伺服系统在高炉无料钟自动布料控制中的应用

　　孙　伟,晏朋飞

　　(冶金自动化研究设计院,北京　100071)

　　[作者简介]孙　伟(1971-),男,河北永清人,高级工程师,毕业于东北大学,硕士,主要从事工业控制系统的开发和应用工作。

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　　[中图分类号] TE54　　　[文献标识码] B　　　[文章编号] 1002-1183 (2008) 06-0014-03

　　高炉是炼铁生产的核心设备,通过高炉用焦炭使铁矿石———氧化铁还原得到生铁,这就需要将矿石、焦炭及辅助原料等按一定的原料配比精确地装入炉内。高炉的布料,是由布料溜槽来实现的,分为装料和布料两个过程。先由槽下给料机经主皮带运送矿石、焦炭等到料罐内,待探测料面到设定料线,布料溜槽按照设定的倾角和圈数将原料布于预定区域。

　　1　无钟炉顶实现精确布料的原理

　　布料是高炉操作的关键工序之一。布料器的总体功能是使溜槽在360°旋转过程中把炉料通过溜槽的倾角变化布向理想的位置,实现强化冶炼、优质高产、降低消耗。现代化的高炉为了最大限度地提高冶炼效率,均采用了料流调节阀加布料溜槽的控制方式来实现矿、焦在炉内的精确布料,料流阀调节和布料溜槽控制布料的原理如图1所示。

　　高炉炉料(烧结矿、球团矿或焦炭等)经过槽下配料工艺后,进入到炉顶的上料斗和下料斗,在高炉接到布料指令后,其下料斗的料流调节阀首先按工艺要求开到给定的开度(γ角),这时炉料按一定的流量经布料滚筒后流到布料溜槽上,此时布料溜槽已经按工艺要求升到一定的倾动角度(α角),同时布料溜槽还在水平面方向上进行着匀速旋转(β角)。这样炉料就可以均匀地布到高炉的料面上了。

　　从上面炉顶布料的基本控制原理可以看出,只要控制好α、β、γ三个角度,就可以把炉料按任意的形式布到炉内。一般来说高炉的布料方式有环形布料、扇形布料和定点布料等几种形式。使用最多的是环形布料,即一批料以不同的倾动角度布到炉内,形成以炉中心为圆心的数个圆环,使炉料均匀地布在炉内。根据环形布料的环数的多少还分为单环布料和多环布料,对小型高炉最常用的为一环到四环布料。如果在冶炼过程中出现炉内料面不均匀的情况,则可以利用扇形布料或定点布料来弥补[1]。通过多环布料,可以把粉料分散到较大的面积内,从而降低了粉料的破坏作用,提高了料柱的透气性[2]。

　　2　利用交流伺服系统控制溜槽倾动

　　布料溜槽是高炉上料系统的关键设备,而倾角α的控制又是布料溜槽控制系统中的重要参数,直接影响到高炉上料质量的好坏[3]。交流伺服系统是以交流伺服电动机为控制对象,以控制器为核心,以功率器件为变换装置,将转矩、速度或位置控制作为控制目的的系统。按交流伺服电动机种类可分为交流异步伺服系统和交流同步伺服系统。交流伺服系统加速特性近似直线,加速时间短,定位控制时,可提高系统的刚性和精度,操作方便。近年来,随着永磁材料性能的不断提高和价格日渐下降,使得采用永磁同步电动机的交流同步伺服系统的性能日益突出。使用交流同步伺服系统驱动溜槽倾动能很好地保证α角的精度系统可靠性高,设备简单,安装调试方便。