变频器频道
0引言
高炉探尺在冶炼实际生产中起着至关重要的作用，如何提高探尺的控制精度是当前自动控制技术需要面对及解决的问题。传统的高炉探尺控制多采用直流电机和直流装置，依靠直流电机抱闸及速度继电器实现对探尺重锤的提升和下降，特性稳定，转矩特性好，控制方式简单，但应用过程中也表现一些缺点：机械抱闸装置动作频繁，直流控制系统故障率高，造成直流电机维护量大，设备投资大，探尺曲线失真度高，恢复生产困难；继电器性能不稳定，导致重锤下降过程中超速埋进料面，造成探尺过载故障，使重锤脱落。探尺在高炉生产过程中发挥的作用越来越大，一旦出现故障将会造成高炉停产，严重影响生产。为适应高炉顺利生产及长远发展需求，高炉探尺采用矢量变频系统控制，通过与PLC通信实现准确驱动控制，可精准地检测炉内料面的位置，为操作人员提供准确的布料指令，有效提高了探尺控制精度和数据的可靠性，从而为高炉炉况的稳定性提供了依据，减少了工人劳动强度，提高了生产效率，减少焦炭能耗。
1 高炉探尺工艺
1.1 探尺工作原理
探尺是一种检测高炉内部矿石与焦炭料面的装置，由金属链条、重锤组成，挂在一个由电机、减速机、链轮及抱闸装置所组成的机构上。高炉内的料位随着炼铁生产的进行而不断变化，探尺工作后，探尺重锤在电机的反向电磁作用下缓慢下降，电机有一个相对大一点的电流流过，当重锤接触到内的物料后，重力减小，电机电流也会突然变小，检测电路根据该信号的变化，就可计算出这一过程中重锤下降了多少米，从而知道内料线的位置。整个监测过程是通过对卷扬机的控制实现的，探尺的工作方式可分为放尺操作、扶尺操作及提尺操作。探尺若要运行稳定，必须满足以下工艺要求：探尺控制系统结构如图1所示。探尺放尺速度应均衡；准确检测料面位置；探尺随着料面下降而下降；提尺速度快且准确；当探尺达到上限位时能自动停止； 料位位置必须实时在监控机上显示。
图1 探尺控制系统结构
1.2 探尺工作运行控制过程
探尺工作运行过程如：控制器系统发出探尺动作命令，同时给定电机放尺频率，电机带动重锤上升或是下降，电机运行时驱动力矩与探尺重锤及链条的重力力矩方向相反，与重锤运动方向相反，变频器发出反转输出，同时控制抱闸打开，变频器处于速度闭环调节状态，重锤以一恒速下落或上升，提尺时以高速运行，当达到某一设定位置时，降低探尺提升速度，确保探尺提升位置的准确性；当探尺到达等待位置时，抱闸闭合。力矩的检测和改变依靠变频器内部参数设定实现，设定方法简单可靠，探尺运行控制如图2所示。
图2 探尺运动控制
2 系统硬件选型
（1）采用性价比较好的SIEMENS公司6SE70系列交流变频控制系统, 矢量开环控制；采用三相交流异步电动机，参数为：额定功率2.2kW，额定电压380V，额定转速965r/min，额定电流6.6A。（2）电机主轴上的编码器选用25位多圈绝对值型格雷码编码器，通过DP总线和PLC控制系统通信，PLC控制系统计算编码器转的圈数，换算成探尺的运行位置，并把运行位置信号反馈于程序中参与探尺运行控制。（3）由于探尺是位能性负载，其下放的动能不能通过变频器回馈给交流电源，为实现探尺位置的准确测量，需另设一主令控制器，检测各个极限位置。
3高炉探尺矢量变频控制的实现
高炉探尺采用无速度传感器开环矢量控制。在直流电机轴端安装增量码盘作为位置检测元件，减速机轴端接多圈绝对值编码器，信号经高速计数器反馈到PLC，经PLC计算探尺的运行位置，作为探尺的控制信号依据。PLC与变频器之间通过DP线进行通信。PLC发给传动变频的控制信号主要有：提尺信号、放尺信号、故障复位等控制命令。根据生产工艺操作要求,变频器给定的力矩大小和运动方向，PLC发给变频器控制命令，实现对探尺运动的精准控制，变频控制系统结构如图3所示。
图3 高炉探尺电气控制结构图
4 结语
在莱钢高炉实际运行表明，解决了传统探尺设计存在的不足，系统运行稳定，控制灵活，满足高炉工艺生产要求， 提高了高炉冶炼效率。
参考文献
[1]吕伟,曹建东,吕红芝,等林.直流调速装置在高炉探尺控制中的应用[J].山东冶金,2010，(03)
[2]范杰,李宁.基于矢量控制技术的高炉探尺传动系统在高炉中的应用[J].金属世界,2009，(03)
[3]梁建,王清,徐国利.Siemens矢量变频器6SE70在1800m3高炉探尺中的应用[A].第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C].2006