（中冶華天工程技術(shù)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(zhǎng)貴

（中冶華天工程技術(shù)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(shè)備，結(jié)合變頻器合理設(shè)置和PLC軟件編程，探討出了交流機(jī)械探尺傳動(dòng)規(guī)律，能夠精確探測(cè)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(yùn)行、穩(wěn)定冶煉的重要設(shè)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(cè)料面高度和爐料下降速度。當(dāng)爐料低于設(shè)定料線高度時(shí)，上料系統(tǒng)開始裝料。機(jī)械式探料尺采用變頻器、編碼器、主令、PLC等控制設(shè)備。高爐探尺裝置一般設(shè)有三組機(jī)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(dòng)裝置集裝在一起，形成一個(gè)緊湊的整體。內(nèi)裝速度傳感器和位置傳感器，由交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式。機(jī)械探尺性能見表1。

2 傳統(tǒng)高爐交流探尺控制存在的問題

高爐探尺作為對(duì)高爐爐內(nèi)物料料面觀察與料面變化的檢測(cè)設(shè)備，其重要性不言而喻。由于機(jī)械探尺其負(fù)載的特殊性，加之高爐爐內(nèi)高溫高壓的復(fù)雜工作環(huán)境，使得交流探尺大多存在探測(cè)料位不準(zhǔn)和探尺不能準(zhǔn)確實(shí)時(shí)跟蹤料位的問題，料位越深情況越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)。許多鋼鐵廠專門針對(duì)探尺進(jìn)行專項(xiàng)改造，但依然無法達(dá)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(jī)進(jìn)行傳動(dòng)，經(jīng)常出現(xiàn)探測(cè)料面不準(zhǔn)、造成亂繩、不跟隨料面等問題，經(jīng)多次調(diào)整仍然不能正常工作，造成了高爐無法探料和正常給料，嚴(yán)重影響了整個(gè)高爐系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。最終沒有辦法只好改成了直流傳動(dòng)的探尺裝置。

圖2 探尺的電氣傳動(dòng)圖

3 新型高爐交流探尺控制方式

3.1 探尺的機(jī)械機(jī)構(gòu)部分組成：

重錘、卷筒、減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電控齒輪箱等，見圖1。

3.2 探尺的電氣傳動(dòng)圖

3.3 常規(guī)交流探尺控制方式1：

變頻器只做簡(jiǎn)單的設(shè)置，如提尺采用速度控制，快到頂部時(shí)開始減速；放尺時(shí)采用恒轉(zhuǎn)矩方式，PLC系統(tǒng)只控制探尺的提尺和放尺信號(hào)。這種方式存在以下缺點(diǎn)：

3.3.1 開始放尺時(shí)，由于重力矩不夠，探尺放不下或者開始速度很慢；

3.3.2 轉(zhuǎn)矩控制放尺，探尺下放時(shí)的速度不穩(wěn)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(xiàn)象；

3.3.3 探尺不跟隨料面下降，或者跟隨料面不及時(shí)。

3.4 常規(guī)交流探尺控制方式2：

變頻器按照探尺運(yùn)動(dòng)規(guī)律、負(fù)載特性、工藝要求設(shè)置，PLC系統(tǒng)只控制探尺的提尺和放尺信號(hào)。如提尺時(shí)變頻器采用速度控制，快到頂部時(shí)開始減速；放尺時(shí)開始倒送、到一定速度后采用恒轉(zhuǎn)矩方式、到料面時(shí)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(shè)置，這種方式存在以下問題：

3.4.1 變頻器設(shè)置太復(fù)雜，普通技術(shù)人員難以掌握；

3.4.2 變頻器要設(shè)置的參數(shù)、設(shè)置的函數(shù)較多，有些參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，難以調(diào)整；

3.4.3 如果機(jī)械特性發(fā)生變化，變頻器參數(shù)又要重新調(diào)整。

3.5 新型高爐交流探尺控制方式：

變頻器只做簡(jiǎn)單的初始化參數(shù)設(shè)置即可，PLC系統(tǒng)按照探尺運(yùn)動(dòng)規(guī)律、負(fù)載特性、工藝要求進(jìn)行軟件編程，這種方式的主要方法如下：

表1 機(jī)械探尺探尺主要技術(shù)性能

圖1 探尺的機(jī)械機(jī)構(gòu)部分組成

3.5.1 提尺時(shí)，PLC發(fā)提尺信號(hào)，探尺恒速上升，探尺到零位時(shí)減速上升；

3.5.2 放尺時(shí)，PLC發(fā)放尺信號(hào)，變頻器反方向促使探尺可以下方，達(dá)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(nèi)；

3.5.3 探尺到料面后，改變力矩以保持探尺不傾斜為準(zhǔn)；同時(shí)啟用探尺跟隨料面的力矩調(diào)節(jié)函數(shù)，根據(jù)不同的料位自動(dòng)修正有關(guān)參數(shù)，精確探測(cè)料位。

結(jié)語

實(shí)踐證明，不管探尺本身的機(jī)械特性如何變化，也不管爐內(nèi)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(shí)時(shí)地探測(cè)到料位，經(jīng)韶關(guān)2500m3高爐、土耳其ISDEMIR4# 3000m3高爐現(xiàn)場(chǎng)多次測(cè)定其精確度達(dá)到厘米以上，為確保高爐順利、穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

[1]雷體新．武鋼4號(hào)高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)[J]．煉鐵，2001（S2）．

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