高爐爐頂探尺的雙閉環控制方法及系統技術方案

本發明專利技術提供一種高爐爐頂探尺的雙閉環控制方法，速度控制模式下放尺；實時判斷電機的轉矩電流是否發生突變，若電機轉矩電流發生突變減小，則變頻器切換至轉矩控制模式，否則一直采用速度控制模式；轉矩控制模式下扶尺和浮尺；當探尺到達設定料線并收到布料指令，或者探尺達到下極限，則停止放尺，準備提尺。本發明專利技術采用速度閉環控制的方式實現勻速放尺，通過切換放尺速度，探尺沖擊料面，避免倒垂；結合料面深度和鏈條的重量，采用實時修改防倒垂力矩和浮尺力矩設定值的變力矩控制的方式完成探尺防倒垂控制和跟隨料面控制，通過對速度的閉環檢測，判斷摩擦力的大小而調整浮尺力矩的作用大小，保證探尺不倒垂且實時跟隨料面。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于高爐爐頂系統控制領域，特別涉及高爐爐頂探尺的雙閉環控制方法及系統。
技術介紹
探尺是用來探尺高爐內部礦石和焦炭的料面實際位置的重要設備，它能夠準確探測料面，并在重錘到達料面后跟隨料面，從而提供準確而直觀的數據供冶煉操作人員準確了解爐內料面情況和爐況，以便很好地掌握布料時間和布料品種。因此，探尺的可靠運行是高爐順利運行的前提保障。基于探尺的上述動作過程，對探尺的控制提出非常嚴格的要求:探尺的放尺過程一定要平穩，探尺在探測和跟隨料面過程中，不能出現倒尺和埋尺現象。目前，探尺的主流控制方式為交流變頻矢量的探尺控制方式，放尺過程的探尺控制是整個探尺控制的核心，如何確保探尺平穩探測到料面，不倒垂，精確跟隨料面，并減小對探尺本身的機械沖擊，一直是探尺控制的重點和難點。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是:提供一種高爐爐頂探尺的雙閉環控制方法及系統，實現放尺過程的快速平穩，沖擊小，不倒垂，捕捉料面準確，克服摩擦擾動和鏈條重量補償以實時跟隨料面，實現對探尺的精確控制。本專利技術為解決上述技術問題所采取的技術方案為:一種高爐爐頂探尺的雙閉環控制方法，其特征在于:它包括以下步驟:S1、速度控制模式下放尺:在探尺滿足放尺條件時，變頻器切換至速度控制模式，當探尺重錘的深度小于深度設定值時，采用速度閉環的方式控制勻速放尺，速度設定為第一速度設定值Vsrtl，待探尺重錘的深度達到深度設定值，速度設定值設定為第二速度設定值Vsrt2;其中V set2<vsetl；S2、捕捉料面:開始放尺N秒后，實時判斷電機的轉矩電流是否發生突變，若電機轉矩電流發生突變減小，則變頻器切換至轉矩控制模式，否則一直采用速度控制模式；S3、轉矩控制模式下扶尺和浮尺: (I)根據料面深度對探尺鏈條的重量進行補償，實時計算得到力矩設定值Tsrtl和Tsrt2，其中Tsrtl為防倒垂力矩，T srt2為浮尺力矩；T srtl和T srt2滿足以下關系:Tsetl>重錘重量+下放的鏈條重量-摩擦阻力，下放的鏈條重量-摩擦阻力<Tset2<重錘重量+下放的鏈條重量-摩擦阻力；(2)在進入轉矩控制模式后，首先將力矩給定值設定為Tsrtl，作用時間為h，用于拉直重錘和鏈條，隨后將力矩給定值設定為Tsrt2，探尺開始跟隨料面；(3)在浮尺力矩Tsrt2的作用下，探尺隨料面下降，記錄料面深度，計算料面的下降速度，若探尺長時間沒有下降速度，則適當減小Tsrt2的作用力大小；待探尺開始下降后，將Tsrt2按照⑴中的公式恢復；(4)實時判斷料面的下降速度是否超過速度閾值，若超過則回到SI ;S4、當探尺到達設定料線并收到布料指令，或者探尺達到下極限，則停止放尺，準備提尺。按上述方法，所述的S2電機轉矩電流發生突變減小的標志為轉矩電流〈0.1OAo一種高爐爐頂探尺的雙閉環控制系統，其特征在于:它包括以下模塊:速度控制模式下放尺模塊，用于在探尺滿足放尺條件時，變頻器切換至速度控制模式，當探尺重錘的深度小于深度設定值時，采用速度閉環的方式控制勻速放尺，速度設定為第一速度設定值VsertI,待探尺重錘的深度達到深度設定值，速度設定值設定為第二速度設定值Vset2 ? 其中V set2 <Vsetl；捕捉料面模塊，用于開始放尺N秒后，實時判斷電機的轉矩電流是否發生突變，若電機轉矩電流發生突變減小，則變頻器切換至轉矩控制模式，否則一直采用速度控制模式；轉矩控制模式下扶尺和浮尺模塊，停止模塊，用于當探尺到達設定料線并收到布料指令，或者探尺達到下極限，則停止放尺，準備提尺；其中轉矩控制模式下扶尺和浮尺模塊包括:重量補償模塊，用于根據料面深度對探尺鏈條的重量進行補償，實時計算得到力矩設定值Tsrtl和T srt2，其中Tsrtl為防倒垂力矩，T srt2為浮尺力矩；T srtl和T srt2滿足以下關系:Tsetl>重錘重量+下放的鏈條重量-摩擦阻力，下放的鏈條重量-摩擦阻力<Tset2<重錘重量+下放的鏈條重量-摩擦阻力；跟隨模塊，用于在進入轉矩控制模式后，首先將力矩給定值設定為Tsrtl，作用時間為，用于拉直重錘和鏈條，隨后將力矩給定值設定為Tsrt2，探尺開始跟隨料面；力矩調整模塊，用于在浮尺力矩1；&的作用下，探尺隨料面下降，記錄料面深度，計算料面的下降速度，若探尺長時間沒有下降速度，則適當減小Tsrt2的作用力大小；待探尺開始下降后，將Tsrt2按照重量補償模塊中的公式恢復；速度控制模塊，用于實時判斷料面的下降速度是否超過速度閾值，若超過則回到速度控制模式下放尺模塊。按上述系統，所述的S2電機轉矩電流發生突變減小的標志為轉矩電流〈0.1OAo本專利技術的有益效果為:(1)采用速度閉環控制的方式實現勻速放尺，通過切換放尺速度，探尺沖擊料面，避免倒垂；(2)結合料面深度和鏈條的重量，采用實時修改防倒垂力矩和浮尺力矩設定值的變力矩控制的方式完成探尺防倒垂控制和跟隨料面控制，通過對速度的閉環檢測，判斷摩擦力的大小而調整浮尺力矩的作用大小，保證探尺不倒垂且實時跟隨料面。【附圖說明】圖1是本專利技術一實施例的裝置總體架構圖。圖2是本專利技術一實施例的控制方法流程圖。圖中，1:探尺重錘；2:探尺鏈條；3:探尺滾筒；4:減速機；5:聯軸器和制動器；6:變頻電機；7:絕對值編碼器；8:增量型編碼器；9:PLC控制器；10:矢量變頻器。【具體實施方式】下面結合具體實例和附圖對本專利技術做進一步說明。高爐探尺控制裝置，包括探尺重錘1、探尺鏈條2、探尺滾筒3、減速機4、聯軸器和制動器5、變頻電機6、絕對值編碼器7、增量型編碼器8、PLC控制器9和矢量變頻器10。變頻電機6的軸承經聯軸器和制動器5與減速機4機械相連，減速機4與探尺滾筒3同軸連接，探尺滾筒3通過探尺鏈條2連接探尺重錘1，變頻電機6與變頻器通過動力變頻電纜連接；增量型編碼器8與變頻電機6同軸連接，用以測量電機轉速，增量型編碼器8通過硬接線的方式連接到矢量變頻器10，以實現電機轉速的閉環控制；絕對值型編碼器7與減速機4同軸連接，絕對值編碼器7通過總線或硬接線連接到PLC控制器9，PLC控制器9讀取絕對值編碼器7的數據，計算得出探尺重錘I的實際深度；PLC控制器通過硬接線或總線連接到矢量變頻器8，可實時獲得矢量變頻器10的轉矩電流、輸出頻率等參數，可實時向矢量變頻器下發正轉、反轉指令、切換速度力矩模式指令，寫入速度和力矩的給定值，完成PLC控制器9和矢量變頻器10對探尺探頭I的控制。本實施例提供一種高爐爐頂探尺的雙閉環控制方法，包括以下步驟:S1、速度控制模式下放尺:在探尺滿足放尺條件時，變頻器切換至速度控制模式，當探尺重錘的深度小于深度設定值(本實施例取Im)時，采用速度閉環的方式控制勻速放尺，速度設定為第一速度設定值Vsrtl (取0.3m/s左右)，待探尺重錘的深度達到深度設定值，速度設定值設定為第二速度設定值Vset2 (取0.15m/s左右)；其中Vsrt2〈Vsrtl;S2、捕捉料面:開始放尺N秒(本實施例取5秒)后，實時判斷電機的轉矩電流是否發生突變，若電機轉矩電流發生突變減小(本實施例取:轉矩電流〈0.1OA為突變減小的標志)，則變頻器切換至轉矩控制模式，否則一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高爐爐頂探尺的雙閉環控制方法，其特征在于：它包括以下步驟：S1、速度控制模式下放尺：在探尺滿足放尺條件時，變頻器切換至速度控制模式，當探尺重錘的深度小于深度設定值時，采用速度閉環的方式控制勻速放尺，速度設定為第一速度設定值Vset1，待探尺重錘的深度達到深度設定值，速度設定值設定為第二速度設定值Vset2；其中Vset2<Vset1；S2、捕捉料面：開始放尺N秒后，實時判斷電機的轉矩電流是否發生突變，若電機轉矩電流發生突變減小，則變頻器切換至轉矩控制模式，否則一直采用速度控制模式；S3、轉矩控制模式下扶尺和浮尺：(1)根據料面深度對探尺鏈條的重量進行補償，實時計算得到力矩設定值Tset1和Tset2，其中Tset1為防倒垂力矩，Tset2為浮尺力矩；Tset1和Tset2滿足以下關系：Tset1>重錘重量+下放的鏈條重量?摩擦阻力，下放的鏈條重量?摩擦阻力<Tset2<重錘重量+下放的鏈條重量?摩擦阻力；(2)在進入轉矩控制模式后，首先將力矩給定值設定為Tset1，作用時間為t1，用于拉直重錘和鏈條，隨后將力矩給定值設定為Tset2，探尺開始跟隨料面；(3)在浮尺力矩Tset2的作用下，探尺隨料面下降，記錄料面深度，計算料面的下降速度，若探尺長時間沒有下降速度，則適當減小Tset2的作用力大小；待探尺開始下降后，將Tset2按照(1)中的公式恢復；(4)實時判斷料面的下降速度是否超過速度閾值，若超過則回到S1；S4、當探尺到達設定料線并收到布料指令，或者探尺達到下極限，則停止放尺，準備提尺。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬智慧，周衛東，任朝暉，陳海峰，
申請(專利權)人：中冶南方工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42