本发明属于料流调节比例阀控制装置,特别是无料钟高炉炉顶料流调节比例阀无放大器控制装置。 目前所采用的无料钟高炉炉顶料流调节控制装置有两种类型:
(1)采用液压换向阀控制液压系统,电气系统中采用继电器接触控制来实现料流阀开口度控制,采用自整角机及其转换器来实现料流阀开口度检测。由于液压系统是采用液压换向阀来控制的,因此不能调速,定位精度不高。
(2)采用液压比例阀控制液压系统,电气系统中采用专用的选通型放大器实现料流阀开口度控制,开口度检测装置与(1)相同。由于液压系统采用的是液压比例阀,通过专用放大器控制比例阀控制电流的变化,因此可以使料流阀动作时实现调速,从而平稳准确地到达预定的开口度,比第一种型式有显著的进步,近年来得到推广应用。
但是专用放大器是一种很复杂的装置,对周围环境的要求很严,当周围环境中出现诸如电源干扰等强干扰时,往往会引起选通翻转失败,因此可靠性不高。由于这种专用放大装置内部结构复杂,维修极为困难;一旦此放大器出现故障,就要更换,更换后需要有很长的调整时间,从而降低了设备的作业率,目前,这一专用放大器已成为无料钟高炉炉顶控制系统中的薄弱环节之一,也是影响高炉生产的主要因素之一。
另外,此种专用放大装置必须由PLC控制系统中的模拟量输出来驱动,这就造成即使是远程手动控制料流阀开口度,也必须通过PLC系统;在进行就地控制时,如果要变速,也必须经过PLC系统。
本发明的目的就是要从根本上解决上述问题,根除专用放大器这个薄弱环节,采用一种新型的无放大器比例阀控制装置,既不用专用的选通型放大器,也不用模拟量(4~20mA电流)信号来驱动液压比例阀,并保证平稳准确定位的要求。
按照本发明,用一个电压源来直接驱动液压比例阀,用一个电流调节器来改变电压源输出电流,以实现液压比例阀驱动电压的调节,从而保证料流阀动作的调速性能。
按照本发明,原装置中的换向继电器功能可得到充分利用,使之同时实现料流阀开、关、换向功能及选通/切断专用放大器的控制功能。因此既可以独立工作,又可以和原有的专用选通型放大器比例阀控制装置相连,成为双路保险型比例阀控制装置。
按照本发明,无须模拟量输出,既可实现PLC自动控制,也可以实现通过或不通过PLC的手动远程控制或就地控制。为保证高精度定位,在计算机控制系统软件中增加一个料流调节阀停止提前量自修正程序。
按照本发明,采用二极管隔离器,当放大器有故障(无相应输出)时,自动投入无放大器控制装置,从而既保证放大器出故障时高炉能正常生产,又实现了用专用放大器控制时的顺利操作。
因此,本发明是由换向继电器、电压源、电流调节装置、切换开关、换向继电器(接点)、选通/切断接点所相互连接而成。
下面结合附图对本发明作详细说明。
附图1是目前采用的液压比例阀和专用的选通型放大器控制系统框图。
附图2是本发明的无专用放大器控制系统框图。
附图3是电流调节原理图。
附图4是切换开关系统原理图。
如附图1所示,目前所用地控制系统Ⅱ的前部是计算机PLC控制系统Ⅰ、后部是控制对象Ⅲ。本控制系统Ⅱ从PLC控制系统Ⅰ接收开关量输入和4~20mA模拟量输出2,控制对象Ⅲ包括“开”比例阀8、“关”比例阀9、料流阀10和开口度检测装置11。控制系统Ⅱ本身由换向继电器4、换向装置5、电源6、专用的选通型放大器7所组成。PLC系统Ⅰ的开关量输出1输出到换向继电器4、4~20mA模拟量输出2经换向装置5进行换向。由专用的选通型放大器7选通、放大后去控制“开”比例阀8和“关”比例阀9,电源6给专用的选通型放大器供电。
如图2所示,本发明的控制装置扩大了原控制系统的换向继电器4的功能。本发明由电压源12、电流调节器13、切换开关14、换向开关15,和与其并联的选通/切断装置16、二极管电压隔离器17所串接而成,换向继电器4同时接向电流调节器13和二极管隔离器17,切换开关14还和原控制系统的专用的选通型放大器7相连接。
计算机PLC系统的开关量输出1由换向继电器4输出开关信号,此信号一方面送给电流调节装置13,另一方面送给换向装置;经电流调节装置13调节后的信号送到切换装置14,而后经由换向开关后经二极管电压隔离开关17去控制比例阀。二极管电压隔离开关17用于实现双路并联,在双路控制时,由放大器侧输出为优先。
在此计算机PLC系统的控制系统软件中,增加一个料流调节阀10停止提前量自修正程序。每次开到位时,计算设定值与实际值的差,自动修正下次动作的停止提前量设定值。这一软件功能与用一电流调节器13改变电压源12的输出电流以实现料流阀10调速的功能相结合,保证了料流阀10开口度的高精度定位。此停止提前量自修正程序模型为:
Ai+1=Ai+△Ai/K
式中,Aⅰ+1:停止提前量修正值,即第ⅰ+1次停止提前量值;
Ai:原停止提前量,即第ⅰ次停止提前量值;
△,Ai:第i次误差;
K:常数。
即料流调节阀10的第ⅰ+1次停止提前量修正值Aⅰ+1等于第i次停止提前量值Aⅰ加上第ⅰ次误差△Aⅰ被除以一个常数K。
在专用的选通型放大器7能正常工作时,放大信号仍可经切换开关中14和选通/切断装置16去控制比例阀。
如图3所示,电流调节器13由可调电阻R1、开关量接点K1所组成。PLC控制系统通过开关量输出来控制电流调节器13,通过电阻R1串入与否来调节电流。
如图4所示,来自电流调节器13的电流信号经由切换开关14控制换向装置15(继电器)接点K2和K3,换向继电器接点K2控制“开”比例阀8,接点K3控制“关”比例阀9。
在实际生产中使用结果证明,这种控制系统能确保料流控制系统无故障地正常工作。