中國鑄造網(wǎng)訊，料流調(diào)節(jié)閥是湖南博長控股集團(tuán)有限公司冷鋼煉鐵廠無料鐘爐頂高爐的關(guān)鍵設(shè)備之一,對其控制效果的好壞直接影響高爐的穩(wěn)定運(yùn)行。由于料流調(diào)節(jié)閥其運(yùn)行速度要快、控制精度要求高,而傳統(tǒng)料流調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動和控制系統(tǒng)存在不少的問題,實(shí)現(xiàn)對料流調(diào)節(jié)閥的精確、可靠控制一直是一個難題。冷鋼高爐料流閥是在布料控制過程中的實(shí)際成功應(yīng)用的成果。

　　冷鋼對早期的料流調(diào)節(jié)閥的控制原理、控制效果及其存在的問題等進(jìn)行了分析和總結(jié)，并應(yīng)用了一種新型的由液壓伺服閥驅(qū)動的料流閥調(diào)節(jié)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)的構(gòu)成和控制原理，最后對兩種控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行了比較,新型料流調(diào)節(jié)閥具有優(yōu)點(diǎn)和控制效果。在現(xiàn)代化煉鐵生產(chǎn)中，冷鋼無料鐘爐頂上料系統(tǒng)在高爐上的應(yīng)用，提高了裝料方式的靈活性。在冷鋼煉鐵生產(chǎn)中，也已實(shí)現(xiàn)了多環(huán)布料，由于環(huán)形布料可自由選擇溜槽傾角和改變旋轉(zhuǎn)的速度，故可以在爐喉任一部位實(shí)現(xiàn)單、雙、多環(huán)布料，在布料過程中通過對溜槽傾角的改變，可以將焦炭和礦石布在距離高爐中心不同的部位上，達(dá)到調(diào)整爐內(nèi)邊緣或中心的煤氣分布，提高煤氣利用率，為高爐的順行提供了可的保障。

　　冷鋼高爐上料系統(tǒng)包括槽下、爐頂兩大系統(tǒng)，其中槽下系統(tǒng)主要完成原料(礦石、焦炭)的稱量和運(yùn)輸任務(wù)，爐頂系統(tǒng)完成原料在爐內(nèi)的均勻分布。原材料由料車從槽下送至爐頂受料斗，再由受料斗裝入料罐內(nèi)，當(dāng)在布料條件滿足時，罐內(nèi)的原材料經(jīng)料流調(diào)節(jié)閥、下密封閥、溜槽，按料單設(shè)定的布料溜槽傾動角度及溜槽旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，布入爐內(nèi)，當(dāng)罐內(nèi)的料布完后，冷鋼是以料流閥開的時間為依據(jù)，關(guān)好料流調(diào)節(jié)閥和下密封閥，探尺放尺，探測料面，完成一次布料過程。布料系統(tǒng)主要由柱塞閥、上密閥、上均壓閥、料流閥、下密閥、下均壓閥及傾動裝置和布料溜槽組成。

　　冷鋼無料鐘爐頂實(shí)現(xiàn)精確布料。冷鋼高爐采用了料流調(diào)節(jié)閥加布料溜槽的控制方式來實(shí)現(xiàn)礦、焦在爐內(nèi)的精確布料。在爐頂布料控制中，下料斗料流調(diào)節(jié)閥的開度控制是至關(guān)重要的，因?yàn)橹挥袑?shí)現(xiàn)精確控制，才能有效地控制好下料的料流量，進(jìn)而更準(zhǔn)確的控制好每批料布料的厚度、環(huán)數(shù)及布料的起點(diǎn)和終點(diǎn)。

　　冷鋼高爐料流調(diào)節(jié)閥開度改造前控制方法：為了能控制料流閥的開度，在料流閥油缸中間某位置上安裝接近開關(guān)，用電路來實(shí)現(xiàn)開度控制。

　　從冷鋼2003年第一座投產(chǎn)的1#高爐和2004年12月投產(chǎn)的2#爐，兩座高爐都是采用這種控制方法，很明顯這種控制方法存在很多缺點(diǎn)：1、料流閥開度控制很不準(zhǔn)確，誤差大。料流閥開度只能固定在某個角度，不能按料批進(jìn)行靈活調(diào)整。無法實(shí)現(xiàn)自動控制。2、料流閥開度調(diào)整極不方便，每次調(diào)整時，需要電工到爐頂去調(diào)整料流閥油缸的接近開關(guān)，并且調(diào)整很不精確。3、該電路電氣元件多，聯(lián)鎖多，電氣故障率很高，時常影響高爐下料，影響生產(chǎn)。由于料流閥開度不能準(zhǔn)確控制，爐料在爐內(nèi)的布料不能得到精準(zhǔn)控制，造成高爐產(chǎn)量上不去，爐況很難長期順行，嚴(yán)重制約著煉鐵的生產(chǎn)。

　　由于上面的原因，從2005年開始，通過冷鋼廣大科技人員的攻關(guān)，在料流閥油缸上加裝磁致伸縮位移傳感器，該傳感器能輸出4-20mA信號給PLC，通過PLC實(shí)現(xiàn)了料流閥的角度反饋和控制，從而淘汰了油缸中間加裝接近開關(guān)的控制方式，實(shí)現(xiàn)了通過PLC進(jìn)行控制。其基本原理是：料流閥打開卸料時，當(dāng)料流閥實(shí)際開度(通過磁致伸縮位移傳感器檢測得到)達(dá)到冷鋼設(shè)定的料流閥角度時，料流閥開電磁閥和料流控制閥電磁閥都斷電，油缸停在設(shè)定的角度位置。當(dāng)爐料卸完后，再次讓料流閥開電磁閥和料流控制閥電磁閥都得電，料流閥全開，在時間到時，關(guān)料流閥。這種方式最大的優(yōu)點(diǎn)是控制比原來的控制要簡單，其液控原理圖。

　　但這種方式的缺點(diǎn)也很明顯。其一是該液壓系統(tǒng)控制的液壓缸，其推力受系統(tǒng)壓力的影響比較大，容易形成沖擊，對料流閥的壽命有著一定的影響。其次就是料流閥的位置精度很難控制，原因是料流閥在開到給定角度時，由于料流閥在開的過程中閥口處就充滿了爐料，只能一次到位而不能調(diào)節(jié)。液壓缸一次定位的精度誤差比較大，一般有1.5-2.0度，有時竟大到2.5-3.5度的誤差。這樣的控制精度在高爐布大粒度料(例如20mm以上的燒結(jié)礦或焦炭)的時候可能影響不是太嚴(yán)重，但是在需要布小粒度料的時候，尤其是小于5mm的碎礦或碎焦時，就很難滿足工藝要求了。為了最大限度的消除系統(tǒng)壓力變化對推力的影響，減小液壓對機(jī)械系統(tǒng)的沖擊，同時把控制精度大幅提高，使料流閥開度控制更為準(zhǔn)確，今年以來，通過多次攻關(guān)，冷鋼大膽啟用國內(nèi)較為先進(jìn)的利用比例閥來控制料流閥的控制方法，并在5#爐獲得成功。

　　比例閥在冷鋼高爐料流閥上的成功應(yīng)用。比例閥通過自帶的集成放大器，可以連續(xù)的調(diào)節(jié)比例閥的開度，這是與前面普通的液控單向閥的最大不同。由于比例閥的開度是連續(xù)可調(diào)的，因此供給油缸的油的流量也是連續(xù)可調(diào)的，這樣就實(shí)現(xiàn)了對油缸的速度、推力的連續(xù)調(diào)節(jié)和控制。

　　冷鋼采用了西門子公司的PLC控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)采集爐頂料流閥的實(shí)際開度值(由磁致伸縮位移傳感器檢測轉(zhuǎn)換成實(shí)際角度)，接收爐頂控制系統(tǒng)發(fā)出的開度大小和動作指令。在經(jīng)過分析處理后，把開度指令轉(zhuǎn)換成4~20mA的電信號發(fā)給比例閥的集成放大器,用來控制比例閥的開度。當(dāng)西門子PLC輸出12mA時，料流閥處于停止?fàn)顟B(tài);PLC輸出16mA時，料流閥開,PLC輸出8mA時，料流閥關(guān)。這種控制方式的精度能達(dá)到0.8度左右。

　　其基本原理是：高爐接到下料指令時，PLC輸出16mA電流，比例閥線圈通入16mA電流，料流閥油缸打開卸料，當(dāng)料流閥實(shí)際開度(通過磁致伸縮位移傳感器檢測得到)達(dá)到我們設(shè)定的料流閥角度時，PLC輸出12mA電流，比例閥線圈通入12mA電流，料流閥立即處于停止?fàn)顟B(tài)，同時，料流控制閥電磁閥即液壓鎖斷電，油缸停在設(shè)定的角度位置。當(dāng)爐料卸完后，再次讓料流比例閥線圈通入16mA電流，同時，料流控制閥電磁閥即液壓鎖得電，料流閥油缸全開，全開到位時，料流比例閥線圈通入12mA電流，同時，料流控制閥電磁閥即液壓鎖失電，料流閥處于停止?fàn)顟B(tài)。在全開時間到時,再次讓料流比例閥線圈通入8mA電流，同時，料流控制閥電磁閥即液壓鎖得電，料流閥油缸關(guān)。由于我們把料流閥開度實(shí)際值與料流閥開度設(shè)定值之間進(jìn)行了角度糾正，其誤差不能大于正、負(fù)0.8度，這種控制方式基本能滿足冷鋼高爐的布料要求，但控制精度還不夠高，由于還沒有實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，還沒有實(shí)現(xiàn)對油缸的速度、推力的連續(xù)調(diào)節(jié)和控制，還存在一定缺陷。

　　冷鋼料流閥控制今后改進(jìn)方向和思路。為了使系統(tǒng)既能有較大的推力和快速性，又能夠達(dá)到理想的準(zhǔn)確度，冷鋼的目標(biāo)是料流閥在控制方式上采用開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結(jié)合的方法，以期實(shí)現(xiàn)對油缸的速度、推力的連續(xù)調(diào)節(jié)和控制。需要注意的是，由于液壓伺服比例系統(tǒng)本身具有較高的放大系數(shù)，另外還有機(jī)械系統(tǒng)固有頻率的影響，因此如果PID調(diào)節(jié)的各項(xiàng)參數(shù)(如比例、微分、積分系數(shù)，延時時間，偏移量等)調(diào)整的不好的話，系統(tǒng)極易產(chǎn)生振蕩，因此各項(xiàng)PID參數(shù)的設(shè)置需要反復(fù)試驗(yàn)，以達(dá)到最好的效果。

　　料流比例閥由于具有工作可靠、控制精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，在冷鋼高爐得到了成功的應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，為冷鋼高爐穩(wěn)產(chǎn)、順產(chǎn)做出了較大貢獻(xiàn)。