高炉探尺变频自动控制的研究与应用

　　
　　[摘要]本文主要是对一种实用新型的变频自动控制高炉探尺的研究，属于炼铁区域的电气自动控制技术领域。
　　[关键字]自控系统；变频器；探尺；软件；
　　1.技术背景
　　传统的高炉探尺单靠电机和抱闸来控制重锤的提升和下降，提尺时抱闸打开同时电机正转；降尺时抱闸打开，重锤凭借重力做自由下降，依靠速度继电器判断重锤下降速度过大时关闭抱闸，然后再打开抱闸使重锤下降。此种控制方式虽然简单，但弊端也显而易见，一是机械抱闸装置频繁动作，容易损坏，二是速度继电器工作不稳定，容易造成重锤下降超速埋进料面，造成提尺过载故障，使重锤脱落。这样就会严重影响高炉的生产，使高炉修风停产。
　　2.技术特征
　　根据探尺不同的工作状况，改变变频器的力矩给定大小和方向，从而控制探尺工作于提尺、降尺、浮尺等相应运行状态。整个工作过程根据高炉冶炼的工艺要求，通过plc程序对变频器发出提尺、降尺、停止命令，由变频器控制探尺电机正转、反转、停止，从而带动机械部分实现探尺重锤的相应动作。该自动控制装置可与不同类型的plc控制系统如(西门子、施耐德等)、人机监控软件（如WINCC、Ifix、mp7等）配套使用，软件易于编程，无须对配套设施提出特殊要求。
　　该系统涉及到的探尺控制设备主要有变频控制柜、位置检测设备（包括主令控制器、编码器）、plc自动控制系统等。
　　3.工作原理
　　3.1控制方式
　　探尺的控制分为内控和外控两种（见图1控制结构图）。内控由变频器内部控制完成探尺电机正反转，此种方式一般用于调试和紧急情况下使用。外控由plc自动控制程序和变频器共同完成。外控可由两个操作地点完成操作，一为机旁，一为集中。机旁是纯手动操作，方便调试和现场定位。集中操作又分为手动和自动两种方式，用于正常生产时的系统控制。

高炉探尺变频自动控制的研究与应用插图一
　　3.2控制原理
　　根据生产工艺要求，探尺在每一罐布料结束后要自动下降探测料面，探到料面后跟随料面一起下降，到达设定料线后自动提尺至0米位置，等待下一次探测（见图2工作流程原理图）。
　　当控制系统发出降尺命令后，同时给定降尺频率，变频器发出反转输出，同时控制抱闸打开，下降6秒后（根据实际可调整），变频器的矢量控制产生的转矩方向自动由向下转为向上，用于抵消重锤重力，避免重锤作自由落体运动，防止重锤下陷进料面。当重锤降至料面后，变频器自动检测力矩变化，使向上力矩加大，扶正重锤，不让重锤倒在料面上。在料面下降时，重锤随料面一起下降，起到力矩动态浮标的作用。当控制系统发出提尺命令后，同时给定提尺频率，变频器发出正转输出，产生足够大的向上力矩，提升探尺至等待位置，抱闸闭合。

高炉探尺变频自动控制的研究与应用插图二
　　力矩的检测和改变依靠变频器内部参数设定实现，设定方法简单可靠，内部存储，断电保持。
　　4.总结
　　高炉探尺变频自动控制系统，是依靠变频器与plc自控系统的协同控制，较好的解决了原有探尺设计系统中存在的不足和使用过程中暴露的缺点。该自动控制系统具有控制灵活，操作方便、安全可靠、性能价格比高等优点。该系统针对单纯的机械抱闸式探尺故障率高、维护难度大等问题，提供了一种稳定、可靠、使用寿命长、易于维护的变频探尺。
　　参考文献
　　1.6SE70矢量控制使用大全西门子公司
　　2.变频器控制技术与应用姚锡禄福建科学技术出版社
　　