高爐雙油缸布料器控制原理及故障分析

姚振爽+汪曉潔+李娟

摘 要：高爐布料器設(shè)備運(yùn)行是否正常，對于高爐的正常生產(chǎn)運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。文章對某高爐礦布料器的液壓控制和自動化功能進(jìn)行了說明，介紹了該設(shè)備的操作及控制方式，并對PLC和多軸控制器之間的連鎖信號內(nèi)容作了詳細(xì)的說明，較為詳細(xì)地介紹了兩種比較常見的故障處理方法。該布料器的原理和功能，與傳統(tǒng)高爐的布料器有較大的差異，可作為同行參考。

關(guān)鍵詞：油缸；控制器；布料器

中圖分類號：TF321.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）33-0075-02

1 概述

高爐爐布料器可實(shí)現(xiàn)環(huán)形布料、扇形布料和定點(diǎn)布料等方式。不同的布料模式對改善高爐狀況，減少爐料粘結(jié)，控制煤氣流分布，提高煤氣利用率，作用重大。布料器運(yùn)動軌跡的控制是否良好，對爐況有重要的影響。

2 布料器控制硬件組成及控制原理

布料器控制系統(tǒng)是通過PLC（S7-400）和控制器，比例閥，油缸之間的控制信號的傳遞，按照設(shè)定的軌跡實(shí)現(xiàn)對油缸的驅(qū)動，完成布料器的環(huán)形布料，扇形布料和定點(diǎn)布料功能，使得布料器能滿足對礦石和煤布料的需求。布料器控制系統(tǒng)的設(shè)備包括2個(gè)獨(dú)立動作的油缸，垂直向分布，其中東西向?yàn)?#油缸，南北向?yàn)?#油缸，2個(gè)比例伺服閥和1個(gè)多軸控制器， 每個(gè)油缸有一個(gè)內(nèi)置的位置檢測傳感器，用來檢測油缸實(shí)施的位置，控制器有包含4個(gè)接口，其中2個(gè)15針的油缸位置反饋信號接口，一個(gè)25針比例閥控制信號和反饋信號接口，一個(gè)DP通訊接口。驅(qū)動油缸的比例閥信號包括一組工作電源，控制信號和反饋信號，比例閥接收控制器發(fā)出的控制信號同時(shí)將反饋信號給控制器。控制器同時(shí)接收油缸的位置信號，在控制器內(nèi)進(jìn)行對比，發(fā)出差值信號控制比例閥驅(qū)動油缸，使布料器按照設(shè)定的軌跡完成布料功能。

布料器控制有三種操作方式：

（1）現(xiàn)場控制箱實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場中控切換和打開、關(guān)閉按鈕組成。現(xiàn)場控制箱內(nèi)設(shè)有按鈕完成1#油缸和2#油缸前進(jìn)后退的控制。機(jī)旁功能可以實(shí)現(xiàn)油缸檢修和布料器水平、垂直方向的角度校正。

（2）中控手動（HMI MANUAL）遠(yuǎn)程可以實(shí)現(xiàn)油缸的泄壓操作，可以使布料器回到自由位置。

（3）中控自動。可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程三種方式布料。

多軸控制器與PLC通訊信號內(nèi)容如（表1）。

3 高爐布料器功能及特點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)環(huán)形布料、扇形布料和定點(diǎn)布料。其中環(huán)形布料可以選擇由外向里（out-in）或由里向外（in-out）進(jìn)行多檔布置，每檔布置一定的圈數(shù)，當(dāng)一檔布完后，降低角度至下一個(gè)檔位，再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)布料，如此反復(fù)，直至布置完全部檔位。扇形布料是指布料器在一定角度內(nèi)來回布料。定點(diǎn)布料是指將布料器固定在指定位置不動的一種布料方式。目前國內(nèi)高爐正常操作時(shí)使用環(huán)形布料方式較多。布料器主要的參數(shù)如下：

循環(huán)時(shí)間（CYCLE TIME）：即一個(gè)布料檔位料單從中心到邊緣再回到中心的時(shí)間。

各檔位布料厚度：相對值，根據(jù)循環(huán)時(shí)間和相對布料厚度計(jì)算出每個(gè)檔位上的布料時(shí)間。

旋轉(zhuǎn)速度：可設(shè)定0～8轉(zhuǎn)/分鐘。

傾角：布料器不同的檔位對應(yīng)不同傾角。

4 布料器報(bào)警及故障分析

對布料器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障及處理時(shí)間，直接影響爐子是否休風(fēng)，對前期的故障判斷及處理方法進(jìn)行總結(jié)分析如（表2）。

4.1 布料器啟動時(shí)報(bào)Contr Error故障

故障現(xiàn)象：當(dāng)布料器停止時(shí)1#油缸位置為-31.67mm，2#油缸為-8.5mm。當(dāng)液壓站停機(jī)后油缸位置1#油缸位置為22.49mm，2#油缸為-3.85mm，液壓站不停時(shí)油缸可以保持停機(jī)時(shí)的位置。當(dāng)液壓站停泵后，布料器因?yàn)闆]有壓力自然回到自由零位位置，此時(shí)控制器檢測到的油缸實(shí)際位置信號，已經(jīng)與停機(jī)時(shí)給定的指令位置不同。

故障原因：布料器啟動時(shí)的油缸位置于停機(jī)時(shí)的位置不同。

故障處理方法：采用在機(jī)旁操作和斷電復(fù)位后， 采用多次重新寫零后（目測曲柄在垂直位置），啟動成功。礦布料器的傾倒電磁閥未得電，需要在HMI畫面上將傾倒閥切換到自動模式。

4.2 布料器運(yùn)行過程報(bào)Valve Error故障

故障現(xiàn)象：礦布料器運(yùn)行到25度傾斜角，報(bào)比例閥故障，多次運(yùn)行后故障依舊。后采取將兩個(gè)油缸于曲柄脫開，對油缸的行程長度285mm確認(rèn)，后將兩個(gè)油缸全縮的位置列為零位，將油缸伸出165mm，把此位置寫為布料器的零位。在脫開曲柄的狀態(tài)，調(diào)試布料器的信號，不再報(bào)比例閥故障，可以實(shí)現(xiàn)全部功能布料。現(xiàn)場確認(rèn)礦布料器的4個(gè)傾倒電磁閥沒有得電，布料器可以機(jī)旁和遠(yuǎn)程工作，但到25度時(shí)報(bào)比例閥故障。

故障原因：傾倒閥Q247.1沒有輸出，經(jīng)過查看操作畫面，原因是在HMI畫面傾倒閥手動自動沒有切換，切換到自動模式后Q247.1有輸出，現(xiàn)場4個(gè)傾倒電磁閥得電，布料器正常工作到30度傾角。4個(gè)傾倒電磁閥不得電時(shí)，布料器可以實(shí)現(xiàn)小角度布料，但到大角度時(shí)因?yàn)閴毫Σ粔颍瑘?bào)比例閥故障（油缸反饋值于給定的值不同）。

故障處理方法：在HMI畫面傾倒閥切換到自動方式，使礦布料器的傾倒電磁閥得電。

5 結(jié)束語

通過布料器控制系統(tǒng)調(diào)試，對布料器油缸控制信號關(guān)系更清晰，并對調(diào)試過程中出現(xiàn)的控制信號故障進(jìn)行了歸納總結(jié)，提升技術(shù)人員對布料器控制故障后處理問題的能力和速度。對歐冶爐的穩(wěn)定生產(chǎn)有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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