李立奎

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)粉末冶金有限公司，山東萊蕪 271104)

0 引言

靜葉控制系統(tǒng)一般采用用電液伺服閥控制方式［1-3］。電液伺服閥具有響應(yīng)時(shí)間短、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，靜葉伺服控制系統(tǒng)出現(xiàn)的一些故障包括控制信號(hào)丟失、跟蹤滯后、位置傳感器故障等，會(huì)造成靜葉大幅波動(dòng)甚至全開或全關(guān)，嚴(yán)重影響了設(shè)備調(diào)控效果。

1 存在問題的分析

萊鋼集團(tuán)粉末冶金公司的電爐機(jī)組靜葉開度均由電液伺服閥來控制。其靜葉調(diào)控系統(tǒng)工作原理為:有自控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，在伺服控制器中與油缸的實(shí)際位置信號(hào)比較，成為誤差信號(hào)放大后，送入電液伺服閥。伺服閥按一定的比例將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成液壓油量推動(dòng)油缸運(yùn)動(dòng)。由位置傳感器發(fā)出的反饋信號(hào)不斷改變，直至與指令信號(hào)相等時(shí)，油缸停止運(yùn)動(dòng)。油缸的直線運(yùn)動(dòng)，通過一套曲柄轉(zhuǎn)變成靜葉的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，改變敬業(yè)的開度。隨著系統(tǒng)信號(hào)的不斷變化，透平靜葉的開度也將不斷改變，從而達(dá)到控制及組轉(zhuǎn)速，控制煤氣流量、控制高爐頂壓的目的［4］。

在熟知其工作原理后，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控跟蹤，記錄所有相關(guān)數(shù)據(jù)并一起分析研究，確認(rèn)了目前靜葉伺服控制系統(tǒng)存在的主要問題如下。

1.1 對(duì)動(dòng)力油油質(zhì)的要求

當(dāng)前，對(duì)電爐機(jī)組所用動(dòng)力油的油污染等級(jí)要求為8級(jí)以下(NAS1638標(biāo)準(zhǔn))，而電液伺服廠家提供的產(chǎn)品說明中要求伺服閥對(duì)動(dòng)力油油質(zhì)為6級(jí)或更好，當(dāng)前動(dòng)力油系統(tǒng)達(dá)到6級(jí)的污染登記難度相當(dāng)高。因此，在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)伺服閥堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致伺服閥動(dòng)作不靈敏，動(dòng)作過程振動(dòng)大，萊鋼粉末冶金公司曾出現(xiàn)過因伺服閥振動(dòng)大導(dǎo)致不銹鋼供油管道振裂的問題。

1.2 電液伺服閥控制系統(tǒng)不具備鎖位功能

電液伺服閥控制系統(tǒng)不具備鎖位功能。對(duì)于電液伺服閥控制系統(tǒng)一旦發(fā)生電液伺服閥輸入或輸出信號(hào)丟失、調(diào)節(jié)器跟蹤滯后、靜葉位置傳感器故障和電磁失電等情況，電液伺服閥控制系統(tǒng)將出現(xiàn)靜葉異常動(dòng)作，從而導(dǎo)致機(jī)組存在著嚴(yán)重的控制隱患，影響了設(shè)備穩(wěn)定和生產(chǎn)順行。

因此，如何有效消除電液伺服閥控制系統(tǒng)缺陷，確保機(jī)組在出現(xiàn)信號(hào)故障時(shí)能夠維持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于提升設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行顯得非常必要。

2 靜葉控制改造思路和技術(shù)分析

2.1 改造思路的確定

根據(jù)靜葉伺服控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在的不足，為解決此問題，最終選擇了用電液比例閥代替電液伺服閥的技術(shù)改造方案。

2.2 伺服閥控制系統(tǒng)與比例控制系統(tǒng)技術(shù)比較

采用電液比例閥代替電液伺服閥，主要問題是在控制精度和響應(yīng)時(shí)間上的區(qū)別，采用大流量高品質(zhì)的電液比例閥，恰好解決了此問題。下面將從油質(zhì)要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、影響時(shí)間等方面進(jìn)行比較說明。電液 伺服閥與電液比例的參數(shù)對(duì)比如表1所列。

表1 電液伺服閥與電液比例閥參數(shù)對(duì)比

從表中可以看出，電液伺服閥和電表比例在油質(zhì)要求上線相差大，比例閥較伺服閥的油質(zhì)要求低3個(gè)級(jí)別，這就給生產(chǎn)中動(dòng)力油的過濾工作帶來幾大好處，大大降低了TRT動(dòng)力油過濾成本，同時(shí)也避免了因油質(zhì)輕微污染造成了伺服閥堵塞而導(dǎo)致伺服閥動(dòng)作不靈敏、工作振動(dòng)大等問題。從以上對(duì)比分析看處，在油質(zhì)要求、工作穩(wěn)定性等方面，電液比例閥具有明顯的有優(yōu)秀。

3 靜葉控制改造實(shí)施過程

將原有的電液伺服閥更換為過濾閥臺(tái)，在現(xiàn)有伺服閥二級(jí)過濾器周圍安裝電液比例閥集成箱，將過濾閥臺(tái)與電液比例閥集成箱通過高壓膠管連接，原伺服閥的供回油管道不做改變［5］。

在PLC安裝與比例閥配套的智能型控制器來控制比例閥動(dòng)作，代替原伺服閥的素服拉制器。PLC系統(tǒng)稍做或調(diào)整以適合于比例閥控制模式，控制室到現(xiàn)場的布線不作任何改變。第一步，再遠(yuǎn)閥塊附近安裝新的閥臺(tái);第二部步，取下伺服閥，安裝上相同安裝尺寸的油路過渡閥臺(tái)，將壓力油回油和負(fù)載油路通過此塊和高壓軟管引出道心制作的閥臺(tái);第三部步，在控制室安裝ⅠSA控制器，連好線路后調(diào)校。

4 結(jié)論

現(xiàn)場試驗(yàn)和運(yùn)行試驗(yàn)表明，改造后，靜葉控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)、靜葉油缸全行程時(shí)間，故障鎖位功能均達(dá)到或優(yōu)于改造指標(biāo)，同時(shí)爐頂壓波動(dòng)一直控制在±1000兆帕范圍內(nèi)，更好地穩(wěn)定了高爐生產(chǎn)。同時(shí)具備自動(dòng)鎖位功能的電液比例閥靜葉控制系統(tǒng)，有效解決了以下難題:

(1)輸入信號(hào)丟失鎖位功能:當(dāng)位置控制信號(hào)超過正常的信號(hào)范圍(4～20 mA)時(shí)，控制器將油缸就地鎖位;一旦信號(hào)恢復(fù)到正常的范圍，則鎖位自動(dòng)解除。該功能主要是針對(duì)信號(hào)傳輸先斷開或PLC信號(hào)從輸出錯(cuò)誤時(shí)，避免油缸按照錯(cuò)誤指令誤動(dòng)作。

(2)反饋信號(hào)丟失鎖位功能:一旦靜葉位置傳感器的反饋信號(hào)超出正常范圍則使油缸就地鎖位;待信號(hào)回復(fù)后側(cè)鎖位自動(dòng)解除。該功能的設(shè)置主要避免因位置傳感器故障而導(dǎo)致的油缸誤動(dòng)作。

(3)跟蹤信號(hào)鎖位功能:對(duì)于控制器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行跟蹤，一旦其發(fā)虧信號(hào)和輸出信號(hào)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)誤差超出正常范圍時(shí)，則使油缸就地鎖位;待恢復(fù)正常后則鎖位功能在輸出和反饋一致時(shí)解除。該功能的設(shè)置主要是避免因油缸的卡澀、比例閥堵塞動(dòng)作遲緩的故障時(shí)對(duì)高爐頂壓造成的波動(dòng)。

(4)斷電鎖位功能:在控制系統(tǒng)失去電源后，油缸立刻就地鎖位。

［1］ 許有熊.新型壓電式電-氣PWM比例閥的研究［J］.中國機(jī)械工程，2009(14):21-25.

［2］ 田秀平.冷床裙板比例閥和兩級(jí)馬達(dá)液壓控制［J］.液壓與氣動(dòng)，2014(3):42-46.

［3］ 宋宗南.新型比例閥用動(dòng)磁式電機(jī)械轉(zhuǎn)換器［J］.微特電機(jī)，2013(12):52-55.

［4］ 鄭凱鋒.比例閥控制非對(duì)稱液壓缸系統(tǒng)的非線性建模與仿真［J］.液壓與氣動(dòng)，2013(4):67-71.

［5］ 嚴(yán)榮松.工業(yè)爐氣質(zhì)轉(zhuǎn)換分析與比例閥應(yīng)用研究［J］.工業(yè)爐，2013(1):16-19.