CN105525053A - 一种探尺的控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种探尺的控制装置及方法,包括变频器、速度继电器和采集探尺主令信号的PLC控制器,速度继电器加装在电机的非驱动端并实时检测电机的实际转速,通过调整速度继电器的参数,使电机速度达到一定值时发出一个干触点信号给PLC控制器,PLC控制器经过处理后发送给变频器,变频器输出电机所需的电磁力矩。本发明提供的探尺控制方法在高炉内匀速下降,避免了探尺下放过程中速度过快造成的栽锤、倒垂、歪锤对料面的误判,而且本发明中通过调试后基本达到免维护程度,大大降低了维护成本,且操作方便,保证了正常生产。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炉内料位的测量领域。具体地说,就是一种利用变频器如何精确控制测量炉内料位的方法。
背景技术
现在的高炉冶炼,其炉内矿料的高度是通过探尺来测量的。每座高炉根据大小不同所需探尺的数量也不同,最少有两个,最多有四个。随着技术的发展,有的用雷达探尺,但是雷达探尺容易受到干扰,而且价格较贵,所以目前还是用机械探尺较多。为了节能,探尺的拖动一般用直流电机或交流电机拖动,其控制方式也就是直流或交流两种控制方式。由于直流电机的维护量大和维护困难,目前大部分的探尺电机都采用交流电机进行拖动,其控制***采用变频器控制。
机械探尺由重锤、链条和钢绳相连缠绕在卷筒上,而重锤和链条较重(一般有60~120kg),要想控制探尺的稳定运行,就必须使电机的电磁力矩T电机、滑轮等的摩擦阻力矩T阻力、重锤的重力矩T重锤和链条钢绳的重力矩T链条之间达到平衡。
无论用那种控制方式,探尺都应具有提尺和放尺功能。提尺控制比较容易,只要控制装置的容量选择适当,其T电机>T阻力+T重锤+T链条,探尺电机就可以将重锤拖起来,直至到达预定位置。而放探尺不同于提探尺,在探尺下放过程中,随着重锤的下降越来越深,钢绳的重量将不能被忽略,其T电机+T阻力<T重锤+T链条,即重锤将加速度向下运行,如果不加以控制,重锤到达料面时就会出现栽锤或倒锤、歪锤。因此需要探尺在放尺操作过程中,重锤在到达料面时不能栽锤、倒锤或歪锤,出现栽锤、倒锤或歪锤都不能正确反映炉内料面的真实高度。
发明内容
本发明提供一种探尺的控制方法,该方法能够使探尺在下放过程中匀速运行,在到达料面后对料面进行实时监测,克服了传统探尺在下放的情况下,由于重锤和钢绳的综合力矩逐渐变大而电机电磁力矩的恒定不变造成的加速下降,在到达料面时所产生的冲击使重锤的状态形成栽锤、倒垂或歪锤,从而造成对料面检测的错误,造成高炉布料和加料的误判,最终影响高炉炉况。
本发明的技术方案是:一种探尺的控制装置,包括变频器、速度继电器和采集探尺主令信号的PLC控制器,速度继电器加装在电机的非驱动端并实时检测电机的实际转速,通过调整速度继电器的参数,使电机速度达到一定值时发出一个干触点信号给PLC控制器,PLC控制器经过处理后发送给变频器,变频器输出电机所需的电磁力矩。
一种探尺的控制方法,包括如下步骤,
S01、探尺控制装置有开关合闸,处于等待状态;
S02、当接收到探尺放尺指令后开抱闸;
S03、判断速度继电器检测到的探尺下放速度是否超速;如果超速,变频器根据PLC控制器的指令增加电机的电磁转矩,速度继电器继续实时检测探尺的下放速度,控制电机的电磁转矩变化;
S04、判断重锤是否达到料面,如果到达料面,即进行料面跟踪,然后执行步骤S05,否则继续跟踪;
S05、判断重锤是否到达料线,达到料线即提尺,同时判断提尺是否到位,到位就关抱闸并停止提尺。
上述探尺的控制方法在步骤S01前还包括对探尺放尺速度的调试,具体步骤为:将转换开关切换到本地,进行放尺运行;调整速度继电器的速度值,然后根据T电机+T阻力<T重锤+T链条对变频器进行参数设置,同时将速度继电器的检测信号通过PLC控制器处理后送入变频器,辅助调节变频器的参数配置,其中,T电机为电机的电磁力矩、T重锤为重锤的重力矩、T链条为链条和钢绳的重力矩、T阻力为摩擦力等的阻力矩。所述探尺下放过程中的超速调试还包括远程调试,本地调试结束后,将调速开关切换到远程调试。所述探尺放尺速度的调试方法还包括调试结果检验,带料时进行试生产匀速放尺和料面跟踪实验。
所述步骤S04中,重锤到达料面的判断依据为:T电机=T重锤+T链条+T钢绳-T料面支撑,其中,T料面支撑为料面的支撑力力矩。所述步骤S05中,提尺过程中的电机控制力矩为:T电机>T阻力+T重锤+T链条。所述变频器的控制模式选在V/f=C方式,根据变频器的功率选择制动电阻。
本发明有如下积极效果:本发明提供的探尺控制方法在高炉内匀速下降,避免了探尺下放过程中速度过快造成的栽锤、倒垂、歪锤对料面的误判,而且本发明中通过调试后基本达到免维护程度,大大降低了维护成本,且操作方便,保证了正常生产。本发明提供的探尺跟踪料面性能,可以对料面的实时进行检测,特别是探尺的探料面准确率达100%,探料精准度达到1cm,其稳定性、可靠性和抗扰动能力都得到很大提高,为各种高炉炉内料面的精准测量和高炉下料、布料提供了宝贵的经验,同时也为高炉冶炼等提供了技术支撑。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的探尺控制***结构框图;
图2是本发明具体实施方式的探尺的控制方法流程图;
图3是本发明具体实施方式的探尺变频器控制原理图;
图4是本发明具体实施方式的探尺操作回路原理图;
图5是本发明具体实施方式的探尺电机机械特性曲线图;
图6是本发明具体实施方式的机械探尺结构简图;
图7是本发明具体实施方式的探尺正常探料示意图;
图8是本发明具体实施方式的探尺栽锤情况示意图;
图9是本发明具体实施方式的探尺倒垂情况示意图;
图10是本发明具体实施方式的探尺歪锤情况示意图;
图11是本发明具体实施方式的探尺现场调试方法示意图;
其中,1、速度继电器,2、制动器,3、电机,4、联轴器,5、减速机,6、卷筒,7、主令。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等,作进一步详细的说明,以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
一种探尺的控制装置,包括变频器、速度继电器和采集探尺主令信号的PLC控制器,速度继电器加装在电机的非驱动端并实时检测电机的实际转速,通过调整速度继电器的参数,使电机速度达到一定值时发出一个干触点信号给PLC控制器,PLC控制器经过处理后发送给变频器,变频器输出电机所需的电磁力矩。
一种探尺的控制方法,包括如下步骤,
S01、探尺控制装置有开关合闸,处于等待状态;
S02、当接收到探尺放尺指令后开抱闸;
S03、判断速度继电器检测到的探尺下放速度是否超速;如果超速,变频器根据PLC控制器的指令增加电机的电磁转矩,速度继电器继续实时检测探尺的下放速度,控制电机的电磁转矩变化;
S04、判断重锤是否达到料面,如果到达料面,即进行料面跟踪,然后执行步骤S05,否则继续跟踪;
S05、判断重锤是否到达料线,达到料线即提尺,同时判断提尺是否到位,到位就关抱闸并停止提尺。
上述探尺的控制方法在步骤S01前还包括对探尺放尺速度的调试,具体步骤为:将转换开关切换到本地,进行放尺运行;调整速度继电器的速度值,然后根据T电机+T阻力<T重锤+T链条对变频器进行参数设置,同时将速度继电器的检测信号通过PLC控制器处理后送入变频器,辅助调节变频器的参数配置,其中,T电机为电机的电磁力矩、T重锤为重锤的重力矩、T链条为链条和钢绳的重力矩、T阻力为摩擦力等的阻力矩。所述探尺下放过程中的超速调试还包括远程调试,本地调试结束后,将调速开关切换到远程调试。所述探尺放尺速度的调试方法还包括调试结果检验,带料时进行试生产匀速放尺和料面跟踪实验。
所述步骤S04中,重锤到达料面的判断依据为:T电机=T重锤+T链条+T钢绳-T料面支撑,其中,T料面支撑为料面的支撑力力矩。所述步骤S05中,提尺过程中的电机控制力矩为:T电机>T阻力+T重锤+T链条。所述变频器的控制模式选在V/f=C方式,根据变频器的功率选择制动电阻。
本发明提供的探尺的控制装置,如图1所示,该***包括:变频器、速度继电器和采集探尺主令信号的PLC控制器,***中的速度继电器实时检测探尺在放尺时电机的实际转速,通过调整速度继电器,使其在速度达到某值时发出一个干触点信号给PLC控制器(ProgrammableLogicController,可编程序逻辑控制器),PLC控制器经过处理后传给变频器,变频器据此给出探尺所需的电磁力矩,使探尺平稳顺畅地下放到料面。速度继电器设置在电机的非驱动端,在电机上设置有制动器,减速机通过联轴器分别与电机和卷筒连接,卷筒另一端设有主令。
由图5中电机的机械特性曲线,探尺电机工作在恒转矩情况下,而负载是变转矩。为了在放尺过程中快速准确到达料面,并且在到达料面时能够精确测得料面的高度,必须使重锤在下放时,控制电机变频器的给定力矩要根据下放速度的变化而变化。在探尺上的钢绳离开卷筒时,需要考虑钢绳的质量,以补偿探尺的力矩。探尺在下放过程中,采用力矩控制,匀速下放,这一过程中电机处于再生发电状态。
探尺采用变频电机传动,而变频器本身具有力矩控制和制动能力。恒力矩放重锤是为了方便跟随料面下降,给变频器设定的力矩小于重锤重量,当重锤接触到料层即不放绳子,料层下降,在重锤重力的影响下又能放绳子。但是探尺从炉顶下放时重力加速度使得锤子下降的速度十分快,为了保证重锤到达料面时,不仅无倒尺现象发生,而且钢丝绳一直保持有一定的张力而张紧,在电机的非驱动端加装一个速度继电器,通过检测电机的速度发送信号给PLC,然后由PLC经过处理后将信号送给变频器,再由变频器根据其情况对电机进行相应的控制,使得重锤能够平稳下放,直至安全到达料面,并且无倒垂、歪锤等发生。
根据力矩平衡关系,***中主要有电机的电磁力矩T电机、重锤的重力矩T重 锤、链条和钢绳的重力矩T链条、摩擦力等的阻力矩T阻力及重锤到达料面时料面的支撑力力矩T料面。
(1)提尺:根据T电机>T重锤+T链条+T阻力对变频器提尺进行参数设置即可将探尺提升到位。
(2)放尺:在重锤没到达料面时,根据T电机+T阻力<T重锤+T链条对变频器进行参数设置,同时将速度继电器的检测信号通过PLC处理后也送入变频器,然后进行参数配置;在重锤到达料面时,根据T电机=T重锤+T链条+T阻力-T料面,这样可以使重锤在下放过程中能均匀、顺畅、可控地到达料面。
变频器的控制模式选在V/f=C方式,根据变频器的制动力矩选择适当的制动电阻。
本发明涉及到的一种探尺的控制方法,该方法的控制流程图如图2所示,包括如下步骤:
步骤一、对控制柜送电,探尺处于准备状态。
步骤二、根据检测到的探尺的指令判断探尺的运行状态。探尺的指令分为提尺、放尺和料面跟踪。
该机械探尺的结构简图如图6所示;
即当提尺时,T电机>T阻力+T重锤+T链条时,其运行特性如图5所示;
当放尺时,T电机+T阻力=T重锤+T链条+T钢绳时,重锤匀速下放,在准确达到料面时,T电机=T重锤+T链条+T钢绳-T料面支撑时如图7所示,同时进行料面跟踪;
当T电机+T阻力=0.65(T重锤+T链条+T钢绳)重锤在加速下放时,重锤到达料面就出现栽锤如图8所示;
当重锤到达料面且T电机=0.75(T重锤+T链条+T钢绳-T料面支撑)时,重锤就出现倒锤如图9所示;
当重锤到达料面且T电机=0.85(T重锤+T链条+T钢绳-T料面支撑)时,重锤就出现歪锤如图10所示;
步骤三、接收探尺放尺指令后开抱闸;
步骤四、根据检测到的探尺下放速度是否超速;如果超速,变频器根据要求增加电磁转矩,使其恢复匀速下放;
步骤五、重锤匀速下放是否达到料面;
步骤六、到达料面即刻进行料面跟踪,同时判断是否到达料线,否则继续跟踪;
步骤七、达到料线即提尺,同时判断是否提到位,到位就关抱闸并停止提尺。所述探尺控制方法是在***能够调试放尺超速的基础上实施的,***调试放尺超速的检测方法为:步骤A.转换开关切到本地,进行放尺运行;步骤B.调整速度继电器的速度值;步骤C.放尺时进行超速调试;步骤D.带料时进行试生产匀速放尺和料面跟踪调试;步骤E.转换到远程进行调试,检测正常后进行正常生产。
根据以上的判据,在PLC和变频器中进行控制程序的编写和参数设置。实践证明,设备自运行以来,性能良好,稳定性、可靠性都得到了很大提高,测量准确率均达100%,完全满足生产和工艺的要求,且达到免维护的效果。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种探尺的控制装置,其特征在于,包括变频器、速度继电器和采集探尺主令信号的PLC控制器,速度继电器加装在电机的非驱动端并实时检测电机的实际转速,通过调整速度继电器的参数,使电机速度达到一定值时发出一个干触点信号给PLC控制器,PLC控制器经过处理后发送给变频器,变频器输出电机所需的电磁力矩。
2.根据权利要求1所述的探尺的控制方法,其特征在于,包括如下步骤,
S01、探尺控制装置有开关合闸,处于等待状态;
S02、当接收到探尺放尺指令后开抱闸;
S03、判断速度继电器检测到的探尺下放速度是否超速;如果超速,变频器根据PLC控制器的指令增加电机的电磁转矩,速度继电器继续实时检测探尺的下放速度,控制电机的电磁转矩变化;
S04、判断重锤是否达到料面,如果到达料面,即进行料面跟踪,然后执行步骤S05,否则继续跟踪;
S05、判断重锤是否到达料线,达到料线即提尺,同时判断提尺是否到位,到位就关抱闸并停止提尺。
3.根据权利要求2所述的探尺的控制方法,其特征在于,所述探尺的控制方法在步骤S01前还包括对探尺放尺速度的调试,具体步骤为:将转换开关切换到本地,进行放尺运行;调整速度继电器的速度值,然后根据T电机+T阻力<T重锤+T链条对变频器进行参数设置,同时将速度继电器的检测信号通过PLC控制器处理后送入变频器,辅助调节变频器的参数配置,其中,T电机为电机的电磁力矩、T重锤为重锤的重力矩、T链条为链条和钢绳的重力矩、T阻力为摩擦力的阻力矩。
4.根据权利要求3所述的探尺的控制方法,其特征在于,所述探尺下放过程中的超速调试还包括远程调试,本地调试结束后,将调速开关切换到远程调试。
5.根据权利要求4所述的探尺的控制方法,其特征在于,所述探尺放尺速度的调试方法还包括调试结果检验,带料时进行试生产匀速放尺和料面跟踪实验。
6.根据权利要求2所述的探尺的控制方法,其特征在于,所述步骤S04中,重锤到达料面的判断依据为:T电机=T重锤+T链条+T钢绳-T料面支撑,其中,T料面支撑为料面的支撑力力矩。
7.根据权利要求2所述的探尺的控制方法,其特征在于,所述步骤S05中,提尺过程中的电机控制力矩为:T电机>T阻力+T重锤+T链条。
8.根据权利要求2所述的探尺的控制方法,其特征在于,所述变频器的控制模式选在V/f=C方式,根据变频器的制动转矩的大小选择制动电阻。
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