CN102268497B - Trt机组静叶伺服控制系统的安全控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了TRT机组静叶伺服系统安全控制方法：TRT机组正常运行时，高炉顶压由TRT机组静叶伺服控制系统调节控制；当TRT机组静叶系统出现故障时，电液伺服阀退出对静叶执行机构的控制；TRT机组PLC系统向旁通电磁阀输出控制信号，在高炉减压阀组的主调节和旁通电磁阀的辅助调节下，炉顶压力恢复稳定；操作人员在线检查手动修复，如果短时间内不能恢复正常，则TRT机组紧急停机。本方法在不停机的情况下可对静叶伺服系统进行检查，确定故障的原因和最终采取的措施，可避免TRT机组不必要的频繁停机。本发明的应用使静叶伺服控制系统紧急故障时系统安全性大大增强，根据所投运的现场验证，该方法极大的保证了高炉冶炼的生产安全。

Description

TRT机组静叶伺服控制系统的安全控制方法

技术领域

本发明属于高炉煤气余压能量回收装置（简称TRT机组）领域，涉及一种安全控制控制方法，特别是一种TRT机组静叶伺服控制系统的安全控制方法。

背景技术

高炉冶炼是钢铁工业的支柱，TRT机组是高炉冶炼的重大节能装备，随着工业控制技术的快速发展，对于设备的安全性要求在不断提高，同时TRT机组作为高炉的附属设备，其运行既不能干扰高炉的正常生产，也要最大限度的发电。现有的TRT机组正常运行期间，高炉的炉顶压力（简称高炉顶压）由TRT机组的静叶伺服控制系统控制，这种控制方式在机组静叶伺服控制系统正常时可以满足高炉炉顶压力的控制要求，但是，当静叶伺服控制系统出现紧急故障，如静叶伺服控制器故障、电液伺服阀故障等情况，将会使TRT机组静叶执行机构快速打开或关闭，这将极大的威胁高炉冶炼的生产安全和TRT机组的正常运行。但在目前，还没有一种行之有效方法来解决静叶伺服控制系统出现紧急故障时高炉顶压的控制。因此，如何在TRT机组静叶伺服控制系统发生紧急故障时，能够安全控制静叶伺服系统，使静叶角度保持在静叶伺服系统故障前的工作位置状态，最终保证高炉冶炼的生产安全，这是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种TRT机组静叶伺服控制系统的安全控制方法，该方法能够有效避免TRT机组在静叶伺服控制系统紧急故障时对高炉的炉顶压力所产生的严重影响，从而保证高炉冶炼的生产安全。

为实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种TRT机组静叶伺服控制系统的安全控制方法，其特征在于，应用本发明的TRT机组静叶伺服系统的结构如下：

该系统包括静叶保位装置和静叶伺服控制系统，所述静叶保位装置包括保位电磁阀、旁通电磁阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三液控单向阀、第四液控单向阀、第五液控单向阀、静叶执行机构；所述静叶伺服控制系统包括电液伺服阀、静叶伺服控制器和静叶位置传感器；TRT机组PLC系统的三个控制信号输出端分别连接静叶伺服控制器、保位电磁阀、旁通电磁阀；静叶执行机构与静叶位置传感器连接，静叶位置传感器的两个反馈信号输出端分别连接TRT机组PLC系统和静叶伺服控制器，静叶伺服控制器的两个输出端分别连接TRT机组PLC系统和电液伺服阀；液压油路的进油管的三个支管分别连接保位电磁阀、液控单向阀、旁通电磁阀；其中，保位电磁阀分别通过油管连接第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三液控单向阀；液控单向阀通过油管连接电液伺服阀，电液伺服阀通过油管连接第二液控单向阀、第三液控单向阀；旁通电磁阀通过油管分别连接第四液控单向阀、第五液控单向阀；第二液控单向阀、第三液控单向阀、第四液控单向阀、第五液控单向阀分别通过油管连接静叶执行机构的液压油缸；电液伺服阀、旁通电磁阀和保位电磁阀分别通过油管连接回油管； 

TRT机组静叶伺服控制系统安全控制方法具体包括如下步骤：

TRT机组正常运行的情况下，高炉顶压由TRT机组静叶伺服控制系统调节控制；

当TRT机组静叶PLC系统判断出现下列三种情况的任一种时，

①TRT机组PLC系统的控制指令4～20mA电信号丢失，即控制指令信号小于4mA，②静叶位置反馈信号ZI丢失，即位置反馈信号小于4mA（一般设定位置反馈信号为4mA～20mA），③电液伺服阀故障，即静叶的开度控制指令ZC和静叶位置反馈信号ZI出现5%以上的不一致，即ZC-ZI≥5%或ZI-ZC≥5%； 

TRT机组PLC系统向保位电磁阀、高炉控制系统同时发送故障信号，保位电磁阀接收故障信号后失电动作，进入保位电磁阀的油管被切断，第一液控单向阀、第二液控单项阀和第三液控单向阀自动关闭，电液伺服阀前、后的油管路被切断，向静叶执行机构中的液压油缸提供压力源的通路被切断，此时电液伺服阀退出对静叶执行机构的控制，静叶保持在原有开度；同时，高炉控制系统接收故障信号后启动高炉减压阀组调节高炉顶压；

TRT机组PLC系统向旁通电磁阀输出控制信号，旁通电磁阀得电动作，液压油通过旁通电磁阀到达第四液控单向阀和第五液控单向阀，第四液控单向阀自动打开使控制静叶执行机构中油缸回油油路畅通，第五液控单向阀自动打开使控制静叶执行机构中油缸进油油路畅通，操作人员通过操作上位HMI上的按钮控制TRT机组PLC系统向调节旁通电磁阀发送调节信号，从而点动调节旁通电磁阀，旁通电磁阀通过与门电路控制，其带电动作需满足：保位电磁阀失电且操作人员通过上位HMI发送调节信号；此时，保位电磁阀失电，旁通电磁阀根据上位HMI发送的调节信号通过电源的通断控制液压油路的开启、关闭，实现对静叶执行机构的液压油缸活塞行程的控制，即控制静叶角度开合。在高炉减压阀组的主调节和旁通电磁阀的辅助调节下，炉顶压力恢复稳定。

炉顶压力恢复稳定后，操作人员在线检查，如果检查结果是由于静叶伺服控制器、静叶位置传感器或电液伺服阀之间的接线松动或虚接，则操作人员手动修复，当ZC与ZI的数值一致时，TRT机组PLC系统判断故障消除，TRT机组PLC系统向保位电磁阀发送数字量控制信号，保位电磁阀带电，旁通电磁阀带电动作的条件不满足，自动退出对静叶执行机构的控制，通过保位电磁阀的油路导通，液控单向阀、第二液控单项阀和第三液控单向阀恢复导通，电液伺服阀前、后的油管路导通；然后，TRT机组PLC系统通过伺服控制器向电液伺服阀发送模拟量控制信号，电液伺服阀恢复对静叶执行机构的控制，即静叶伺服控制系统重新控制高炉顶压。故障消除的同时，TRT机组PLC系统同时向高炉系统发出故障解除信号，高炉系统接收故障解除信号后退出高炉顶压控制；

如果短时间内ZC与ZI的数值没有变为一致，TRT机组PLC系统判断静叶伺服控制系统短时间内不能恢复正常，则TRT机组PLC系统控制TRT机组紧急停机；此时高炉系统控制高炉顶压，静叶伺服控制系统进行全面检查和维修。

本发明还包括如下其他技术方案：

所述保位电磁阀采用单线圈的电磁阀。

所述旁通电磁阀采用双线圈的电磁阀。

发明人通过对TRT机组静叶伺服控制系统的研究，分析造成静叶伺服控制系统紧急故障的原因，提出了在静叶伺服控制系统紧急故障时的控制方法，该方法有效的解决了静叶伺服控制系统由于紧急故障引起静叶的瞬时全开、全关或控制失效，使高炉系统能够采取相应的措施，在不停机的情况下可对静叶伺服控制系统进行检查，确定故障的原因并采取相应措施，避免了TRT机组不必要的频繁停机，本方法的应用使TRT机组静叶伺服控制系统紧急故障时的系统安全性大大增强，达到了行业的先进水平，经多个现场验证，切换过程平稳，静叶基本保持在原有开度，能够有效避免TRT机组静叶伺服系统的故障对高炉安全生产的较大影响，极大的保证了高炉系统的安全运行。

附图说明

图1是应用本发明的方法的系统的结构示意图。

图2是本发明的方法的工作流程图。其中，ZI表示静叶位置反馈信号，ZC表示静叶角度控制信号。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的解释说明。

具体实施方式

参照图1，应用本发明的TRT机组静叶伺服系统：该系统包括静叶保位装置和静叶伺服控制系统，所述静叶保位装置包括保位电磁阀1、旁通电磁阀2、第一液控单向阀3、第二液控单向阀10、第三液控单向阀11、第四液控单向阀12、第五液控单向阀13、静叶执行机构4；所述静叶伺服控制系统包括电液伺服阀5、静叶伺服控制器6和静叶位置传感器7；TRT机组PLC系统9的三个控制信号输出端分别连接静叶伺服控制器6、保位电磁阀1、旁通电磁阀2；静叶执行机构4与静叶位置传感器7连接，静叶位置传感器7的两个反馈信号输出端分别连接TRT机组PLC系统9和静叶伺服控制器6，静叶伺服控制器6的两个输出端分别连接TRT机组PLC系统9和电液伺服阀5；液压油路的进油管8的三个支管分别连接保位电磁阀1、液控单向阀3、旁通电磁阀2；其中，保位电磁阀1分别通过油管连接第一液控单向阀3、第二液控单向阀10、第三液控单向阀11；液控单向阀3通过油管连接电液伺服阀5，电液伺服阀5通过油管连接第二液控单向阀10、第三液控单向阀11；旁通电磁阀2通过油管分别连接第四液控单向阀12、第五液控单向阀13；第二液控单向阀10、第三液控单向阀11、第四液控单向阀12、第五液控单向阀13分别通过油管连接静叶执行机构4的液压油缸；电液伺服阀5、旁通电磁阀2和保位电磁阀1分别通过油管连接回油管14。 

保位电磁阀1采用单线圈的电磁阀，用于带电动作时导通系统的液压油路，使液压油进入第二液控单项阀10、第三液控单向阀11、第一液控单项阀3的控制油入口，利用液压油压力使第一液控单项阀3、第二液控单项阀10、第三液控单向阀11导通。液控单向阀3、10、11的作用是限制逆流和控制液压油路的通与断；旁通电磁阀2采用双线圈的电磁阀，具有开关功能。旁通电磁阀2用于控制第四液控单向阀12、第五液控单向阀13的导通；电液伺服阀5用于执行静叶伺服控制器6的4~20mA输出指令信号,控制静叶执行机构4中油缸活塞的实际位置；静叶伺服控制器6用于执行TRT机组PLC系统9发送的控制指令，静叶位置传感器7用于检测静叶执行机构4中油缸活塞的实际位置，并向静叶伺服控制器6提供4~20mA反馈信号。TRT机组PLC系统9用于显示和控制静叶伺服控制器6和静叶保位装置中所有电磁阀的工作状态。第四液控单向阀12和第五液控单向阀13用于开关动作时互锁。

参照图2，本发明的TRT机组静叶伺服控制系统安全控制方法：

TRT机组正常运行的情况下，高炉顶压由TRT机组静叶伺服控制系统调节控制：TRT机组静叶PLC系统9实时接收静叶位置传感器7发送的静叶位置反馈信号ZI和静叶伺服控制器6发送的静叶开度控制信号ZC；静叶伺服控制器6实时接收TRT机组PLC系统9发送的控制指令和静叶位置传感器7发送的静叶位置反馈信号ZI，静叶伺服控制器6处理接收的信号并向电液伺服阀5输出静叶开度控制信号ZC，电液伺服阀5根据静叶开度控制信号ZC控制静叶执行机构4，静叶执行机构4控制静叶角度从而控制高炉顶压；

当静叶伺服控制系统出现下列三种情况时，静叶角度控制将失控，具体原因如下：⑴当TRT机组PLC系统9发送给静叶伺服控制器6的控制指令4~20mA丢失时，伺服控制器的控制信号小于4mA，电液伺服阀5接收的控制指令信号小于4mA时，电液伺服阀5控制静叶执行机构4快速关闭，导致高炉顶压快速上升；⑵当进入静叶伺服控制器的静叶位置反馈信号ZT丢失时，使静叶伺服控制系统开环，静叶执行机构4快速打开直到全开，导致高炉顶压快速下降；⑶电液伺服阀5出现故障将导致其无法控制静叶执行机构4，从而导致静叶的开度控制指令ZC和静叶位置反馈信号ZI不一致。

当TRT机组静叶PLC系统9判断出现下列三种情况的任一种时，

①TRT机组PLC系统9的控制指令4～20mA电信号丢失，即控制指令信号小于4mA（一般设定控制指令信号为4mA～20mA），②静叶位置反馈信号ZI丢失，即位置反馈信号小于4mA（一般设定位置反馈信号为4mA～20mA），③电液伺服阀故障，即静叶的开度控制指令ZC和静叶位置反馈信号ZI出现5%以上的不一致，即ZC-ZI≥5%或ZI-ZC≥5%； 

TRT机组PLC系统9向保位电磁阀1、高炉控制系统同时发送故障信号，保位电磁阀1接收故障信号后失电动作，进入保位电磁阀1的油管被切断，第一液控单向阀3、第二液控单项阀10和第三液控单向阀11自动关闭，电液伺服阀5前、后的油管路被切断，向静叶执行机构4中的液压油缸提供压力源的通路被切断，此时电液伺服阀5退出对静叶执行机构4的控制，静叶保持在原有开度（由于响应时间的问题可能会有±5%以内的误差）；同时，高炉控制系统接收故障信号后启动高炉减压阀组调节高炉顶压。

TRT机组PLC系统9向旁通电磁阀2输出控制信号（数字量信号），旁通电磁阀2得电动作，液压油通过旁通电磁阀2到达第四液控单向阀12和第五液控单向阀13，第四液控单向阀12自动打开使控制静叶执行机构4中油缸回油油路畅通，第五液控单向阀13自动打开使控制静叶执行机构4中油缸进油油路畅通，操作人员通过操作上位HMI上的按钮控制TRT机组PLC系统9向调节旁通电磁阀2发送调节信号，从而点动调节旁通电磁阀2，旁通电磁阀2通过与门电路控制，其带电动作需满足：保位电磁阀1失电且操作人员通过上位HMI发送调节信号；此时，保位电磁阀1失电，旁通电磁阀2根据上位HMI发送的调节信号通过电源的通断控制液压油路的开启、关闭，实现对静叶执行机构4的液压油缸活塞行程的控制，即控制静叶角度开合。在高炉减压阀组的主调节和旁通电磁阀2的辅助调节下，炉顶压力恢复稳定。

炉顶压力恢复稳定后，操作人员在线检查，如果检查结果是由于静叶伺服控制器6、静叶位置传感器7或电液伺服阀5之间的接线松动或虚接，则操作人员手动修复，当ZC与ZI的数值一致时，TRT机组PLC系统9判断故障消除，TRT机组PLC系统9向保位电磁阀1发送数字量控制信号，保位电磁阀1带电，旁通电磁阀2带电动作的条件不满足，自动退出对静叶执行机构4的控制，通过保位电磁阀1的油路导通，液控单向阀3、第二液控单项阀10和第三液控单向阀11恢复导通，电液伺服阀5前、后的油管路导通；然后，TRT机组PLC系统9通过伺服控制器6向电液伺服阀5发送模拟量控制信号，电液伺服阀5恢复对静叶执行机构4的控制，即静叶伺服控制系统重新控制高炉顶压。故障消除的同时，TRT机组PLC系统同时向高炉系统发出故障解除信号，高炉系统接收故障解除信号后退出高炉顶压控制；

如果短时间内（一般规定为15分钟）ZC与ZI的数值没有变为一致，TRT机组PLC系统9判断静叶伺服控制系统短时间内不能恢复正常，则TRT机组PLC系统9控制TRT机组紧急停机；此时高炉系统控制高炉顶压，静叶伺服控制系统进行全面检查和维修。

Claims (3)

1.一种TRT机组静叶伺服控制系统的安全控制方法，其特征在于，该方法包括TRT机组静叶伺服系统，其结构如下：

该系统包括静叶保位装置和静叶伺服控制系统，所述静叶保位装置包括保位电磁阀（1）、旁通电磁阀（2）、第一液控单向阀（3）、第二液控单向阀（10）、第三液控单向阀（11）、第四液控单向阀（12）、第五液控单向阀（13）、静叶执行机构（4）；所述静叶伺服控制系统包括电液伺服阀（5）、静叶伺服控制器（6）和静叶位置传感器（7）；TRT机组PLC系统（9）的三个控制信号输出端分别连接静叶伺服控制器（6）、保位电磁阀（1）、旁通电磁阀（2）；静叶执行机构（4）与静叶位置传感器（7）连接，静叶位置传感器（7）的两个反馈信号输出端分别连接TRT机组PLC系统（9）和静叶伺服控制器（6），静叶伺服控制器（6）的两个输出端分别连接TRT机组PLC系统（9）和电液伺服阀（5）；液压油路的进油管（8）的三个支管分别连接保位电磁阀（1）、第一液控单向阀（3）、旁通电磁阀（2）；其中，保位电磁阀（1）分别通过油管连接第一液控单向阀（3）、第二液控单向阀（10）、第三液控单向阀（11）；第一液控单向阀（3）通过油管连接电液伺服阀（5），电液伺服阀（5）通过油管连接第二液控单向阀（10）、第三液控单向阀（11）；旁通电磁阀（2）通过油管分别连接第四液控单向阀（12）、第五液控单向阀（13）；第二液控单向阀（10）、第三液控单向阀（11）、第四液控单向阀（12）、第五液控单向阀（13）分别通过油管连接静叶执行机构（4）的液压油缸；电液伺服阀（5）、旁通电磁阀（2）和保位电磁阀（1）分别通过油管连接回油管（14）； 

TRT机组静叶伺服控制系统安全控制方法具体包括如下步骤：

TRT机组正常运行的情况下，高炉顶压由TRT机组静叶伺服控制系统调节控制；

当TRT机组PLC系统（9）判断出现下列三种情况的任一种时，

①TRT机组PLC系统（9）的控制指令4～20mA电信号丢失，即控制指令信号小于4mA，②静叶位置反馈信号ZI丢失，即位置反馈信号小于4mA，③电液伺服阀（5）故障，即静叶的开度控制指令ZC和静叶位置反馈信号ZI出现5%以上的不一致，即ZC-ZI≥5%或ZI-ZC≥5%； 

TRT机组PLC系统（9）向保位电磁阀（1）、高炉控制系统同时发送故障信号，保位电磁阀（1）接收故障信号后失电动作，进入保位电磁阀（1）的油管被切断，第一液控单向阀（3）、第二液控单向阀（10）和第三液控单向阀（11）自动关闭，电液伺服阀（5）前、后的油管路被切断，向静叶执行机构（4）中的液压油缸提供压力源的通路被切断，此时电液伺服阀（5）退出对静叶执行机构（4）的控制，静叶保持在原有开度；同时，高炉控制系统接收故障信号后启动高炉减压阀组调节高炉顶压；

TRT机组PLC系统（9）向旁通电磁阀（2）输出控制信号，旁通电磁阀（2）得电动作，液压油通过旁通电磁阀（2）到达第四液控单向阀（12）和第五液控单向阀（13），第四液控单向阀（12）自动打开使控制静叶执行机构（4）中油缸回油油路畅通，第五液控单向阀（13）自动打开使控制静叶执行机构（4）中油缸进油油路畅通，操作人员通过操作上位HMI上的按钮控制TRT机组PLC系统（9）向调节旁通电磁阀（2）发送调节信号，从而点动调节旁通电磁阀（2），旁通电磁阀（2）通过与门电路控制，其带电动作需满足：保位电磁阀（1）失电且操作人员通过上位HMI发送调节信号；此时，保位电磁阀（1）失电，旁通电磁阀（2）根据上位HMI发送的调节信号通过电源的通断控制液压油路的开启、关闭，实现对静叶执行机构（4）的液压油缸活塞行程的控制，即控制静叶角度开合；在高炉减压阀组的主调节和旁通电磁阀（2）的辅助调节下，炉顶压力恢复稳定；

炉顶压力恢复稳定后，操作人员在线检查，如果检查结果是由于静叶伺服控制器（6）、静叶位置传感器（7）或电液伺服阀（5）之间的接线松动或虚接，则操作人员手动修复，当ZC与ZI的数值一致时，TRT机组PLC系统（9）判断故障消除，TRT机组PLC系统（9）向保位电磁阀（1）发送数字量控制信号，保位电磁阀（1）带电，旁通电磁阀（2）带电动作的条件不满足，自动退出对静叶执行机构（4）的控制，通过保位电磁阀（1）的油路导通，第一液控单向阀（3）、第二液控单向阀（10）和第三液控单向阀（11）恢复导通，电液伺服阀（5）前、后的油管路导通；然后，TRT机组PLC系统（9）通过伺服控制器（6）向电液伺服阀（5）发送模拟量控制信号，电液伺服阀（5）恢复对静叶执行机构（4）的控制，即静叶伺服控制系统重新控制高炉顶压；故障消除的同时，TRT机组PLC系统同时向高炉系统发出故障解除信号，高炉系统接收故障解除信号后退出高炉顶压控制；

如果短时间内ZC与ZI的数值没有变为一致，TRT机组PLC系统（9）判断静叶伺服控制系统短时间内不能恢复正常，则TRT机组PLC系统（9）控制TRT机组紧急停机；此时高炉系统控制高炉顶压，静叶伺服控制系统进行全面检查和维修。

2.如权利要求1所述的TRT机组静叶伺服控制系统的安全控制方法，其特征在于，所述保位电磁阀（1）采用单线圈的电磁阀。

3.如权利要求1所述的TRT机组静叶伺服控制系统的安全控制方法，其特征在于，所述旁通电磁阀（2）采用双线圈的电磁阀。

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