本发明涉及高炉冶炼技术领域，特别是涉及一种炉顶探尺液压控制装置及方法。
背景技术：
炉顶探尺主要应用于高炉炼铁时料位高低的检测，由驱动装置和料锤滚筒及速度控制单元组成。目前，在高炉炼铁探尺系统中，普遍使用电动探尺，即由电动机带动减速机驱动滚筒，从而使缠绕于滚筒上的钢丝绳带动料锤上下移动完成料位检测，电动探尺采用变频器控制速度的方式进行高炉料位的检测。
然而，电动探尺需变频器对电机进行矢量控制，存在以下缺陷：1、电动探尺调试困难。由于变频器对电机的控制为矢量控制(矢量控制是将加载于定子的电流分解为两个垂直矢量，即励磁电流和转子电流，并采用励直流控制方式控制交流异步电动机)，调试参数有电压、电流、力矩、转速、定子参数、转子参数、励磁参数等多达上百个参数，调试控制非常困难；2、电动探尺使用不稳定。矢量控制对负载力矩的变化较为敏感，实际使用过程中料锤属于消耗件，其重量因烧毁浮动较大，料锤重量的变化将导致向下牵引力矩即负载的变化，同时传动系统长时间运转后其润滑油的污染和齿轮磨损等也对负载产生影响，这都导致电动探尺使用不稳定；3、钢丝绳断裂。电动探尺采用大速比减速机，其制动力矩较大且采用刚性制动，高速运转下的制动容易导致钢丝绳断裂；4、电动探尺运行成本大。电动探尺减速机采用稀油润滑，需稀油系统持续给减速机箱体内注入稀油并将多余稀油回收，其使用过程中润滑油和电能的消耗巨大；5、电动探尺投入大。电动探尺采用变频调速器、调速电机、减速机并需稀油润滑设备投入大。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种成本低、调试方便、安全可靠、运行平稳的炉顶探尺液压控制装置及方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种炉顶探尺液压控制装置，包括：
比例换向阀，其采用控制液压流量来控制液压马达的正向、反向旋转，制动与转速；
液压马达，用于驱动滚筒转动，控制滚筒的转向、制动与转速；
滚筒，用于带动料锤运动，进行高炉炼铁时料位高低的测量和实时监控，滚筒上还设有编码器；
编码器，用于测量所述滚筒的转动数据，并将数据传输到高炉中控PLC；
高炉中控PLC，用于向比例换向阀发出指令信号。
进一步的，所述滚筒上缠绕钢丝绳，钢丝绳的末端连接料锤。
进一步的，在滚筒的外圆周面上设有钢丝绳槽，所述钢丝绳一端缠绕在钢丝绳槽中，另一端连接料锤。
进一步的，所述钢丝绳采用链条替代。
进一步的，所述滚筒通过滚筒轴与液压马达相连，编码器设置在滚筒轴上。
进一步的，所述液压马达上设有提尺进油口A、制动进油口B和放尺进油口C；所述提尺进油口A和制动进油口B与比例换向阀相通，放尺进油口C与油箱相通。
一种控制所述炉顶探尺液压控制装置的方法，包括如下步骤，
S1：高炉中控PLC向比例换向阀发出放尺指令信号，炉顶探尺开始放尺；
S2：判断编码器检测到的料锤下放速度是否超速，如果超速，比例换向阀根据高炉中控PLC的指令控制液压油的流量，编码器继续实时检测料锤的下放速度，控制比例换向阀液压油的流量大小；
S3：判断料锤是否达到料面，如果到达料面，向下牵引力消失，滚筒及液压马达停止转动，料位检测成功，然后执行步骤S4，否则继续跟踪；
S4：高炉中控PLC向比例换向阀发出提尺指令信号，炉顶探尺开始提尺；
S5：判断编码器检测到的料锤提尺速度是否超速，如果超速，比例换向阀根据高炉中控PLC的指令控制液压油的流量，编码器继续实时检测料锤的提尺速度，控制比例换向阀液压油的流量大小；
S6：料锤到达待机位置后，高炉中控PLC向比例换向阀发出提尺指令信号断开，进入待机状态。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用液压马达驱动滚筒，通过比例换向阀实现液压马达的正向、反向旋转，制动及速度的控制，完成料锤的放尺、提尺及料位检测动作，使用便捷、安全。通过采用比例换向阀的流量控制进行速度的控制，切断了负载变化对速度的影响，使液压探尺运行平稳，且所采用的比例换向阀仅需调整两个模拟量输入参数，调试便捷；另外，本发明采用炉顶现有的液压系统替代变频控制器、调速电机、减速机等原件，大大降低了探尺的运行及投入成本，且通过采用液压柔性制动，减少钢丝绳断裂造成的设备损坏和事故。进一步的，炉顶液压探尺采用比例换向阀、液压马达、编码器和高炉中控PLC(高炉中控PLC为高炉既有设备)实现了闭环控制，通过编码器将检测到的滚筒的速度输入到高炉中控PLC，高炉中控PLC根据速度输入参数计算出输出到比例换向阀的a、b端的数据，比例换向阀根据a、b端数据控制液压油流量，液压油流量大小控制液压马达的转速，从而实现探尺速度的实时闭环控制，可提高控制精度。进一步的，全面利用料锤向下牵引省去了反向制动电能消耗，待机位无能量损耗。
附图说明
图1为本发明炉顶探尺液压控制装置结构示意图；
其中：1为比例换向阀、2为液压马达、3为滚筒、4为编码器、5为料锤、A为提尺进油口、B为制动进油口、C为放尺进油口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，一种炉顶探尺液压控制装置，包括：
比例换向阀1，其采用控制液压流量来控制液压马达2的正向、反向旋转，制动与转速；
液压马达2，用于驱动滚筒3转动，控制滚筒3的转向、制动与转速，所述滚筒3通过滚筒轴与液压马达2相连；所述液压马达2上设有提尺进油口A、制动进油口B和放尺进油口C；所述提尺进油口A和制动进油口B与比例换向阀1相通，放尺进油口C与油箱相通；
滚筒3，用于带动料锤5运动，进行高炉炼铁时料位高低的测量和实时监控；在滚筒3的外圆周面上设有钢丝绳槽，钢丝绳一端缠绕在钢丝绳槽中，另一端连接料锤5，滚筒3上还设有编码器4；
编码器4设置在滚筒3的滚筒轴上，用于测量所述滚筒3的转动数据，并将数据传输到高炉中控PLC；
高炉中控PLC，用于向比例换向阀1发出指令信号。
一种控制所述炉顶探尺液压控制装置的方法，包括如下步骤，
S1：高炉中控PLC向比例换向阀1发出放尺指令信号，炉顶探尺开始放尺；
S2：判断编码器4检测到的料锤5下放速度是否超速，如果超速，比例换向阀1根据高炉中控PLC的指令控制液压油的流量，编码器4继续实时检测料锤5的下放速度，控制比例换向阀1液压油的流量大小；
S3：判断料锤5是否达到料面，如果到达料面，向下牵引力消失，滚筒3及液压马达2停止转动，料位检测成功，然后执行步骤S4，否则继续跟踪；
S4：高炉中控PLC向比例换向阀1发出提尺指令信号，炉顶探尺开始提尺；
S5：判断编码器4检测到的料锤5提尺速度是否超速，如果超速，比例换向阀1根据高炉中控PLC的指令控制液压油的流量，编码器4继续实时检测料锤5的提尺速度，控制比例换向阀1液压油的流量大小；
S6：料锤5到达待机位置后，高炉中控PLC向比例换向阀1发出提尺指令信号断开，进入待机状态。
工作原理：
放尺时，高炉中控PLC向比例换向阀1的比例电磁铁a端输入信号，压力油通过P口经过比例换向阀1进入制动进油口B，液压马达2的制动打开，料锤5在自重作用下带动滚筒3及液压马达2转动，此时液压马达2的放尺进油口C通过油箱吸油，提尺进油口A通过比例换向阀1回油，回油的流量通过高炉中控PLC向比例换向阀1比例电磁铁a端的输入信号来控制，通过控制提尺进油口A回油流量实现放尺速度的控制，当料锤5接触料面后，向下牵引力消失，滚筒3及液压马达2停止转动，料位检测成功。
料位实时检测时，高炉中控PLC向比例换向阀1的比例电磁铁a端继续输入信号，料锤5将跟随料面完成实时监测动作。到达设定位置后，比例电磁铁a端的输入信号断开，提尺进油口A、制动进油口B油路被切断，制动器制动，探尺停止实时检测；
提尺时，高炉中控PLC向比例换向阀1的比例电磁铁b端输入信号，压力油通过P口经过比例换向阀1进入提尺进油口A和制动进油口B，液压马达2的制动打开，在提尺进油口A压力油的作用下液压马达2及滚筒3反向转动开始提尺，此时液压油通过放尺进油口C回到油箱，提尺进油口A流量的控制由输入比例电磁铁b端的信号来控制，从而实现提尺速度的控制，到达待机位置后输入比例电磁铁b端的信号断开，提尺进油口A、制动进油口B的油路被切断，制动器制动探尺停止，进入待机。
炉顶探尺液压控制装置的闭环控制由比例换向阀1、液压马达2、编码器4和高炉中控PLC组成(高炉中控PLC为高炉既有设备)，编码器4将检测到的滚筒3的速度输入到高炉中控PLC，高炉中控PLC根据速度输入参数计算出输出到比例换向阀1的a、b端的数据，比例换向阀1根据a、b端数据控制液压油流量，液压油流量大小控制液压马达2的转速，从而实现探尺速度的实时闭环控制。
综上所述，本发明通过采用比例换向阀1进行方向和流量的控制，通过液压马达2驱动滚筒3实现料锤5的上下运动，完成了高炉炼铁时料位的测量和实时监控；进一步的，炉顶探尺液压控制装置采用了液压驱动、流量速度控制、闭环系统等技术，具有低成本、调试便捷、运行平稳、安全可靠、节省环保等特点。