利用历史趋势准确判断高炉探尺设备故障

流 阀放 料 前 的提 升 过程 。在跟 随料 面 的过 程 中 ， 曲线 是 一
线运行趋势图如图 ４的第 ４个近似方波 中的最高 的 ＃１线
条 所示 ，实 际 趋势 图 中显 示 料线 位 置 约 为 ４ ． ３ ｍ。
条 有一 定 斜 率 的直 线 ，说 明从 探 尺 坠砣 下 放 到 料 面 开 始 及 跟 随料 面期 间 ，探 尺 一直 保 持 了 坠砣 与 料 面 的接 触 及 钢 绳 的张 紧 ，这 是 探尺 控 制 系统 通过 变频 器 参 数 设 置 和 编 码 器 反 馈 完美 反 映 了高 炉 正 常生 产 时料 线 的状 态 。
０ 引 言
高炉探料设备 即通常所说的探尺在高炉冶炼过程 中用 来探测料线 ，以便 随时 了解炉 内料 面高度 。准确 探测 料 线 ，保持料线稳定不但对高炉冶炼 十分重要 ，而且对炉顶 设备的安全运转和使用寿命也很 重要 。这是因为料线位置
节 。上位机的合理分布 ，同时料线过低 还会使炉顶煤气温度显著升高 ，增加对设备的不利影响 。
由此可见 ，探料设备工作是否准确 、可靠 ，对高炉冶炼有
着 直 接 的影 响 。
制 、传动系统结构如 图 ２ 所示 。
１高炉探尺设备拖动系统简介
高炉探尺设备由坠砣 、铁链 、钢丝绳 、卷筒 、球阀、 减速箱 、电机及控制元件（ 包括 主令控制器 、编码器 ） 等组 成 ，如 图 １ 所示 。在整个 工作 过程 中，包 括待机 时 ，铁 链 、钢丝绳都处于拉紧状态 。当坠砣 下放跟踪料 面时，为 了使坠砣下降速度缓慢 ，同时避免坠砣撞击料面时埋人料 内使探测不准确 ，电机应产生方向相反 、大小略小于坠砣
的零位点校准是在高炉休风状态时打开炉顶大方人孔 ，根
据 观 测 到 的 坠砣 的 实 际 位 置 进 行 主令 控 制 器 的 零 位 点 调
收 稿 日期 ｉ ２ ０ １ ３ － １ ２ — １ ８
电 工技术 ｌ ２ ０ １ ４ ｌ ６ 期 Ｉ ５ ７
待机位一般设置在探尺零 点上方 ０ ． ５ ｒ ｎ 左右 。形似 方波的
线运行趋势上 ，如图 ３ 所示。纵坐标表示高炉探 尺探测 的 料线深度 ，以探尺正常 的上 限一０ ． ５ ｍ作 为探尺下放 的起
始 点 ，横 坐标 代 表 时 间 。
ｔ ／ ａ ｉ ｒ ｎ
图 １ 探 尺设 备 示薏 图
图 ３ 探尺正常运行趋势示意 图
高炉探尺设备的驱动 、控制系统包括变频器、主令控 制器 、速度编码器 、位置编码器 、电机及其 电磁抱 闸。主 令控制器用于控制探尺的极限位置及校准料线零点。实际
正常情况下 ，高炉放料设定的发 出 “ 到料线 ” 信号 的 值虽然可以根据炉况调整 ，但是通 常设 为 １ ． ３ ｍ左 右，图 ３ 曲线基本可以反映出探尺在正常生产时 的运行趋 势。对 于第 １ 个 、第 ２ 个近似方波 曲线 的下方 ，３条线基本重合
的地 方是 向炉 内放 料 时 ３台探 尺 同 时 提 到待 机 位 的情 况 ，
首先 ，从 机械 传 动及 电气 控 制 分 析 ，位 置 编码 器 反 馈 出４ ． ３ ｍ 位 置数 据 ，即说 明 滚 筒 钢 绳 已下 放 到 该 位 置 ，这 种 现 象在 控 制 理论 上 是 可能 的 ，因 为 主令 控制 器 的 下 限 位
置调节为 ６ ｍ，Ｐ Ｌ Ｃ程序 中采用 了编码 器反馈的数据作为 软下限同样 为 ６ ｍ。在 生产 过 程 中，这 种现 象 出现 过 多 次 ，甚至曾显示料线深度为 ２ １ ｍ。从工艺状况分析 ，正常
曲线 的上 升段 即为 探尺 下 放过 程 ，顶 端 即为 探 尺 坠 砣 跟 随
３ ． ２ 料 线不 定期 短时超 出正常 “ 到 料线 ”位 置
料 线 不定 期 短 时超 出正 常 “ 到 料线 ”（ １ ． ３ ｍ） 位 置 的料
炉 内料面的过程 ，下降段 即为探尺在高炉开下密封阀和料
为了保证探尺能够准确探测料面 ，采用 变频器驱 动交
流 电机 ，并 设 定 控制 方 式 为直 接 转 矩 控 制 模 式 （ Ｄ Ｔ Ｃ ） 。在 电机 非 轴伸 端 安装 的速 度 编码 器 用 于 向 变 频器 反馈 电机 实 际运 转 方 向 和 速 度 ，构 成 探 尺 的 闭 环 控 制 系 统 。探 尺 控
利 用历 史 趋 势 准确 判 断高炉 探 尺设 备故 障
赵 彦 婷
（ 河 南安 阳钢 铁股份 有 限公 司炼铁 厂 ，河南 安 阳 ４ ５ ５ ０ ０ ４ ）
［ 摘要］ 介绍 高炉探 尺控制 系统 ，说明根 据历史趋势准确判断高炉探 尺设备 故障的方法。
关 键词 历 史趋 势 高炉 探 尺 故 障 判 断 变频 器
探尺下放缓慢或不能下放探尺下放缓慢或不能下放的料线运行趋势图如图位置料线不定期短时超出正常13m位置的条所示实际趋势图中显示料线位置约为43m首先从机械传动及电气控制分析位置编码器反馈出43m位置数据即说明滚筒钢绳已下放到该位置种现象在控制理论上是可能的因为主令控制器的下限位置调节为6mplc程序中采用了编码器反馈的数据作为软下限同甚至曾显示料线深度为21m从工艺状况分析正常生产时料线运行趋势图所示的不是真实料线值造成这种现象的原因只有位置编码器及其线路问题
生产 时 ，实 际 料 面 不 可 能 达 到 该 位 置 ，那 么 只 有 一 种 可 能 ，料 线 运行 趋 势 图所 示 的不 是 真 实 料 线 值 ，造 成 这 种 现 象 的原 因 只有 位 置 编码 器及 其 线 路 问题 。 首 先 考虑 位 置 编码 器 的选 型 问题 ，如 果 选 用 单 圈 或 圈 数 位不 够 的 编码 器 ，并 且 编码 器 的反 馈 值 在 料 线 零 位 点 时
生 产 中 因人孔 封 闭 ，料 线 坠砣 的 实 际零 位 观 测 不 到 ，故 在
需要校零时 ，根据主令控制器 的零位点校准 。料线的高低
由绝 对值 编码 器 经 Ｐ Ｌ Ｃ及 上 位机 显示 于操 作 站显 示 屏
上 ，并 且 料线 运 行趋 势 可 在上 位 机保 存 一定 时间 。
重力 矩 的力 矩 ，在 坠砣触 及 料 面 后 ，既要 使 坠 砣 能 不 断 跟 随料 面 下 降 ，又 要 使 系 在 坠 砣 上 的 钢 绳 始 终 处 于 张 紧 状
态。
图 ２ 探尺控制及传动 系统结构 图
２ 高 炉 探 尺 设 备 的 正 常 工 作状 态
探 尺 的控 制 难 点在 于 放 尺时 的力 矩 控 制 。高 炉 顺 行 、 炉 况稳 定 时 ，料 线情 况 由绝对 值 编 码 器 反 馈 至 上 位 机 的 料