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液压伺服比例系统在大型高炉布料控制过程中的应用

来源:www.ca800.com2006.05.30阅读 5023

        摘要:本文通过对现代化大型高炉精确布料的讨论,揭示了料流调节阀精度控制的重要性,并对大型高炉的料流调节阀控制现状、利用液压伺服比例系统控制料流调节阀的可行性和控制原理进行了详细的阐述,简单介绍了在大型高炉的实际应用的效果。
   关键词:高炉 布料 料流调节阀 液压伺服比例系统 PID调节 γ角
   一、 概述
   
   随着冶金工业的飞速发展,作为钢铁冶炼过程中的重要组成部分——炼铁炉也产生了几次大的变革。从100米3~300米3的小高炉发展到现在1750米3、3800米3甚至到4200米3大型高炉,从最初的双料钟炉顶到现在已经普遍使用的无料钟炉顶,无料钟炉顶的结构方式也分为串罐式和并罐式, 等等。现在的无料钟炉顶主要有BT型、PW型、SS型等几种形式。
   
   二、无料钟炉顶实现精确布料的原理
   
   现代化的高炉为了最大限度的提高冶炼效率,均采用了料流调节阀加

布料溜槽的控制方式来实现矿、焦在炉内的精确布料,料流调节阀和布料溜槽控制布料的原理如图一和图二所示。
 

液压伺服比例系统在大型高炉布料控制过程中的应用如图


   高炉炉料(烧结矿、球团矿或焦炭等)经过槽下配料工艺后先进入到炉顶的上料斗和下料斗,在高炉接到布料指令后,其下料斗的料流调节阀首先按工艺要求开到给定的开度(即γ角),这时炉料按一定的流量经布料滚筒后流到布料溜槽上,此时布料溜槽已经按工艺要求升到一定的倾动角度(即α角),同时布料溜槽还在水平面方向上进行着匀速旋转(即β角)。这样炉料就可以均匀的布到高炉的料面上了。
   
   从上面炉顶布料的基本控制原理可以看出,只要控制好α、β、γ三个角度,就可以把炉料按任意的形式布到炉内。一般来说高炉的布料方式有环形布料、扇形布料和定点布料等几种形式。最多使用的是环形布料,即一批料以不同的倾动角度布到炉内,形成以炉中心为圆心的数个圆环,使炉料均匀的布在炉内。根据环形布料的环数的多少还分为单环布料和多环布料,最常用的为一环到四环布料。如果在冶炼过程中出现炉内料面不均匀的情况,则可以利用扇形布料或定点布料来弥补。或者炉长根据炉况需要,为改善透气性、保护炉壁使其温度不致过热等等原因,也需要采用扇形或定点布料的方法来改善炉内炉料的分布状态。
   
   在炉顶布料控制中,下料斗料流调节阀的开度控制(即γ角的控制)是至关重要的,因为只有γ角控制的精确,才能有效地控制好下料的料流量,进而更准确的控制好每批料布料的厚度、环数及布料的起点和终点。
   
   三、料流调节阀的控制现状
   
   现在的无料钟高炉炉顶,其料流调节阀的控制基本有三种:
   
   1、 普通电机加齿轮减速机构来控制料流调节阀的开度。这种方式控制设备简单,但精度很难提高控制工程网版权所有,系统的动作时间也较长,不利于提高高炉生产的节奏。另外,齿轮减速机构中的机械间隙对γ角精度的影响也很难消除,因此在大型高炉上基本不使用这种控制方式。
   
   2、 使用伺服电机驱动料流调节阀。这种驱动方式能较好的保证γ角的精度,但驱动力矩受到一定的限制,另外其动作时间也比较长,不利于提高生产节奏,一般在450米3及以下的高炉上应用较多。
   
   3、 采用液压系统来驱动料流调节阀。这用方式最大的优点是驱动力矩较大,可以使系统的动作时间大幅缩短,另外其控制也比较简单,即使用两个常规的液控单向阀来控制液压缸的开度CONTROL ENGINEERING China版权所有,进而达到控制γ角开度的目的www.cechina.cn,如图三所示。一般大型高炉大都采用这种方式。
  

液压伺服比例系统在大型高炉布料控制过程中的应用如图

 
 1 换向阀 2 液控单向阀 3 单向节流阀 4油缸
   图三 普通液压系统控制料流阀的原理图
   
   

       但这种方式的缺点也很明显。其一是普通液压系统控制的液压缸,其推力受系统压力的影响比较大,容易形成冲击,对料流阀的寿命有着一定的影响;其次也是比较重要的控制工程网版权所有,就是其精度很难控制,这是因为料流阀在开到给定角度时,由于里面充满了炉料,必须要求一次到位而不能反复调节,而普通的液压系统是不能满足这种要求的。而利用液压缸一次定位的精度误差又比较大,一般在1.5~2.0度,有时竟达到2.5~3.5度。 这样的精度在高炉布大粒度料(例如20mm以上的烧结矿或焦炭)的时候可能影响不是太严重,但是在需要布小粒度料的时候,尤其是小于5mm的碎矿或碎焦时CONTROL ENGINEERING China版权所有,就很难控






























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