王磊

摘 要：一種高爐節(jié)流閥控制角度的冗余檢測控制系統(tǒng)，屬于高爐布料技術(shù)領(lǐng)域。解決高爐因節(jié)流閥無法動作或狀態(tài)無法反饋導(dǎo)致高爐料流不穩(wěn)、高爐料線無法保證重大生產(chǎn)事故的發(fā)生。本應(yīng)用提供了一種高爐節(jié)流閥真正實現(xiàn)不間斷檢測控制的保護措施，通過使用多種冗余檢測手段完成對高爐的實時不間斷布料，保證節(jié)流閥在正常的高爐生產(chǎn)中，若出現(xiàn)單路網(wǎng)絡(luò)通訊故障中斷問題，至少另外有一種檢測方式確保高爐節(jié)流閥在人為可控狀態(tài)，同時滿足了在特定條件下的生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞：高爐 布料 節(jié)流閥 冗余

中圖分類號：TF321.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0003-02

近幾年我國自動上料生產(chǎn)技術(shù)有了很大進步，為減少高爐布料誤差率，提高冶煉效率，進一步大幅度降低焦比提供了可靠支撐，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。本技術(shù)屬于冶金業(yè)高爐節(jié)流閥控制角度檢測技術(shù)，主要針對一種高爐設(shè)備冗余檢測方法，屬于高爐布料技術(shù)領(lǐng)域。

對于冶金業(yè)來說，高爐節(jié)流閥控制的精準控制在冶金煉鐵業(yè)有著極其重要的作用，保證了高爐原燃料的充分燃燒。目前，國內(nèi)許多鋼鐵企業(yè)（尤其大型鋼鐵企業(yè)）都采用單個編碼器檢測節(jié)流閥實時運行角度，在高爐的正常生產(chǎn)期間，節(jié)流閥角度的實時準確地傳輸?shù)街醒肟刂茊卧?，保證高爐的原燃料的有效入爐，穩(wěn)定爐內(nèi)氣流，這就需要避免出現(xiàn)單個編碼器角度檢測故障導(dǎo)致節(jié)流閥失控，無法實現(xiàn)高爐料流的有效控制，從而對高爐造成重大生產(chǎn)事故[1]。同時，該檢測方法的存在就需要一種行之有效的監(jiān)測手段，當出現(xiàn)兩組反饋值之間差值出現(xiàn)異常時快速發(fā)出報警，可以快速的進行切換控制，保障高爐的正常冶煉操作。下面介紹的技術(shù)將解決這個問題。

1 工藝流程

此技術(shù)的目的是提供一種針對高爐節(jié)流閥角度冗余檢測的技術(shù)，此技術(shù)簡易實用，快速，具有很高的實用意義。本系統(tǒng)提供了一種高爐節(jié)流閥真正實現(xiàn)不間斷檢測的保護控制措施?？梢员苊飧郀t因節(jié)流閥無法動作或位置狀態(tài)無法反饋導(dǎo)致高爐料流不穩(wěn)、高爐料線無法保證等重大生產(chǎn)事故的發(fā)生。通過使用多種冗余檢測手段完成對高爐的實時不間斷布料，保證節(jié)流閥在正常的高爐生產(chǎn)中，若出現(xiàn)單路網(wǎng)絡(luò)通訊故障中斷問題，至少另外有一路檢測方式確保高爐節(jié)流閥在人為可控狀態(tài)，同時滿足了在特定條件下的生產(chǎn)需求。

一種高爐節(jié)流閥控制角度的冗余檢測控制系統(tǒng)，包括變速箱、第一高精度編碼器、比例調(diào)節(jié)閥、第二高精度編碼器、控制器、計算機、節(jié)流閥通軸、節(jié)流閥連桿、液壓油缸和液壓油管；變速箱分別與第一高精度編碼器和第二高精度編碼器相連接，控制器分別與第一高精度編碼器、比例調(diào)節(jié)閥、第二高精度編碼器及計算機相連接，比例調(diào)節(jié)閥通過液壓油管與液壓油缸相連接，變速箱、節(jié)流閥通軸、節(jié)流閥連桿和液壓油缸順次相連接。

控制器根據(jù)第一高精度編碼器和第二高精度編碼器所得數(shù)據(jù)，對比例調(diào)節(jié)閥進行控制。

高爐節(jié)流閥角度檢測安裝兩個高精度編碼器，實現(xiàn)角度冗余檢測，兩個檢測角度通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街骺刂茊卧≒LC、DCS、FCS等）進行信號處理，實現(xiàn)信號穩(wěn)定采集。全過程均可由生產(chǎn)人員對編碼器反饋數(shù)值調(diào)節(jié)過程進行干預(yù)，手動控制切換到最佳的節(jié)流閥角度用于調(diào)節(jié)。在任何情況下，均可由生產(chǎn)對編碼器反饋數(shù)值是否參與調(diào)節(jié)過程進行干預(yù)，手動控制切換到最佳的節(jié)流閥角度用于參與調(diào)節(jié)過程。當一個編碼器出現(xiàn)故障時，可實現(xiàn)進行人為切換，實現(xiàn)零誤差不間斷檢測，保障高爐節(jié)流閥的精準控制，實現(xiàn)高爐冶煉的順行。

高爐節(jié)流角度檢測單元編碼器實現(xiàn)冗余，所述的設(shè)定角度與反饋角度比較單元用于比較所述的兩個編碼器的檢測值，輸出值與控制單元相連。所述控制單元可以是PLC、DCS、FCS等控制單元。所述控制單元的輸出控制高爐節(jié)流比例閥和先導(dǎo)閥。高爐節(jié)流閥位置信號反饋方式冗余檢測方法，包括兩種高爐節(jié)流閥編碼器值狀態(tài)，兩個編碼器角度值定義為信號值1和信號值2。

信號值1與信號值2之間差值的絕對值在一定范圍之內(nèi)，屬于允許誤差范圍。

信號值1與信號值2之間差值的絕對值在一定范圍之外，超出誤差允許范圍，可通過人為調(diào)控，當出現(xiàn)一個編碼器與設(shè)定角度差異較大時，控制單元發(fā)出報警提示，此時進行人為切換到最佳反饋角度信號，實現(xiàn)真正意義上的零誤差不間斷檢測。

高爐節(jié)流閥位置信號反饋方式冗余檢測控制方法，其特征在于，處于高爐節(jié)流閥長期處于正常工作狀態(tài)。使用比例閥控制高爐節(jié)流閥打開或關(guān)閉動作。若此時節(jié)流閥處于停止狀態(tài)，保證立即自動關(guān)閉先導(dǎo)閥以實現(xiàn)液壓油路切斷，確保節(jié)流閥處于最優(yōu)工作狀態(tài)[2]。

2 自動控制系統(tǒng)組成

自動控制系統(tǒng)主要是指基礎(chǔ)自動化級，系統(tǒng)配置的總體原則：先進、可靠、開放、經(jīng)濟、合理。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集采用高精度絕對型編碼器，前端通過變速箱直接與節(jié)流閥通軸相聯(lián)，末端通過電纜連接至控制單元，其顯示精度等級提高了10倍以上。該控制單元采用PID控制程序，根據(jù)采集的節(jié)流閥最佳反饋角度信號與設(shè)定節(jié)流開度的差值，運算出比例調(diào)節(jié)閥液壓油允許的最大流速，并轉(zhuǎn)換成電信號直接輸出給比例調(diào)節(jié)閥控制節(jié)流閥動作；并當閥體在運行過程中，動作同時實時采集開度返回值，當生產(chǎn)設(shè)定值與反饋值之間差值小于一定角度時（實際角度可根據(jù)工藝要求調(diào)整）時進行一次減速；當差值小于一定角度時（實際角度可根據(jù)工藝要求調(diào)整）進行二次減速，使油缸快速、準確、穩(wěn)定的到達設(shè)定開度。

3 工藝系統(tǒng)控制功能

在高爐上料系統(tǒng)充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，進行高爐節(jié)流閥工藝進行設(shè)計節(jié)流閥冗余控制具體實施方式，通過兩套編碼器單元采集高爐節(jié)流閥實際角度值，分別記作γ1和γ2。通過角度比較單元分析比較信號值1-γ1、信號值2-γ2，當兩個角度信號值之差超過報警設(shè)定值時，輸出報警提示，提醒生產(chǎn)人員注意節(jié)流閥角度值異常。當出現(xiàn)一個編碼器出現(xiàn)故障時，可實現(xiàn)進行人為切換，實現(xiàn)零誤差不間斷檢測，保障高爐節(jié)流閥的精準控制，實現(xiàn)高爐冶煉的順行。

（1）當Δγ=|γ1-γ2|控制在節(jié)流冗余檢測角度偏差允許值X范圍內(nèi)時，高爐節(jié)流閥角度采集正常，使用γ1和γ2任意一個值與生產(chǎn)工藝設(shè)定值進行調(diào)節(jié)控制高爐節(jié)流閥動作輸出。當達到節(jié)流控制值Y時，將液壓油缸定位鎖死，停止調(diào)節(jié)。

（2）當Δγ=|γ1-γ2|超出節(jié)流冗余檢測角度偏差允許值X時，高爐節(jié)流閥角度采集異常，高爐節(jié)流閥角度采集異常報警輸出，發(fā)出聲光報警提醒操作工注意節(jié)流閥角度檢測異常，同時根據(jù)最佳的節(jié)流閥角度切換到調(diào)節(jié)控制過程中，當達到節(jié)流控制值Y時，將液壓油缸定位鎖死，停止調(diào)節(jié)。

（3）在任何情況下，均可由生產(chǎn)對編碼器反饋數(shù)值調(diào)節(jié)過程進行干預(yù)。手動控制切換到最佳的節(jié)流閥角度P用于過程控制與調(diào)節(jié)。當節(jié)流閥γ角的設(shè)定值S與最佳的節(jié)流閥角度P值差值Δδ小于節(jié)流控制值Y時，將液壓油缸定位鎖死，停止調(diào)節(jié)。

4 應(yīng)用效果

高爐節(jié)流閥真正實現(xiàn)不間斷檢測控制的保護措施，通過使用多種冗余檢測手段完成對高爐的實時不間斷布料，保證節(jié)流閥在正常的高爐生產(chǎn)中穩(wěn)定可靠，確保高爐冶煉的連續(xù)性，避免高爐正常運作期間，單個編碼器角度檢測故障導(dǎo)致高爐布料中斷的重大生產(chǎn)事故發(fā)生，保證高爐布料設(shè)備的穩(wěn)定運行、高爐順穩(wěn)生產(chǎn)。

參考文獻

[1] 秦曉勇，劉雄，陳林根，等.高爐利用系數(shù)目標優(yōu)化模型的研究與應(yīng)用[J].中國冶金，2014（4）：5-10.

[2] 劉曉明，葉瑋.液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計及運行特性分析[J].液壓氣動與密封，2013（7）：17-21.endprint