一種基于力矩檢測的料面探測控制裝置，由驅動卷揚機電機的直流調速器和控制器組成，其中卷揚機帶動鏈條下方的重錘探尺垂直運動卷揚機上設置有抱閘，卷揚機電機設置有旋轉編碼器，其中控制器包括起動停車模塊、恒速驅動模塊、自動跟蹤驅動模塊和切換模塊；控制方式為手動和自動兩種方式，在下放和提升重錘探尺時系統恒速運行，在測量料面時自動跟蹤驅動方式，并可通過切換模塊實現重錘探尺在不同工作模式之間的切換。本實用新型專利技術通過實時測量卷揚機電機的驅動力矩，并其反饋至控制器，且驅動力矩充分考慮了重錘探尺、鏈條和料面浮力作用所產生的力矩，可實現重錘探尺高精度的位置控制，并具有可靠穩定、結構簡單、現場操控方便等優點。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本技術應用于高溫固體料面的探測領域，特別是一種針對于高爐料內料面檢測的控制系統。
技術介紹
由于高爐內部是一個高溫、高壓和高粉塵氣體的惡劣工作環境，采用雷達或超聲波檢測固體料面都不是十分穩定，現在高爐中常采用機械式的物料探測裝置，它一般由重錘探尺、鐵鏈、卷揚機以及電氣控制柜組成，通過測量重錘探尺的位置實時得到固體料面的位置，在應用中要求重錘探尺能夠精確跟隨料面的位置。現有的重錘料位計常通過測量支架的支撐力得到重錘探尺在爐中的料面支持力，并反饋給卷揚機驅動系統來實現重錘探尺的上升及下降，控制系統結構復雜且重錘探尺位置控制不精確。
技術實現思路
本技術解決的技術問題是克服現有重錘探尺在高爐料面位置測量中控制系統結構復雜、控制精度不高等不足，提供一種基于力矩檢測的料面探測控制裝置，能夠穩定、可靠地控制卷揚機以及附屬設備，實現重錘探尺的準確測量，并減少控制環節，提高了系統的安全性。本技術的具體技術解決方案如下一種基于力矩檢測的料面探測控制裝置，由驅動卷揚機電機的直流調速器和控制器組成，其中卷揚機帶動鏈條下方的重錘探尺垂直運動，卷揚機上設置有抱閘，卷揚機電機設置有旋轉編碼器，其中控制器包括起動停車模塊、恒速驅動模塊、自動跟蹤驅動模塊和切換模塊；其中停車模塊包括抱閘開關單元，通過控制抱閘的開啟和閉合實現卷揚機的起停；恒速驅動模塊包括速度設定單元和旋轉編碼器反饋單元，直流調速器根據速度設定單元設定的速度值驅動卷揚機電機轉動，并根據旋轉編碼器反饋單元的反饋值進行恒速校正；自動跟蹤驅動模塊包括力矩設定單元和力矩比較單元,力矩比較單元比較實際力矩值和設定力矩值，并實時調節直流調速器輸出力矩使實際力矩值和設定力矩值相等；切換模塊包括力矩設定單元、力矩比較單元和延時單元，力矩比較單元比較實際力矩值和設定力矩值，經過延時器延時后驅動直流調速器在恒速驅動方式和自動跟蹤驅動方式之間切換。上述基于力矩檢測的料面探測控制裝置中延時驅動單元為延時繼電器。上述基于力矩檢測的料面探測控制裝置中實際力矩值為卷揚機電機為克服重錘探尺、鏈條和料面浮力作用所產生的力矩。本技術具有以下的有益效果I、本技術實時測量卷揚機電機的驅動力矩，并其反饋至控制器，通過比較實際驅動力矩和設定力矩的差值，驅動重錘探尺的上下移動，實現高精度的位置控制。2、本技術卷揚機電機的實際驅動力矩為重錘探尺、鏈條和料面浮力聯合作用所產生的力矩，考慮因素全面，確保了高精度的位置控制。3、本技術的切換模塊包括力矩設定單元、力矩比較單元和延時單元，避免了恒速驅動方式開啟時，抱閘打開瞬間引起的電機力矩突變而導致的恒速驅動方式向自動跟蹤驅動方式的誤切換，提高了測量的可靠性。4、本技術控制器的操作方式包括計算機自動方式和操作箱按鈕手動方式，方便了現場操控。5、本技術的重錘探尺在下放過程中采用恒速驅動的工作方式，能夠有效地避免因抱閘裝置打開不完全或傳動潤滑不夠而導致的下放困難的情況；在上升過程中采用恒速驅動的工作方式，當重錘降至最低限位時，強制將重錘提升，以免溫度過高將重錘熔化，提高了系統的可靠性。附圖說明圖I是本技術重錘探尺測量的基本工作原理；圖2是本技術料面探測控制裝置的組成示意圖；圖3是采用ABB公司的DCS800直流調速系統的compare和SR功能塊實現本技術自動跟蹤驅動模塊力矩輸出以及恒速控制向自動跟蹤驅動工作方式切換的基本原理。圖4是采用ABB公司的DCS800直流調速系統的MulDiv功能塊實現本技術力矩方向設定的基本原理。圖5是采用ABB公司的DCS800直流調速系統的ABS功能塊實現本技術速度顯示模塊的基本原理。圖中1 一控制裝置；2 —直流調速器；3 —卷揚機；4 一重錘探尺。具體實施方式以下結合附圖及實施例對本技術作進一步詳細的說明。重錘探尺料位計作為監視和控制高爐內料位情況的重要設備，被喻為高爐的“眼睛”，其控制的關鍵點在于準確地對料面進行跟蹤。要點有(1)保證下放的重錘探尺在下放過程中能夠均勻、順暢、可控的下放；(2)重錘探尺在下放到料面后，“浮”在料面上，重錘不倒不歪，隨著料面的下降自動平穩地跟隨料面下降，即一直“浮”在料面上，保持力矩的動平衡。同時使得重錘探尺隨料面下降而鏈條保持張緊，并保證重錘不會離開料面。(3)提升重錘探尺可控且穩定地快速提升。如圖I所示，探尺的控制過程可分為三種工作狀態提升，下放，料面跟蹤。下放和提升重錘探尺時系統在恒速控制方式下工作，測量料面時，系統在自動跟蹤驅動方式下工作。如圖2所示，本技術的料面探測控制裝置，由驅動卷揚機電機的直流調速器和控制器組成，卷揚機帶動鏈條下方的重錘探尺垂直運動，卷揚機上設置有抱閘，卷揚機電機設置有旋轉編碼器；控制器包括起動停車模塊、恒速驅動模塊、自動跟蹤驅動模塊和切換模塊。根據準確測量的要求，在下放和提升重錘時系統應恒速運行，而正常工作時應自動跟隨料面，通過切換調速系統的工作模式來實現。其中起動停車模塊包括抱閘開關單元，通過控制抱閘的開啟和閉合實現卷揚機的起停；恒速驅動模塊包括速度設定單元和旋轉編碼器反饋單元，直流調速器根據速度設定單元設定的速度值驅動卷揚機電機轉動，并根據旋轉編碼器反饋單元的反饋值進行恒速校正；自動跟蹤驅動模塊包括力矩設定單元和力矩比較單元，力矩比較單元比較實際力矩值和設定力矩值，并實時調節直流調速器輸出力矩使實際力矩值和設定力矩值相等；切換模塊包括力矩設定單元、力矩比較單元和延時單元，力矩比較單元比較實際力矩值和設定力矩值，經過延時器延時后驅動直流調速器在恒速驅動方式和自動跟蹤驅動方式之間切換。本技術料面探測控制裝置的工作步驟如下第一階段在收到起動信號后，起動停車模塊工作，控制抱閘開關打開，使重錘探尺根據設定好的速度勻速下放。在這個過程中，控制系統采用恒速驅動方式控制。第二階段當重錘到達料面后，切換模塊首先檢測電機力矩的變化，并與設定值進行比較，實現電機由恒速驅動方式到自動跟蹤驅動方式的切換；重錘探尺停止下放后，電機進入微張力(小電流)運行過程，自動跟蹤驅動模塊的力矩比較單元比較實際力矩值和設定力矩值，并實時調節直流調速器輸出力矩使實際力矩值和設定力矩值相等，使得電機用較小的張力提著重錘，在料面上保持動態平衡。由于鏈條自身較重，重錘在下放過程中，當鏈條離開卷揚機滾筒后，需考慮鏈條的重量，補償重錘的力矩，故在設定料面跟蹤力矩的時候需考慮鏈條的重量，故在平衡時Mg(重錘)+N(鏈條)-f (料面浮力)=T(張力)。當料面下·降時，f (料面浮力)減小，T(張力)增大，直到Mg(重錘)+N(鏈條)-f (料面浮力)=T(張力)達到新的平衡。這樣就實現了重錘探尺實時跟蹤料面的目的，直到到達所設定的最低料限。第三階段當料面檢測完畢后，收到提升信號或者到達所設定的最低料限時，通過切換模塊實現電機由自動跟蹤驅動方式到恒速驅動方式的切換，電機將快速將探尺重錘提到起始零點位置，以免重錘在每次向爐內布料時被礦石掩埋。這一過程電機處于恒速控制方式。本技術料面探測控制裝置，采用ABB公司DCS800直流調速器及控制器構成，控制方式為手動和自動兩種方式，手動方式為現場操作箱按鈕控制，自動方式為計算機上位操作，包括起動時起動力矩的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于力矩檢測的料面探測控制裝置，由驅動卷揚機電機的直流調速器和控制器組成，所述的卷揚機帶動鏈條下方的重錘探尺垂直運動，所述卷揚機上設置有抱閘，所述卷揚機電機設置有旋轉編碼器，其特征在于：所述的控制器包括起動停車模塊、恒速驅動模塊、自動跟蹤驅動模塊和切換模塊；所述的起動停車模塊包括抱閘開關單元，通過控制抱閘的開啟和閉合實現卷揚機的起停；所述恒速驅動模塊包括速度設定單元和旋轉編碼器反饋單元，直流調速器根據速度設定單元設定的速度值驅動卷揚機電機轉動，并根據旋轉編碼器反饋單元的反饋值進行恒速校正；所述的自動跟蹤驅動模塊包括力矩設定單元和力矩比較單元，力矩比較單元比較實際力矩值和設定力矩值，并實時調節直流調速器輸出力矩使實際力矩值和設定力矩值相等；所述的切換模塊包括力矩設定單元、力矩比較單元和延時單元，力矩比較單元比較實際力矩值和設定力矩值，經過延時器延時后驅動直流調速器在恒速驅動方式和自動跟蹤驅動方式之間切換。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李宏，趙煜，趙厚文，羅少波，錢沖山，
申請(專利權)人：昆明興三方電器科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：
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