本發(fā)明涉及高爐冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種爐頂探尺液壓控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

爐頂探尺主要應(yīng)用于高爐煉鐵時料位高低的檢測，由驅(qū)動裝置和料錘滾筒及速度控制單元組成。目前，在高爐煉鐵探尺系統(tǒng)中，普遍使用電動探尺，即由電動機帶動減速機驅(qū)動滾筒，從而使纏繞于滾筒上的鋼絲繩帶動料錘上下移動完成料位檢測，電動探尺采用變頻器控制速度的方式進行高爐料位的檢測。

然而，電動探尺需變頻器對電機進行矢量控制，存在以下缺陷：1、電動探尺調(diào)試?yán)щy。由于變頻器對電機的控制為矢量控制(矢量控制是將加載于定子的電流分解為兩個垂直矢量，即勵磁電流和轉(zhuǎn)子電流，并采用勵直流控制方式控制交流異步電動機)，調(diào)試參數(shù)有電壓、電流、力矩、轉(zhuǎn)速、定子參數(shù)、轉(zhuǎn)子參數(shù)、勵磁參數(shù)等多達上百個參數(shù)，調(diào)試控制非常困難；2、電動探尺使用不穩(wěn)定。矢量控制對負(fù)載力矩的變化較為敏感，實際使用過程中料錘屬于消耗件，其重量因燒毀浮動較大，料錘重量的變化將導(dǎo)致向下牽引力矩即負(fù)載的變化，同時傳動系統(tǒng)長時間運轉(zhuǎn)后其潤滑油的污染和齒輪磨損等也對負(fù)載產(chǎn)生影響，這都導(dǎo)致電動探尺使用不穩(wěn)定；3、鋼絲繩斷裂。電動探尺采用大速比減速機，其制動力矩較大且采用剛性制動，高速運轉(zhuǎn)下的制動容易導(dǎo)致鋼絲繩斷裂；4、電動探尺運行成本大。電動探尺減速機采用稀油潤滑，需稀油系統(tǒng)持續(xù)給減速機箱體內(nèi)注入稀油并將多余稀油回收，其使用過程中潤滑油和電能的消耗巨大；5、電動探尺投入大。電動探尺采用變頻調(diào)速器、調(diào)速電機、減速機并需稀油潤滑設(shè)備投入大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種成本低、調(diào)試方便、安全可靠、運行平穩(wěn)的爐頂探尺液壓控制裝置及方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種爐頂探尺液壓控制裝置，包括：

比例換向閥，其采用控制液壓流量來控制液壓馬達的正向、反向旋轉(zhuǎn)，制動與轉(zhuǎn)速；

液壓馬達，用于驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動，控制滾筒的轉(zhuǎn)向、制動與轉(zhuǎn)速；

滾筒，用于帶動料錘運動，進行高爐煉鐵時料位高低的測量和實時監(jiān)控，滾筒上還設(shè)有編碼器；

編碼器，用于測量所述滾筒的轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁郀t中控PLC；

高爐中控PLC，用于向比例換向閥發(fā)出指令信號。

進一步的，所述滾筒上纏繞鋼絲繩，鋼絲繩的末端連接料錘。

進一步的，在滾筒的外圓周面上設(shè)有鋼絲繩槽，所述鋼絲繩一端纏繞在鋼絲繩槽中，另一端連接料錘。

進一步的，所述鋼絲繩采用鏈條替代。

進一步的，所述滾筒通過滾筒軸與液壓馬達相連，編碼器設(shè)置在滾筒軸上。

進一步的，所述液壓馬達上設(shè)有提尺進油口A、制動進油口B和放尺進油口C；所述提尺進油口A和制動進油口B與比例換向閥相通，放尺進油口C與油箱相通。

一種控制所述爐頂探尺液壓控制裝置的方法，包括如下步驟，

S1：高爐中控PLC向比例換向閥發(fā)出放尺指令信號，爐頂探尺開始放尺；

S2：判斷編碼器檢測到的料錘下放速度是否超速，如果超速，比例換向閥根據(jù)高爐中控PLC的指令控制液壓油的流量，編碼器繼續(xù)實時檢測料錘的下放速度，控制比例換向閥液壓油的流量大??；

S3：判斷料錘是否達到料面，如果到達料面，向下牽引力消失，滾筒及液壓馬達停止轉(zhuǎn)動，料位檢測成功，然后執(zhí)行步驟S4，否則繼續(xù)跟蹤；

S4：高爐中控PLC向比例換向閥發(fā)出提尺指令信號，爐頂探尺開始提尺；

S5：判斷編碼器檢測到的料錘提尺速度是否超速，如果超速，比例換向閥根據(jù)高爐中控PLC的指令控制液壓油的流量，編碼器繼續(xù)實時檢測料錘的提尺速度，控制比例換向閥液壓油的流量大??；

S6：料錘到達待機位置后，高爐中控PLC向比例換向閥發(fā)出提尺指令信號斷開，進入待機狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明采用液壓馬達驅(qū)動滾筒，通過比例換向閥實現(xiàn)液壓馬達的正向、反向旋轉(zhuǎn)，制動及速度的控制，完成料錘的放尺、提尺及料位檢測動作，使用便捷、安全。通過采用比例換向閥的流量控制進行速度的控制，切斷了負(fù)載變化對速度的影響，使液壓探尺運行平穩(wěn)，且所采用的比例換向閥僅需調(diào)整兩個模擬量輸入?yún)?shù)，調(diào)試便捷；另外，本發(fā)明采用爐頂現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)替代變頻控制器、調(diào)速電機、減速機等原件，大大降低了探尺的運行及投入成本，且通過采用液壓柔性制動，減少鋼絲繩斷裂造成的設(shè)備損壞和事故。進一步的，爐頂液壓探尺采用比例換向閥、液壓馬達、編碼器和高爐中控PLC(高爐中控PLC為高爐既有設(shè)備)實現(xiàn)了閉環(huán)控制，通過編碼器將檢測到的滾筒的速度輸入到高爐中控PLC，高爐中控PLC根據(jù)速度輸入?yún)?shù)計算出輸出到比例換向閥的a、b端的數(shù)據(jù)，比例換向閥根據(jù)a、b端數(shù)據(jù)控制液壓油流量，液壓油流量大小控制液壓馬達的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)探尺速度的實時閉環(huán)控制，可提高控制精度。進一步的，全面利用料錘向下牽引省去了反向制動電能消耗，待機位無能量損耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明爐頂探尺液壓控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1為比例換向閥、2為液壓馬達、3為滾筒、4為編碼器、5為料錘、A為提尺進油口、B為制動進油口、C為放尺進油口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述：

參見圖1，一種爐頂探尺液壓控制裝置，包括：

比例換向閥1，其采用控制液壓流量來控制液壓馬達2的正向、反向旋轉(zhuǎn)，制動與轉(zhuǎn)速；

液壓馬達2，用于驅(qū)動滾筒3轉(zhuǎn)動，控制滾筒3的轉(zhuǎn)向、制動與轉(zhuǎn)速，所述滾筒3通過滾筒軸與液壓馬達2相連；所述液壓馬達2上設(shè)有提尺進油口A、制動進油口B和放尺進油口C；所述提尺進油口A和制動進油口B與比例換向閥1相通，放尺進油口C與油箱相通；

滾筒3，用于帶動料錘5運動，進行高爐煉鐵時料位高低的測量和實時監(jiān)控；在滾筒3的外圓周面上設(shè)有鋼絲繩槽，鋼絲繩一端纏繞在鋼絲繩槽中，另一端連接料錘5，滾筒3上還設(shè)有編碼器4；

編碼器4設(shè)置在滾筒3的滾筒軸上，用于測量所述滾筒3的轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁郀t中控PLC；

高爐中控PLC，用于向比例換向閥1發(fā)出指令信號。

一種控制所述爐頂探尺液壓控制裝置的方法，包括如下步驟，

S1：高爐中控PLC向比例換向閥1發(fā)出放尺指令信號，爐頂探尺開始放尺；

S2：判斷編碼器4檢測到的料錘5下放速度是否超速，如果超速，比例換向閥1根據(jù)高爐中控PLC的指令控制液壓油的流量，編碼器4繼續(xù)實時檢測料錘5的下放速度，控制比例換向閥1液壓油的流量大?。?/p>

S3：判斷料錘5是否達到料面，如果到達料面，向下牽引力消失，滾筒3及液壓馬達2停止轉(zhuǎn)動，料位檢測成功，然后執(zhí)行步驟S4，否則繼續(xù)跟蹤；

S4：高爐中控PLC向比例換向閥1發(fā)出提尺指令信號，爐頂探尺開始提尺；

S5：判斷編碼器4檢測到的料錘5提尺速度是否超速，如果超速，比例換向閥1根據(jù)高爐中控PLC的指令控制液壓油的流量，編碼器4繼續(xù)實時檢測料錘5的提尺速度，控制比例換向閥1液壓油的流量大小；

S6：料錘5到達待機位置后，高爐中控PLC向比例換向閥1發(fā)出提尺指令信號斷開，進入待機狀態(tài)。

工作原理：

放尺時，高爐中控PLC向比例換向閥1的比例電磁鐵a端輸入信號，壓力油通過P口經(jīng)過比例換向閥1進入制動進油口B，液壓馬達2的制動打開，料錘5在自重作用下帶動滾筒3及液壓馬達2轉(zhuǎn)動，此時液壓馬達2的放尺進油口C通過油箱吸油，提尺進油口A通過比例換向閥1回油，回油的流量通過高爐中控PLC向比例換向閥1比例電磁鐵a端的輸入信號來控制，通過控制提尺進油口A回油流量實現(xiàn)放尺速度的控制，當(dāng)料錘5接觸料面后，向下牽引力消失，滾筒3及液壓馬達2停止轉(zhuǎn)動，料位檢測成功。

料位實時檢測時，高爐中控PLC向比例換向閥1的比例電磁鐵a端繼續(xù)輸入信號，料錘5將跟隨料面完成實時監(jiān)測動作。到達設(shè)定位置后，比例電磁鐵a端的輸入信號斷開，提尺進油口A、制動進油口B油路被切斷，制動器制動，探尺停止實時檢測；

提尺時，高爐中控PLC向比例換向閥1的比例電磁鐵b端輸入信號，壓力油通過P口經(jīng)過比例換向閥1進入提尺進油口A和制動進油口B，液壓馬達2的制動打開，在提尺進油口A壓力油的作用下液壓馬達2及滾筒3反向轉(zhuǎn)動開始提尺，此時液壓油通過放尺進油口C回到油箱，提尺進油口A流量的控制由輸入比例電磁鐵b端的信號來控制，從而實現(xiàn)提尺速度的控制，到達待機位置后輸入比例電磁鐵b端的信號斷開，提尺進油口A、制動進油口B的油路被切斷，制動器制動探尺停止，進入待機。

爐頂探尺液壓控制裝置的閉環(huán)控制由比例換向閥1、液壓馬達2、編碼器4和高爐中控PLC組成(高爐中控PLC為高爐既有設(shè)備)，編碼器4將檢測到的滾筒3的速度輸入到高爐中控PLC，高爐中控PLC根據(jù)速度輸入?yún)?shù)計算出輸出到比例換向閥1的a、b端的數(shù)據(jù)，比例換向閥1根據(jù)a、b端數(shù)據(jù)控制液壓油流量，液壓油流量大小控制液壓馬達2的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)探尺速度的實時閉環(huán)控制。

綜上所述，本發(fā)明通過采用比例換向閥1進行方向和流量的控制，通過液壓馬達2驅(qū)動滾筒3實現(xiàn)料錘5的上下運動，完成了高爐煉鐵時料位的測量和實時監(jiān)控；進一步的，爐頂探尺液壓控制裝置采用了液壓驅(qū)動、流量速度控制、閉環(huán)系統(tǒng)等技術(shù)，具有低成本、調(diào)試便捷、運行平穩(wěn)、安全可靠、節(jié)省環(huán)保等特點。