无料钟炉顶设备控制的探讨

1、无料钟炉顶设备控制的探讨作者：赵治强 邢台德龙钢铁有限公司摘 要： 本文重点介绍了通过提高检测精度、控制程序优化等方式，提高了无料钟高炉炉顶设备的控制精度，对于提高高炉利用系数、降低焦比奠定了基础级控制基础，在同类型高炉的炉顶设备自动化检测控制方面具有一定的推广和应用价值。 关键词：无料钟高炉，料面高度检测，料流阀控制，溜槽倾动控制 1、 概述       提高布料精度对高炉生产起着至关重要的作用，为操作人员控制炉况、提高冶炼水平提供了可靠的设备保证基础。提高布料精度,可以通过多种方式实现。      

2、首先要保证设备状态检测的准确性，包括各种阀的到位信号以及各种角度的检测信号。这些信号一般为弱电信号，容易受到现场设备动作和其他大功率设备的振动、干扰，使检测信号产生波动、跳变，进而保证设备的控制准确性。       其次设备控制准确性的提高必须依靠控制程序对设备的启动、中间运行、停止等不同状态实施不同的控制方式，控制设备以不同的运行速度、角度作不等速运动，使设备最终停止的状态与预定的控制目标偏差最小，并且在偏差增大时作自我修正，使偏差一直保持在可允许范围内。        另外随着各种

3、先进技术的不断出现，射线料空检测、雷达探尺料面检测、红外炉内成像等技术不断应用到高炉的设备控制及实时检测过程当中，也大大提高了布料精度。 2、提高料面高度检测精度       准确的检测炉内料面高度，可为工艺人员下达布料指令、控制高炉炉况稳定提供正确的参数依据。因此，炉内料面检测必须准确，检测设备运行控制必须稳定可靠。       传统的料面检测装置多为机械式探尺，靠重锤点探或连续探测料面高度。位置检测设备以标尺和编码器居多。用标尺检测时，因连接标尺的钢丝绳受距离、摩擦力、热胀冷缩等因素的影响，

4、加上观察时的人为误差因素，测得的料面数据很不准确。用编码器检测的数据相对准确，但要设法消除干扰，另外还要考虑重锤在料面有无倾斜、下陷等意外浮尺情况。       现在已经开发出雷达探尺用来替代机械探尺。雷达探尺解决了重锤脱落、位置不稳定等问题，可以持续不间断检测料面高度。没有了重锤，又不会影响布料时间，提高了高炉布料的连续性。现在莱钢两座1000立方米级无料钟高炉各安装了一套雷达探尺，测得数据经过与机械探尺相比较，料面曲线相对吻合。当然雷达探尺也有其局限性，容易受炉内粉尘、温度等因素的影响，可以通过氮气吹扫和循环水冷却的方式加以消除。

5、 3、提高炉顶各设备控制精度的方法 3.1现场采集信号的无扰处理       炉顶布料设备的动作具有严格的时序性和连锁要求，设备的自动工作状况必须依赖于现场位置信号的准确采集。特别是每个开关闸阀的到位情况必须准确无误，否则直接影响下个设备的动作，严重时会导致布料控制程序执行混乱，无法正常布料。       为了解决这一问题，程序中对每个开关量信号进行了消抖无扰处理，即利用编程软件西门子S7-v5.4中的延时通S_ODT、延时断S_OFFDT两条时钟指令，对采集的信号进行延时处理，无论是到位还是离位，都经过

6、一定的时间判断后发出信号，用于设备的控制和监视，这样就有效的避免了因抖动造成的假信号对设备控制的影响。同时利用监控画面实行手动强制干预，一旦现场检测元件损坏，可以发出人工模拟信号，在非正常情况下进行上料，直到检测元件恢复正常。       对于模拟量检测信号，通过硬件方面实施改造后，仍然有一小部分干扰存在。其表现为在接入PLC系统后，采样数值不稳定，持续不断跳动变化，这样就不能很好的参与设备控制。此部分干扰可以采用软件滤波的方式消除。滤波的方法有很多，一般采用算术平均值滤波法。在一个采样周期内连续取N个采样值进行算术平均运算，取结果为最后值参与

7、程序控制。算术平均滤波法适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波，这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。由于炉顶几个角度检测是连续的，因此采用算术平均值滤波法进行处理后，效果平滑度较高，可以满足设备的控制要求。计算方法如下： Y=       上式是算术平均值滤波的公式。其实质是把一个采样周期内N次采样值相加，然后再除以采样次数N，便得到该采样周期的采样值。        通过采用硬件和软件共同的抗干扰措施，避免了编码器、位移传感器等设备受到外界环境干扰造成的波动，大大提高

8、了测量数据的准确度和稳定性，为程序控制设备动作奠定了基础，提高了设备动作的精度。 3.2溜槽倾动的程序精确控制      对于溜槽倾动角度的控制必须达到很高的精确度，才能确保布料角度满足工艺布料曲线的要求。既要使倾动速度快速达到设定角度，又要要求到位时实际角度与设定角度偏差最小。但设备的动作具有一定的惯性，如果以大的速度接近控制角度，常常由于惯性使设备越过临界点而达不到控制要求；当设备越过临界点，必须再反向启动向目标点运动，这样就容易使设备频繁换向启动，对设备不利；如果设定速度较低，设备又满足不了布料速度的要求。    &#

9、160;  为了解决这一问题，对控制程序进行必要的改进，使溜槽倾动由原来的匀速运动变为不等速运动，用来消除惯性的影响。通过控制程序的修改，使设备速度做阶梯式递减，即根据目标值和实际值进行递减式速度变化，动作过程中不断比较实际位置与目标位置的差距值，值越大速度设定越快，值越小即越靠近设定目标点速度越慢，这样就保证了设备停在目标点的误差最小，防止设备由于惯性因素出现反复运动。可以根据角度偏差的大小作多级速度控制，根据控制要求和实际试验，现在采用两级速度控制，莱钢两座1000立级串罐式无料钟高炉的控制精度已经达到正负0.1度级别，较好的满足了生产的需要。 3.3 料流阀的程序精确控制      料流阀的准确开度是保证每环布料圈数与设定达到一致的关键参数。料流阀的动作依靠液压装置的伸缩完成，由于行程较短，液压装置动作速度较快，要想满足精确的开度控制，必须在控制方式上对其进行提前量的预判断处理。在设计程序时，考虑到该液压装置速度不可调，因此只能根据装置的动作规律判断停止时的惯性数据，然后在程序中增加停止时的提前量控制，使料流阀依靠机械惯性停止在设定位置。 4总结       多种方式的应用提高了无料钟炉顶设备的控制精度，对于无料钟串罐