高爐交流探尺控制方式的探討

（中冶華天工程技術有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

高爐交流探尺控制方式的探討

程長貴

（中冶華天工程技術有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

高爐交流探尺采用變頻器、編碼器、主令、PLC等控制設備，結合變頻器合理設置和PLC軟件編程，探討出了交流機械探尺傳動規律，能夠精確探測料位和良好的跟隨料面性能。

高爐；探尺；控制

1 高爐交流探尺概述

高爐探尺是保證高爐正常運行、穩定冶煉的重要設備，好比高爐的“眼睛”。高爐探尺一般采用探料尺在垂直方向周期性地從爐頂探測料面高度和爐料下降速度。當爐料低于設定料線高度時，上料系統開始裝料。機械式探料尺采用變頻器、編碼器、主令、PLC等控制設備。高爐探尺裝置一般設有三組機械探尺裝置，其中兩根探尺裝置的提升高度為0～6m；另一根探尺裝置的提升高度為0～24m，三組探尺相隔一定角度。探尺安裝在高爐外封板上，探尺由卷筒和傳動裝置集裝在一起，形成一個緊湊的整體。內裝速度傳感器和位置傳感器，由交流電動機驅動，設有自動和手動兩種工作方式。機械探尺性能見表1。

2 傳統高爐交流探尺控制存在的問題

高爐探尺作為對高爐爐內物料料面觀察與料面變化的檢測設備，其重要性不言而喻。由于機械探尺其負載的特殊性，加之高爐爐內高溫高壓的復雜工作環境，使得交流探尺大多存在探測料位不準和探尺不能準確實時跟蹤料位的問題，料位越深情況越嚴重，嚴重影響高爐生產。許多鋼鐵廠專門針對探尺進行專項改造，但依然無法達到理想的使用效果。如天鋼3200m3高爐爐頂探尺裝置，該探尺裝置采用交流變頻電機進行傳動，經常出現探測料面不準、造成亂繩、不跟隨料面等問題，經多次調整仍然不能正常工作，造成了高爐無法探料和正常給料，嚴重影響了整個高爐系統的正常穩定運行。最終沒有辦法只好改成了直流傳動的探尺裝置。

圖2 探尺的電氣傳動圖

3 新型高爐交流探尺控制方式

3.1 探尺的機械機構部分組成：

重錘、卷筒、減速機、驅動電機、電控齒輪箱等，見圖1。

3.2 探尺的電氣傳動圖

3.3 常規交流探尺控制方式1：

變頻器只做簡單的設置，如提尺采用速度控制，快到頂部時開始減速；放尺時采用恒轉矩方式，PLC系統只控制探尺的提尺和放尺信號。這種方式存在以下缺點：

3.3.1 開始放尺時，由于重力矩不夠，探尺放不下或者開始速度很慢；

3.3.2 轉矩控制放尺，探尺下放時的速度不穩定，由于重力矩越來越大，速度也就越來越快，容易造成探尺傾斜、埋尺、重錘脫落等現象；

3.3.3 探尺不跟隨料面下降，或者跟隨料面不及時。

3.4 常規交流探尺控制方式2：

變頻器按照探尺運動規律、負載特性、工藝要求設置，PLC系統只控制探尺的提尺和放尺信號。如提尺時變頻器采用速度控制，快到頂部時開始減速；放尺時開始倒送、到一定速度后采用恒轉矩方式、到料面時探尺再反提一下以免探尺傾斜、到料面后改變力矩以使探尺跟隨料面、隨著料面深度變化不斷改變力矩等設置，這種方式存在以下問題：

3.4.1 變頻器設置太復雜，普通技術人員難以掌握；

3.4.2 變頻器要設置的參數、設置的函數較多，有些參數相互關聯，難以調整；

3.4.3 如果機械特性發生變化，變頻器參數又要重新調整。

3.5 新型高爐交流探尺控制方式：

變頻器只做簡單的初始化參數設置即可，PLC系統按照探尺運動規律、負載特性、工藝要求進行軟件編程，這種方式的主要方法如下：

表1 機械探尺探尺主要技術性能

圖1 探尺的機械機構部分組成

3.5.1 提尺時，PLC發提尺信號，探尺恒速上升，探尺到零位時減速上升；

3.5.2 放尺時，PLC發放尺信號，變頻器反方向促使探尺可以下方，達到一定速度后改為恒力矩下降，但速度限制在一定的范圍內；

3.5.3 探尺到料面后，改變力矩以保持探尺不傾斜為準；同時啟用探尺跟隨料面的力矩調節函數，根據不同的料位自動修正有關參數，精確探測料位。

結語

實踐證明，不管探尺本身的機械特性如何變化，也不管爐內料位、壓力等其它因素怎樣改變，這種新型高爐交流探尺控制方式都能精確實時地探測到料位，經韶關2500m3高爐、土耳其ISDEMIR4# 3000m3高爐現場多次測定其精確度達到厘米以上，為確保高爐順利、穩定生產奠定了基礎。

[1]雷體新．武鋼4號高爐自動化控制系統[J]．煉鐵，2001（S2）．

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