一种倾动电机松闸控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明适用于冶金行业炼钢领域，提供一种倾动电机松闸控制方法及装置，所述方法包括：设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动电机力矩和电流；转炉开始运行，当抱闸全部打开到位后，针对每一个中断周期递推获取转炉自重转矩；当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、转动惯量和辅助矩阵；在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相同，当检测到每台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记录的转炉自重转矩后立即松开抱闸。本发明根据转炉的运行状态数据估算出转炉自重转矩大小，并由此来决定最佳抱闸松开时刻，能够保证松闸后转炉的平稳运行。
【专利说明】一种倾动电机松闸控制方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金行业炼钢领域，尤其涉及一种倾动电机松闸控制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 转炉是一种重要的炼钢设备，倾动机构能驱动它±360°旋转以实现兑铁水、测温 取样、出钢、倒渣等工艺操作过程。目前大多数倾动机构采用四点啮合的全悬挂型式，力矩 平衡机构为扭力杆装置。倾动装置主要由四台交流电动机、四套一次减速机、一套二次减速 机组成。控制系统包括一套PLC装置和四台变频器。四台电动机同步启、制动，同步运行。 电动机转速可调。每台电动机出轴联轴器上配置有一套液压电磁制动器（或称作抱闸、刹 车片）。当转炉停止时，制动器抱紧，依靠制动器闸瓦与电机出轴间的摩擦转矩与转炉自重 转矩相互平衡维持转炉的静止。当转炉运行时，制动器松开，电动机驱动转炉转动。转炉倾 动装置在冶炼操作中，由于工艺操作需要会频繁的启停，所以松闸的控制格外重要，如果松 闸太早以致电机输出的驱动转矩还未达到转炉的自重转矩则可能出现"溜车"现象，如果松 闸太迟以致电机输出的驱动转矩远大于转炉的自重转矩则可能导致启动时加速度过大，弓丨 起转炉转速波动和震荡。传统的松闸控制策略以电流作为判断标准，当检测到电机输出电 流大于某恒定值时松开抱闸，而由于转炉的自重转矩是时变的，这种控制方法效果并不好。
【发明内容】
[0003] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种倾动电机松闸控制方法及装置，旨在 解决现有电流控制技术方案容易出现"溜车"或者转速波动和震荡的技术问题。
[0004] 一方面，所述倾动电机松闸控制方法包括下述步骤：
[0005] 从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动电机力矩 和电流；
[0006] 转炉开始运行，当抱闸全部打开到位后，针对每一个中断周期递推获取转炉自重 转矩；
[0007] 当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、转动惯量和辅助矩阵；
[0008] 在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相同，当检测到每 台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则若转炉设定转速与记录的 自重转矩方向相反，当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记录的转炉自重转 矩后立即松开抱闸。
[0009] 另一方面，所述倾动电机松闸控制装置，包括：
[0010] 采样单元，用于从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、 倾动电机力矩和电流；
[0011] 递推计算单元，用于在转炉开始运行时，当抱闸全部打开到位后，针对每一个中断 周期递推获取转炉自重转矩；
[0012] 数据记录单元，用于用于当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、 转动惯量和辅助矩阵；
[0013] 松开控制单元，用于在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方 向相同，当检测到每台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则若转 炉设定转速与记录的自重转矩方向相反，当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置 下记录的转炉自重转矩后立即松开抱闸。
[0014] 本发明的有益效果是：传统的转炉松闸控制方法是判定电机电流大于某特定值后 即松开抱闸，由于转炉自重转矩的大小随转炉角度变化而变化，且与钢水装入量、炉口粘渣 情况等有很大关系，所以传统松闸控制方法不可能保证每次松闸后电机输出转矩与转炉自 重转矩相平衡，也就无法保证转炉的平稳运行。本发明根据转炉的运行状态数据估算出转 炉自重转矩大小，并由此来决定最佳抱闸松开时刻，能够保证松闸后转炉的平稳运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本发明第一实施例提供的倾动电机松闸控制方法的流程图；
[0016] 图2是转炉受力分析示意图；
[0017] 图3是本发明第二实施例提供的倾动电机松闸控制装置的结构方框图。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0019] 为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0020] 实施例一:
[0021] 图1示出了本发明实施例提供的倾动电机松闸控制方法的流程，为了便于说明仅 不出了与本发明实施例相关的部分。
[0022] 倾动电机松闸控制方法包括下述步骤：
[0023] 步骤S101、从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动 电机力矩和电流。
[0024] 以设定的中断周期从四台电机倾动变频器中采样倾动电机转速ω1; ω2, ω3, ω4、 倾动电机力矩?\，Τ2, Τ3, Τ4和电流Ιρ 12, 13, 14。这里中断周期Τη取(λ 01s
[0025] 步骤S102、转炉开始运行，当抱闸全部打开到位后，针对每一个中断周期递推获取 转炉自重转矩。
[0026] 参照图2所示的转炉受力分析示意图。当转炉自由运动，即没有受到制动器约束 时，将转炉视为一个整体对象，它满足以下运动方程：
[0027] Tm - TgT + Jb = TSj· + J- ( 1 ) dt
[0028] 其中，ω为转炉角速度，可以通过已知的电机转速和齿轮传动比算出。规定从非 传动侧看去，转炉逆时针旋转时的转速为正，转炉顺时针旋转时的转速为负；
[0029] a为转炉的角加速度，是角速度ω对时间的微分；
[0030] Tm为动力扭矩，即电机输出力矩折算到二次减速机转轴的值。规定从非传动侧看 去，逆时针力矩为正，顺时针力矩为负；
[0031] TST为阻力扭矩，即转炉的自重转矩。规定从非传动侧看去，顺时针力矩为正，逆时 针力矩为负；
[0032] J为转炉转动惯量。
[0033] 根据上述公式和定义，在任意第k个采样周期，满足
[0034] Tm (k) = TST (k) +J (k) a (k) (2)
[0035] Tm(k)为折算到二次减速机的四台倾动电机的输出转矩之和，
[0036] Tm (k) = N [Ti (k) +T2 (k) +T3 (k) +T4 (k) ] (3)
[0037] ω (k)的计算采用四台倾动电机转速折算到二次减速机转轴的平均值
[0038]
【权利要求】
1. 一种倾动电机松闸控制方法，其特征在于，所述方法包括： 从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动电机力矩和电 流； 转炉开始运行，当抱闸全部打开到位后，针对每一个中断周期递推获取转炉自重转 矩； 当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、转动惯量和辅助矩阵； 在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相同，当检测到每台倾 动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则若转炉设定转速与记录的自重 转矩方向相反，当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记录的转炉自重转矩后 立即松开抱闸。
2. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述针对每一个中断周期递推获取转炉自重 转矩步骤，具体包括： 对于第k个中断周期，有
；其中 TST(k)为第k个周期估算得到的转炉自重转矩，J(k)为第k个周期估算达到的转炉转动惯 量； 其中 Tm(k) zNETiGO+I^GO+TsGO+Vk)];
N为转炉电机到二次减速机的总传动比； (k)、T2 (k)、T3 (k)、T4 (k)分别为四台电机实际输出转矩； cojk)、ω2〇〇、ω3〇〇、ω4〇〇分别为四台电机的实际转速； a (k)为转炉的加速度； Τη为中断周期； 入为遗忘因子； 供(1)、L(k)、P(k)为辅助变量，它们分别是2X1列向量、2X1列向量和2X2矩阵。
3. -种倾动电机松闸控制装置，其特征在于，所述装置包括： 采样单元，用于从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动 电机力矩和电流； 递推计算单元，用于在转炉开始运行时，当抱闸全部打开到位后，针对每一个中断周期 递推获取转炉自重转矩； 数据记录单元，用于用于当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、转动 惯量和辅助矩阵； 松开控制单元，用于在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相 同，当检测到每台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则若转炉设 定转速与记录的自重转矩方向相反，当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记 录的转炉自重转矩后立即松开抱闸。
4.如权利要求3所述装置，其特征在于，所述递推计算单元中，对于第k个中断周期，有
;其中TST(k)为第k个周期估算得到 的转炉自重转矩，J(k)为第k个周期估算达到的转炉转动惯量； 其中 Tm(k) =^1^00+1(10+1^00+1^00];
N为转炉电机到二次减速机的总传动比； (k)、T2 (k)、T3 (k)、T4 (k)分别为四台电机实际输出转矩； cojk)、ω2〇〇、ω3〇〇、ω4〇〇分别为四台电机的实际转速； a (k)为转炉的加速度； Τη为中断周期； 入为遗忘因子； 軻幻、L(k)、P(k)为辅助变量，它们分别是2X1列向量、2X1列向量和2X2矩阵。
【文档编号】C21C5/30GK104152628SQ201410427192
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】蔡炜, 赵菁, 苏瑞淼, 周登科 申请人:中冶南方工程技术有限公司