高炉探尺的控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本申请实施例公开了一种高炉探尺的控制方法及装置，其中，该方法包括：实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值；如果小于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为力矩控制方式；如果大于等于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为速度闭环方式。采用本发明的方法及装置，可克服高炉生产不顺行的影响，使探尺准确的探测料面的深度。
【专利说明】高炉探尺的控制方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及高炉冶炼【技术领域】，特别是涉及一种高炉探尺的控制方法及装置。
【背景技术】
[0002]探尺作为高炉冶炼系统的重点设备之一，主要用于探测高炉炉体内的料面深度，为高炉布料提供依据。如图1所示，探尺主要由变频器、探尺电机、减速机、位置变送器、电子主令、滚筒、钢丝绳、铁链子和铁坨组成；在实际应用中，如图2所示，滚筒、钢丝绳、铁链子和铁坨安装在密闭的铁制容器内，与高炉炉体相通，变频器控制探尺电机拖动铁坨在高炉炉体内上下移动。
[0003]目前，在完成高炉的一轮布料后，变频器采用速度闭环方式，使铁坨在高炉炉体内匀速向下移动，直至接触到高炉炉体内的料面；随后，变频器采用力矩控制方式，使铁坨跟随料面向下移动，以探测料面的深度。由于铁坨在跟随料面向下移动的过程中，很容易发生倾斜。因此，变频器具体采用“大力矩”和“小力矩”反复切换的控制方式，来使铁坨在直立的情况下跟随料面向下移动。其中，“大力矩”用来保证铁坨直立不动，“小力矩”用来保证铁坨随料面向下移动。当铁坨跟随料面到达高炉炉体内预设的“装料线”位置时，说明高炉此时需补充原料。变频器采用另一速度闭环控制方式，使铁坨在高炉炉体内向上移动，直至移动至“零位”，此时即可开始对高炉进行新一轮的布料。
[0004]但是，在高炉生产不顺行时，经常会遇到高炉内的料面坍塌、气流增大和铁坨碰到炉壁等问题。而若在铁坨随料面向下移动的过程中，遇到上述问题，会削弱铁坨所受的向上的力，使铁坨上下受力不平衡，从而使铁坨在高炉炉体内加速下行。铁坨受惯性的影响，很可能冲入料面内，而不能正常跟随料面向下移动，从而使得探尺不能准确的探测料面的深度。
【发明内容】
[0005]本发明实施例中提供了一种高炉探尺的控制方法及装置，以克服高炉生产不顺行的影响，使探尺准确的探测料面的深度。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案:
[0007]一种高炉探尺的控制方法，包括:
[0008]实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值；
[0009]如果小于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为力矩控制方式，在所述力矩控制方式下使变频器输出预设的力矩值，所述预设的力矩值大于等于预设的力矩下限值；
[0010]如果大于等于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为速度闭环方式，在所述速度闭环方式下使铁坨匀速下降，且在所述铁坨接触到高炉炉体内的料面时，所述变频器输出的力矩值小于预设的力矩下限值。
[0011]优选的，在所述实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值之前，还包括:
[0012]所述变频器采用速度闭环方式，使所述铁坨在高炉炉体内按第一预设速度下降；
[0013]判断铁坨是否下降预设时间。
[0014]优选的，当所述铁坨到达高炉炉体内预设的装料线时，还包括:
[0015]所述变频器采用速度闭环方式，使所述铁坨在高炉炉体内按第二预设速度上升至零位。
[0016]优选的，所述预设的力矩下限值为所述变频器额定力矩值的6.5%。
[0017]优选的，所述预设的力矩值为所述变频器额定力矩值的19%。
[0018]一种高炉探尺的控制装置，包括:
[0019]第一判断模块，用于实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值；
[0020]第一切换模块，用于当变频器输出的力矩值小于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为力矩控制方式，在所述力矩控制方式下使变频器输出预设的力矩值，所述预设的力矩值大于等于预设的力矩下限值；
[0021]第二切换模块，用于当变频器输出的力矩值大于等于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为速度闭环方式，在所述速度闭环方式下使铁坨匀速下降，且在所述铁坨接触到高炉炉体内的料面时，所述变频器输出的力矩值小于预设的力矩下限值。
[0022]优选的，所述装置还包括:
[0023]放尺模块，用于使所述铁坨在高炉炉体内按第一预设速度下降；
[0024]第二判断模块，用于判断铁坨是否下降预设时间；如是，执行步骤实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值。
[0025]优选的，所述装置还包括:
[0026]提尺模块，用于使所述铁坨在高炉炉体内按第二预设速度上升至零位。
[0027]优选的，所述预设的力矩下限值为所述变频器额定力矩值的6.5%。
[0028]优选的，所述预设的力矩值为所述变频器额定力矩值的19%。
[0029]本发明的有益效果包括:当变频器输出的力矩值小于预设的力矩下限值时，可判定探尺进入浮尺阶段，此时切换变频器的控制方式为力矩控制方式，且在当前方式下，变频器输出预设的力矩值，预设的力矩值可保证铁坨直立，且预设的力矩值大于等于预设的力矩下限值；也就是说，当变频器切换为力矩控制方式时，所再次检测的变频器输出的力矩值将大于力矩下限值，此时切换变频器的控制方式，为速度闭环方式。因此，在探尺的浮尺阶段，变频器处于力矩控制方式与速度控制方式一直相互切换；其中，力矩控制方式可保证铁坨直立，速度控制方式可保证铁坨跟随料面匀速下降。采用本申请的方法及装置，当高炉生产不顺行时，比如高炉内的料面坍塌、气流增长和铁坨碰到炉壁等问题时，铁坨仍可按原有的速度在高炉炉体内下降，而不会加速下行，从而使得探尺可准确的探测料面的深度。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本发明实施例提供的探尺的一结构示意图；
[0032]图2为本发明实施例提供的高炉冶炼的一结构示意图；
[0033]图3为本发明实施例提供的高炉探尺的控制方法的一流程图；
[0034]图4为本发明实施例提供的高炉探尺的控制方法的又一流程图；
[0035]图5为本发明实施例提供的高炉探尺的控制方法的另一流程图；
[0036]图6为本发明实施例提供的高炉探尺的控制装置的一结构示意图；
[0037]图7为本发明实施例提供的高炉探尺的控制装置的另一结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]本发明实施例提供一种高炉探尺的控制方法及装置，以克服高炉生产不顺行的影响，使探尺准确的探测料面的深度。
[0039]首先对本发明实施例的高炉探尺的控制方法进行说明，如图3所示，至少包括以下步骤:
[0040]步骤S31:实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值，如果是，进入步骤S32 ;如果否，进入步骤S33。
[0041]在本申请实施例中，由于探尺在放尺的过程中，一般采用速度闭环方式，根据变频器内部设定的速度进行匀速放尺。由于在速度闭环方式下，铁坨在高炉炉体内匀速下降，因此，铁坨的上下受力要平衡。由于，当铁坨接触到高炉炉体内的料面时，铁坨会受到料面向上的一个托力，因此，此时铁坨所受的向上的提力会减小。相对应的，此时变频器输出的力矩值会小于预设的力矩下限值，发明人经过无数次实验发现，预设的力矩下限值为变频器额定力矩值的6.5% ；
[0042]步骤S32:切换所述变频器的控制方式为力矩控制方式，在所述力矩控制方式下使变频器输出预设的力矩值，所述预设的力矩值大于等于预设的力矩下限值；
[0043]在本申请实施例中，由于在步骤S32之前，可判定铁坨已接触到高炉炉体内的料面，此时，为了使铁坨保持直立，切换变频器的控制方式为力矩控制方式，使变频器输出预设的力矩值，预设的力矩值可保证铁坨直立，且不会使铁坨离开高炉炉体内的料面；发明人经过无次数实验发现，预设的力矩值可具体为变频器额定力矩值的19%。
[0044]步骤S33:切换所述变频器的控制方式为速度闭环方式，在所述速度闭环方式下使铁坨匀速下降，且在所述铁坨接触到高炉炉体内的料面时，所述变频器输出的力矩值小于预设的力矩下限值。
[0045]在本申请实施例中，在步骤S33之前，可判定铁坨未接触到高炉炉体内的料面，因此，仍采用速度闭环方式，使铁坨按变频器预设的速度值在高炉炉体内匀速下降。
[0046]由上可见，在本发明实施例中，当变频器输出的力矩值小于预设的力矩下限值时，，可判定探尺进入浮尺阶段，此时切换变频器的控制方式为力矩控制方式，且在当前方式下，变频器输出预设的力矩值，预设的力矩值可保证铁坨直立，且预设的力矩值大于等于预设的力矩下限值；也就是说，当变频器切换为力矩控制方式时，所再次检测的变频器输出的力矩值将大于力矩下限值，此时切换变频器的控制方式，为速度闭环方式。也就是说，在探尺的浮尺阶段，变频器处于力矩控制方式与速度控制方式一直相互切换；其中，力矩控制方式可保证铁坨直立，速度控制方式可保证铁坨跟随料面匀速下降。采用本申请的方法，当高速生产不顺行时，比如高炉内的料面坍塌、气流增长和铁坨碰到炉壁等问题时，铁坨仍可按原有的速度在高炉炉体内下降，而不会加速下行，从而使得探尺可准确的探测料面的深度。除此之外，采用本申请的方法，可以省去编码器的速度闭环控制，使变频器参数优化，系统线路简化，故障减小，可靠性高。
[0047]需要说明的是，在本申请实施例中，在探尺的整个“浮尺”阶段，即从探尺的铁坨接触到高炉炉体内的料面到跟随料面向下移动至预设“装料线”前，整个阶段，变频器的控制方式一直在力矩控制方式与速度闭环方式间不断切换；其中，力矩控制方式可保证铁坨直立不倾斜，速度控制方式可保证铁坨在高炉炉体内匀速下降。当判定变频器输出的力矩值大于预设的力矩下限值时，变频器按照内部设定的速度匀速放尺，直到变频器所输出的力矩值小于力矩下限值(此时，铁坨接触到高炉炉体内的料面)，探尺运行切换到力矩控制，以预设的力矩值进行力矩提尺，在提尺过程中，探尺的铁坨从稍微倾斜，到铁坨直立。而当铁坨将要离开料面的料面时，变频器输出的力矩值将又大于预设的力矩下限值，此时控制变频器从力矩控制方式切换到速度闭环放尺。在放尺过程中，铁坨在料面料面稍微倾斜，变频器输出的力矩值将又小于预设的力矩下限值，探尺控制方式又转换为力矩控制方式，然后变频器输出的力矩值又大于力矩下限值，然后转换为速度闭环方式，如此提尺、放尺不断循环，力矩控制方式和速度闭环方式不断切换，直至铁坨跟随料面到达预设的“装料线”位置。
[0048]在本申请其它可行实施例中，如图4所示，在上述所有实施例中的步骤S31之前，还包括:
[0049]步骤S41:变频器采用速度闭环方式，使所述铁坨在高炉炉体内按第一预设速度下降；
[0050]在本申请的实施例中，上述过程即为探尺放尺的过程。放尺速度即第一预设速度可采用变频器内部给定的放尺速度值进行放尺。
[0051]步骤S42:判断铁坨是否下降预设时间；如是，进入步骤S31 ;如否，进入步骤S41。
[0052]在本申请实施例中，预设时间可根据高炉炉体内的料面深度和探尺的下放速度，设定预设时间，预设时间的大小可具体为8S。
[0053]在本申请的另一可行实施例中，如图5所示，当所述铁坨到达高炉炉体内预设的装料线时，还可包括:
[0054]步骤S51:所述变频器采用速度闭环方式，使所述铁坨在高炉炉体内按第二预设速度上升至零位。
[0055]具体的，可按照变频器内部设定的第二预设速度进行提尺，第二预设速度具体可大于第一预设速度。
[0056]在本申请的另一可行实施例中，当探尺的变频器采用6SE7021型号的，功率为4KW，探尺电机采用变频电机，功率为2.2KW，且配备电子主令控制器，设定检修位、零位和装料线位时；
[0057]在探尺下放过程中，可根据高炉炉体内料面的正常深度和探尺下放的时间，确定探尺下放的速度。由于探尺下放为探尺电机反向转动，因此速度应设定为负值；可具体设定为电机额定转速的_24%。预设的下放时间可具体为8S。
[0058]在探尺下放8S后，探尺进行浮尺状态，可具体通过变频器内的选择块将力矩下限值设定为额定力矩值的6.5 %，并立即检测变频器输出的力矩值，如果检测到力矩值小于力矩下限值时，将下限检测开关量值置1，控制方式转为力矩控制方式，通过变频器的逻辑切换功能，将变频器输出的力矩值设定为额定力矩值的19%，开始力矩提尺。然后铁坨的上提力增加，对应的，变频器输出的力矩值将大于力矩下降值，将控制方式转换为速度闭环方式；具体的，可设定探尺电机的转速与探尺放尺时的转速值相同，均为_24%。然后探尺下放到一定程度，所受料面料面的托力又增大，出现变频器输出的力矩值小于力矩下限值的情况，然后再转换为力矩控制方式，如此反复切换，实现了动态的平衡。
[0059]当探尺下放到预设的“装料线”位置，或手动提尺时，探尺结束浮尺状态，变频器按照预设的速度进行提尺，提尺控制方式为速度提尺，速度值可设定为探尺电机额定转速的40%。
[0060]通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0061]与上述方法相对应的，本申请还公开了一种高炉探尺的控制装置，如图6所示，至少包括:
[0062]第一判断模块61，用于实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值；
[0063]具体的，预设的力矩下限值可为变频器额定力矩值的6.5%。
[0064]第一切换模块62，用于当变频器输出的力矩值小于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为力矩控制方式，在所述力矩控制方式下使变频器输出预设的力矩值，所述预设的力矩值大于等于预设的力矩下限值；
[0065]具体的，预设的力矩值可为变频器额定力矩值的19%。
[0066]第二切换模块63，用于当变频器输出的力矩值大于等于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为速度闭环方式，在所述速度闭环方式下使铁坨匀速下降，且在所述铁坨接触到高炉炉体内的料面时，所述变频器输出的力矩值小于预设的力矩下限值。
[0067]由上可见，在本发明实施例中，当变频器输出的力矩值小于预设的力矩下限值时，，可判定探尺进入浮尺阶段，此时切换变频器的控制方式为力矩控制方式，且在当前方式下，变频器输出预设的力矩值，预设的力矩值可保证铁坨直立，且预设的力矩值大于等于预设的力矩下限值；也就是说，当变频器切换为力矩控制方式时，所再次检测的变频器输出的力矩值将大于力矩下限值，此时切换变频器的控制方式，为速度闭环方式。也就是说，在探尺的浮尺阶段，变频器处于力矩控制方式与速度控制方式一直相互切换；其中，力矩控制方式可保证铁坨直立，速度控制方式可保证铁坨跟随料面匀速下降。采用本申请的装置，当高速生产不顺行时，比如高炉内的料面坍塌、气流增长和铁坨碰到炉壁等问题时，铁坨仍可按原有的速度在高炉炉体内下降，而不会加速下行，从而使得探尺可准确的探测料面的深度。除此之外，采用本申请的装置，可以省去编码器的速度闭环控制，使变频器参数优化，系统线路简化，故障减小，可靠性高。
[0068]在本申请的另一可行实施例中，如图7所示，还可包括:
[0069]放尺模块71，用于使所述铁坨在高炉炉体内按第一预设速度下降；
[0070]第二判断模块72，用于判断铁坨是否下降预设时间，如是，执行步骤实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值。
[0071]在本申请的又一可行实施例中，仍如图7所示，还可包括:
[0072]提尺模块73，用于使所述铁坨在高炉炉体内按第二预设速度上升至零位。
[0073]需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0074]以上所述仅是本申请的【具体实施方式】，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种高炉探尺的控制方法，其特征在于，包括: 实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值； 如果小于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为力矩控制方式，在所述力矩控制方式下使变频器输出预设的力矩值，所述预设的力矩值大于等于预设的力矩下限值； 如果大于等于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为速度闭环方式，在所述速度闭环方式下使铁坨匀速下降，且在所述铁坨接触到高炉炉体内的料面时，所述变频器输出的力矩值小于预设的力矩下限值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值之前，还包括: 所述变频器采用速度闭环方式，使所述铁坨在高炉炉体内按第一预设速度下降； 判断铁坨是否下降预设时间；如是，执行步骤实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 所述变频器采用速度闭环方式，使所述铁坨在高炉炉体内按第二预设速度上升至零位。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的力矩下限值为所述变频器额定力矩值的6.5%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的力矩值为所述变频器额定力矩值的19%。
6.一种高炉探尺的控制装置，其特征在于，包括: 第一判断模块，用于实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值； 第一切换模块，用于当变频器输出的力矩值小于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为力矩控制方式，在所述力矩控制方式下使变频器输出预设的力矩值，所述预设的力矩值大于等于预设的力矩下限值； 第二切换模块，用于当变频器输出的力矩值大于等于所述力矩下限值，切换所述变频器的控制方式为速度闭环方式，在所述速度闭环方式下使铁坨匀速下降，且在所述铁坨接触到高炉炉体内的料面时，所述变频器输出的力矩值小于预设的力矩下限值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括: 放尺模块，用于使所述铁坨在高炉炉体内按第一预设速度下降； 第二判断模块，用于判断铁坨是否下降预设时间；如是，执行步骤实时判断变频器输出的力矩值是否小于预设的力矩下限值。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括: 提尺模块，用于使所述铁坨在高炉炉体内按第二预设速度上升至零位。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设的力矩下限值为所述变频器额定力矩值的6.5%。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设的力矩值为所述变频器额定力矩值的19%。
【文档编号】G05D3/12GK104391509SQ201410606593
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】陈 峰, 张海平, 郑杰 申请人:莱芜钢铁集团有限公司