)控制過程中的不同步造成的機(jī)械損壞。當(dāng)單獨(dú)閉環(huán)控制出現(xiàn)故障失效時，
檢測到的故障信號(位移、壓力等)作為切換信號，實(shí)現(xiàn)從單獨(dú)閉環(huán)控制模式自動切換為集
中控制模式，這種情況下三缸的位置精度靠機(jī)械導(dǎo)向來保證。在集中控制模式下，如果三缸
初始位置的同步誤差很大則需要單獨(dú)調(diào)節(jié)，通過關(guān)閉開啟對應(yīng)的電磁截止閥可以實(shí)現(xiàn)三個
油缸單獨(dú)動作，這樣可以減少三缸的同步誤差。
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本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) (1)使用該系統(tǒng)后，布料器的布料精度主要取決于液壓系統(tǒng)的控制精度，通過三缸 單獨(dú)的位置閉環(huán)控制保證油缸的停位精度，同時在閉環(huán)控制條件下采用同步控制策略使三 缸在調(diào)整過程中也保持同步，極大地提高了布料器的布料精度，避免了機(jī)械導(dǎo)向誤差影響 布料精度問題。 (2)通過單獨(dú)閉環(huán)控制可以適時調(diào)整三個油缸的位置，工作過程中保證托圈基本 處于水平狀態(tài)，減小了導(dǎo)輪與導(dǎo)軌間的沖擊和磨損。 (3)本發(fā)明提出了三缸閉環(huán)同步控制的方法，這樣提高了布料器的布料精度；與 此同時，為避免特殊情況下，三缸閉環(huán)同步控制失效造成液壓同步控制與機(jī)械導(dǎo)向發(fā)生干 涉，從而損壞機(jī)械設(shè)備。在該復(fù)合液壓控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了切換，通過檢測到的信號該回路還 可以自動在單獨(dú)閉環(huán)同步控制與集中控制的兩種控制模式下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而提高整個控制 系統(tǒng)的可靠性與安全性。


圖l為本發(fā)明的原理圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說明
如圖2所示 單獨(dú)閉環(huán)控制回路為三組第一組單獨(dú)閉環(huán)控制回路包括比例閥1_1的P 口通 過第一液控單向閥3-l連接至外部進(jìn)油管道，比例閥1-1的T 口連接至外部回油管道；比
例閥的A 口通過第二液控單向閥3-2后經(jīng)集成塊內(nèi)部油道連接至液壓缸7-1的無桿腔；比 例閥1-1的B 口通過第三液控單向閥3-3后經(jīng)集成塊內(nèi)部油道連接至液壓缸7-1的有桿 腔；比例閥1-1的P 口的壓力油通過比例閥換向后連通到比例閥A 口或B 口 ；控制器接收到 目標(biāo)命令信號以后通過閉環(huán)計(jì)算發(fā)出比例閥控制信號，從而實(shí)現(xiàn)比例閥的換向和閥開度控 制；通過比例閥的控制實(shí)現(xiàn)對液壓缸7-1無桿腔與有桿腔的動態(tài)補(bǔ)、排油，從而使得液壓缸 7-1達(dá)到并保持在目標(biāo)位置。 第二組單獨(dú)閉環(huán)控制回路包括比例閥1-2的P 口通過液控第一單向閥3-4連接 至外部進(jìn)油管道，比例閥1-2的T 口連接至外部回油管道；比例閥1-2的A 口通過第二液控 單向閥3-5后經(jīng)集成塊內(nèi)部油道連接至液壓缸7-2的無桿腔；比例閥1-2的B 口通過第三 液控單向閥3-6后經(jīng)集成塊內(nèi)部油道連接至液壓缸7-2的有桿腔； 第三組單獨(dú)閉環(huán)控制回路包括比例閥1-3的P 口通過第一液控單向閥3-7連接 至外部進(jìn)油管道，比例閥1-3的T 口連接至外部回油管道；比例閥1-3的A 口通過第二液控 單向閥3-8后經(jīng)集成塊內(nèi)部油道連接至液壓缸7-3的無桿腔；比例閥1-3的B 口通過第三 液控單向閥3-9后經(jīng)集成塊內(nèi)部油道連接至液壓缸7-3的有桿腔； 第二單獨(dú)閉環(huán)控制回路與第三單獨(dú)閉環(huán)控制回路的控制原理相同，在此不再復(fù) 述。 換向閥2的P 口、T 口分別連接至外部進(jìn)油管道和外部回油管道，B 口連接至所有液控單向閥3-l至3-9的控制油口 ；A 口連接至所有液控單向閥3-l至3-9的泄油口 ；當(dāng)需 要單獨(dú)閉環(huán)控制時，換向閥2工作，控制油口B有控制壓力，從而打開第一液控單向閥、第二 液控單向閥、第三液控單向閥。 集中控制回路包括大流量比例閥8的P 口與外部進(jìn)油管道相連，T 口與外部回油 管道相連；大流量比例閥8的A 口 、 B 口分別與截止電磁閥9的A 口 、 B 口閥側(cè)相連，截止電 磁閥9的A 口、B 口底板側(cè)分別與切換回路中切換用截止式電磁閥10-1、 10-2、 10-3的P 口、 T 口相連；切換用截止式電磁閥10-1、 10-2、 10-3的A 口是連通液壓缸的無桿腔，B 口連通液 壓缸的有桿腔。打開所有截止式電磁閥，換向閥2失電，關(guān)閉所有液控單向閥就實(shí)現(xiàn)了一個 比例閥8對三個液壓缸的集中控制。 切換回路包括有切換用截止式電磁閥10-l、10-2、10-3，可以通過換向切換其P 口與A 口、T 口與B 口的通斷，從而實(shí)現(xiàn)集中控制回路與單獨(dú)閉環(huán)控制回路的切換。
安全保護(hù)模塊包括三組第一組安全保護(hù)模塊包括單向閥4-l與4-2的出油B 口 相連，單向閥4-3與4-4的進(jìn)油口 A 口相連，單向閥4-1 、4-3的另一端連接至液壓缸7_1的 有桿腔，單向閥4-2、4-4的另一端連接至液壓缸7-1的無桿腔，單向閥4-l、4-2的B 口與單 向閥4-3、4-4的A 口之間還連接有安全閥5-l，安全閥5-l的T 口通過集成塊內(nèi)部油道連接 至外部回油管道。當(dāng)液壓缸7-1受到外界沖擊或其他故障原因使其有伸出或縮回的趨勢且 壓力大于安全壓力時，缸腔可以通過本模塊的單向閥及安全閥進(jìn)行溢流泄壓，同時液壓缸 的另外一腔可以通過對應(yīng)的單向閥進(jìn)行補(bǔ)油，避免吸空。 第二組安全保護(hù)模塊包括單向閥4-5與4-6的出油B 口相連，單向閥4_3與4_4 的進(jìn)油口 A 口相連，單向閥4-5、4-7的另一端連接至液壓缸7-1的有桿腔，單向閥4-6、4-8 的另一端連接至液壓缸7-2的無桿腔，單向閥4-5、4-6的B 口與單向閥4_7、4_8的A 口之 間還連接有安全閥5-2，安全閥5-2的T 口通過集成塊內(nèi)部油道連接至外部回油管道。
第三組安全保護(hù)模塊包括單向閥4-9與4-10的出油B 口相連，單向閥4_11與 4-12的進(jìn)油口 A 口相連，單向閥4-9、4-11的另一端連接至液壓缸7-3的有桿腔，單向閥 4-10、4-12的另一端連接至液壓缸7-3的無桿腔，單向閥4-9、4-10的B 口與單向閥4_11、 4-12的A 口之間還連接有安全閥5-3，安全閥5-3的T 口通過集成塊內(nèi)部油道連接至外部 回油管道。 正常工作時，集中控制回路不參與控制，這時保證切換回路將集中控制回路和三 個單獨(dú)控制回路完全切斷.這樣三個液壓缸由三組單獨(dú)閉環(huán)控制回路進(jìn)行單獨(dú)的位置閉 環(huán)控制，與此同時，通過三缸的閉環(huán)同步控制方法保證油缸在運(yùn)動過程中的同步，從而保證 布料器在布料過程中位置精度. 在布料過程中，如果三個油缸上的任何一個壓力傳感器6-1 6-6與位移傳感器 7-ll、7-22或7-33出現(xiàn)異常，也就是超過了一定的誤差，就會產(chǎn)生一個同步誤差故障或者 油路其他故障信號；當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到這個信號時，系統(tǒng)自動打開切換回路中的切換用截 止式電磁閥10-1 10-3，同時關(guān)閉單獨(dú)閉環(huán)控制回路，使三組單獨(dú)閉環(huán)控制回路與集中控 制回路隔離開，與此同時啟動集中控制回路。大流量比例閥集中控制三個油缸動作，此時僅 有一個油缸參與位置閉環(huán)控制，三個油缸的同步由機(jī)械導(dǎo)向來實(shí)現(xiàn).這樣，如果整個布料 系統(tǒng)任何一個油缸出現(xiàn)了位置與壓力的異常，出于安全保證，液壓系統(tǒng)自動切換為集中控 制回路，使三個油缸的油路能夠相互連通，讓油液壓力可以自適應(yīng)平衡，從而避免由于油缸
5或機(jī)械機(jī)構(gòu)等的相互干涉造成系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的破壞。通過集中控制回路與切換回路保證了
整個系統(tǒng)的可靠性與安全性，為布料控制系統(tǒng)的安全生產(chǎn)與維護(hù)提供了保障. 另外，在集中控制回路工作時，當(dāng)某個油缸有較大的位移偏差時，可以啟動集中控
制回路和對應(yīng)的電磁截止閥通斷控制，對單個油缸進(jìn)行位移糾偏，從而最大限度保證三缸同步。 此外，在布料的任何環(huán)節(jié)中如果油缸內(nèi)的油壓因?yàn)楦鞣N原因發(fā)生超壓或吸空的現(xiàn) 象時，安全保護(hù)模塊可以對油缸進(jìn)行泄油與補(bǔ)油動作，起到安全保護(hù)的作用，是整個系統(tǒng)更 加可靠安全。 本發(fā)明使用的比例閥也可以用伺服閥替代，類似這種變換都落在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種高爐爐頂布料器復(fù)合液壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括控制各液壓缸的單獨(dú)閉環(huán)控制回路，用于實(shí)現(xiàn)各液壓缸單獨(dú)位置閉環(huán)控制及布料器運(yùn)動過程中三個液壓缸位置動態(tài)補(bǔ)償控制；至少一個集中控制回路當(dāng)單獨(dú)閉環(huán)控制回路不能正常工作時，通過集中控制回路控制三個液壓缸；至少一個切換回路可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)閉環(huán)控制回路與集中控制回路之間的自動切換。
2. 如權(quán)利要求1所述的高爐爐頂布料器復(fù)合液壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述單獨(dú)閉 環(huán)控制回路還包括相對應(yīng)的至少一個安全保護(hù)模塊當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，進(jìn)行相應(yīng)的 泄油和補(bǔ)油的工作。
3. 如權(quán)利要求2所述的高爐爐頂布料器復(fù)合液壓控制系統(tǒng)，其特征在于 所述單獨(dú)閉環(huán)控制回路包括比例閥P 口通過第一液控單向閥連接至外部進(jìn)油管道，比例閥T 口連接至外部回油管道；比例閥的A 口通過第二液控單向閥后經(jīng)集成塊內(nèi)部油道 連接至液壓缸的無桿腔；比例閥B 口通過第三液控單向閥后經(jīng)集成塊內(nèi)部油道連接至液壓 缸的有桿腔；換向閥的P 口、T 口分別連接至外部進(jìn)油管道和外部回油管道，B 口連接至控制油口 ；A 口連接至所有液控單向閥的泄油孔，當(dāng)需要單獨(dú)閉環(huán)控制時，換向閥工作，控制油口B有控制壓力，從而打開液控單向閥。
4. 如權(quán)利要求3所述的高爐爐頂布料器復(fù)合液壓控制系統(tǒng)，其特征在于 所述集中控制回路包括大流量比例閥和截止式電磁閥； 所述切換回路包括切換用截止式電磁閥；其中大流量比例閥的P 口與外部進(jìn)油管道相連，T 口與外部回油管道相連；大流量比例 閥的A 口 、 B 口分別與截止電磁閥的A 口 、 B 口閥側(cè)相連，截止電磁閥的A 口 、 B 口底板側(cè)分 別與切換回路中切換用截止式電磁閥的P 口、T 口相連；切換用截止式電磁閥的A 口連通液 壓缸的無桿腔，B 口連通液壓缸的有桿腔；
5. 如權(quán)利要求4所述的高爐爐頂布料器復(fù)合液壓控制系統(tǒng)，其特征在于 所述安全保護(hù)模塊包括兩個油口B相連的第一、第二單向閥，兩個油口A相連的第三、第四單向閥；第一單向閥與第三單向閥的A 口連接至液壓缸的有桿腔，第二單向閥與第四 單向閥的B 口連接至液壓缸的有桿腔，第二單向閥的B 口與第三單向閥A 口之間還連接有 安全閥，安全閥的T 口通過集成塊內(nèi)部油道連接至外部回油管道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高爐爐頂布料器復(fù)合液壓控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括控制各液壓缸的單獨(dú)閉環(huán)控制回路，用于實(shí)現(xiàn)各液壓缸單獨(dú)位置閉環(huán)控制及布料器運(yùn)動過程中三個液壓缸位置動態(tài)補(bǔ)償控制；至少一個集中控制回路當(dāng)單獨(dú)閉環(huán)控制回路不能正常工作時，通過集中控制回路控制三個液壓缸；至少一個切換回路可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)閉環(huán)控制回路與集中控制回路之間的自動切換。本發(fā)明不僅可以提高布料器油缸的停位精度，也可以保證布料器在變換角度過程中油缸的同步，從而提高高爐布料精度，同時通過采用復(fù)合控制使得整個控制系統(tǒng)的可靠性、安全性大大提高。
文檔編號F15B11/16GK101725581SQ20091019155
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者丁常紅, 劉勛, 吳衛(wèi), 李軍, 王勁松, 趙渭康, 鄭軍 申請人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司