CN103555873A - 一种炉顶料流调节阀的调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炉顶料流调节阀的调节方法，包括以下步骤：步骤一、设置设定开度：由人工设定或PLC根据工况条件计算出每次动作中料流调节阀的应开角度；步骤二、驱动控制：对料流调节阀每次动作中的开关速度进行实时控制，使料流调节阀最终的实际开度与设定开度相符；步骤三、惯性量调节：在每次料流调节阀动作完成后，由PLC自动执行对料流调节阀惯性量的自动修正与调节。本发明能够克服液压油路和液压设备惯性对料流调节阀开关精度的影响，可以广泛应用于钢铁行业高炉技术领域。

Description

一种炉顶料流调节阀的调节方法

技术领域

本发明涉及钢铁行业高炉技术领域，特别是涉及一种炉顶料流调节阀的调节方法。 

背景技术

在高炉生产过程中，料流调节阀的开度控制至关重要，只有实际开度控制足够精确，才能有效地控制好下料闸的布料流量，使炉料按布料矩阵设定的角位、份数和布料时间准确地分布到炉内料面，这样才能准确高效地实现炉顶布料及上部调剂，确保高炉生产稳定运行。 

如图1所示，高炉炉顶料流调节阀一般采用液压比例伺服阀来控制，当开关料流调节阀时，由PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）输出4～20mA直流电流信号，通过比例放大器输出0～10V的开直流电压或关直流电压，两路电压分别作用于液压比例伺服阀开动作线圈和关动作线圈，但两路电压只允许有一路输出而不能同时输出，开动作线圈或关动作线圈承接0.0～1.0A的直流驱动电流，在液压比例伺服阀先导线圈通电的前提下，通过改变液压比例伺服阀开动作线圈或关动作线圈驱动电流来调节液压比例伺服阀阀芯的位置，以此控制料流调节阀的油路及油流，进而控制油缸动作的方向及速度，从而达到控制料流调节阀的开关动作及开关速度的目的。 

液压油路和液压设备在液压惯性的驱使下，容易导致料流调节阀实际开度与设定开度存在较大的偏差，而且这种偏差随着液压系统的 温度和压力变化存在进一步加剧的可能，尤其当油路或阀芯中掺有杂质时这种情况更为突出，直接导致料流调节阀动作不灵敏产生布料时间过长或过短的现象。这种现象将造成高炉布料偏移、顶温异常和炉况失常，以及布料时间过长引发的主皮带因炉顶未准备好而导致异常停机，严重影响到高炉布料及上部调剂。 

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种炉顶料流调节阀的调节方法，使其能够克服液压油路和液压设备惯性对料流调节阀开关精度的影响。 

本发明提供的一种炉顶料流调节阀的调节方法，包括以下步骤：步骤一、设置设定开度：由人工设定或PLC根据工况条件计算出每次动作中料流调节阀的应开角度；步骤二、驱动控制：对料流调节阀每次动作中的开关速度进行实时控制，使料流调节阀最终的实际开度与设定开度相符；步骤三、惯性量调节：在每次料流调节阀动作完成后，由PLC自动执行对料流调节阀惯性量的自动修正与调节；其中， 

每次动作表示料流调节阀从开始运动到结束运动的全过程； 

设定开度=由人工设定或PLC根据工况条件计算出每次动作中料流调节阀的应开角度； 

实际开度为编码器返回的料流调节阀的实时开度值； 

目标行程=∣设定开度—实际开度∣； 

惯性为动作指令清除后料流调节阀的继续动作； 

惯性行程为惯性动作的行程； 

惯性量（或称提前量）=由PLC采集料流调节阀每次动作后的惯性行程并对下次动作的惯性行程自动调节的数值。 

在上述技术方案中，所述步骤二包括以下阶段：（一）强制开阀 行程阶段：开启液压比例伺服阀瞬间设定数值范围在0.7～1.0A的启动电流以驱动液压比例伺服阀开动作线圈，确保启动液压比例伺服阀的阀芯并以此电流数值运行，设定该启动电流的目的有二：一是提高料流调节阀的动作速度；二是提高料流调节阀动作的可靠性，即使油路或阀芯中掺有杂质，料流调节阀也能够开始动作；（二）比例控制阶段：由于料流调节阀动作速度取决于比例伺服阀开关线圈驱动电流的大小，液压比例伺服阀开动作线圈的电流给定随目标行程的减小成比例逐渐降低，保证料流调节阀的动作速度随目标行程的减小成比例逐渐降低，直至尽可能的低点；（三）最小工作电流保持阶段：液压比例伺服阀开动作线圈保持0.1～0.25A的最小工作电流给定，保证料流调节阀能够克服阻力保持匀速动作，即如果比例伺服阀开线圈的电流小于最小工作电流，则比例伺服阀开线圈便不足以驱动阀芯动作，要想料流调节阀保持持续的动作，必须保持最小工作电流给定；（四）惯性动作阶段：当料流调节阀的目标行程小于惯性量时由PLC发停止料流调节阀动作指令，液压比例伺服阀先导线圈及开动作线圈的电流清零，在液压比例伺服阀进入截止状态后，料流调节阀在液压惯性的作用下还保持动作并达到满行程，在这一过程中，如果目标行程>惯性量，那么维持料流调节阀动作指令，给定比例放大器输出，并传导给液压比例伺服阀先导线圈和开关动作线圈；如果目标行程≤惯性量，那么，料流调节阀动作指令掉，清除比例放大器给定，液压比例伺服阀的先导线圈和开关动作线圈掉电。 

在上述技术方案中，所述（一）强制开阀行程阶段中，驱动液压比例伺服阀开动作线圈启动电流数值为0.8A；所述（三）最小工作电流保持阶段中，液压比例伺服阀开动作线圈的最小工作电流给定保持在0.15A。 

在上述技术方案中，所述步骤三中，PLC对料流调节阀惯性量的调节量控制在[-0.1，0.1]的区间范围内，小幅度的调整能避免惯性量在自动调节情况下出现超调；当最终的实际开度—设定开度＞0.1，则下一次动作的惯性量=当前惯性量+0.1；当最终的实际开度—设定开度＜-0.1，则下一次动作的惯性量=当前惯性量—0.1；惯性调节技术要点如下：（1）必须在自动方式下，（2）必须排除料罐清空后的全开料流调节阀的情形，（3）必须延时，以保证料流调节阀完全停止动作并排除误调节，（4）必须对惯性量的调节量限幅，每次只调正负0.1度，（5）：必须有倾向性，即最终的实际开度-设定开度>0.1时，增加下一次动作的惯性量；最终的实际开度-设定开度<-0.1，减小下一次动作的惯性量。 

在上述技术方案中，在PLC发停止料流调节阀动作指令3～5秒后，且料流调节阀未再动作的条件下，PLC对料流调节阀的惯性量进行修正与调节。 

在上述技术方案中，在PLC发停止料流调节阀动作指令4秒后，PLC对料流调节阀的惯性量进行修正与调节。 

本发明炉顶料流调节阀的调节方法，具有以下有益效果：该新技术使料流调节阀的开度误差由大于0.8度降低到小于0.2度之内，明显改善了料流调节阀的动作灵敏度和稳定性(震动特性)——既能在工况条件较好时将料流调节阀惯性量调节到0.2度的理想值，又能在有3.0度惯性量的极端条件下保证料流调节阀将开度误差小于0.2度。基本杜绝了因料流调节阀开度误差而导致的布料时间过长或过短的现象，高炉布料及上部调剂的准确性和有效性大幅提高，炉况异常的现象也因此大幅降低，为高炉的稳定顺行创造了条件。 

附图说明

图1为现有技术炉顶料流调节阀的调节方法的流程示意图； 

图2为本发明炉顶料流调节阀的调节方法中驱动控制步骤的电流调节示意图； 

图3为本发明炉顶料流调节阀的调节方法中驱动控制步骤与惯性量调节步骤过渡阶段的流程示意图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。 

图1中现有的炉顶料流调节阀的调节方法在背景技术中已有描述，在此不再赘述。 

实施例1 

本发明炉顶料流调节阀的调节方法涉及参数如下： 

（1）每次动作表示料流调节阀从开始运动到结束运动的全过程； 

（2）设定开度=由人工设定或PLC根据工况条件计算出每次动作中料流调节阀的应开角度； 

（3）实际开度为编码器返回的料流调节阀的实时开度值； 

（4）目标行程=∣设定开度—实际开度∣； 

（5）惯性为动作指令清除后料流调节阀的继续动作； 

（6）惯性行程为惯性动作产生的行程； 

（7）惯性量（或称提前量）=由PLC采集料流调节阀每次动作后的惯性行程并对下次动作的惯性行程自动调节的数值。 

本发明炉顶料流调节阀的调节方法，包括以下步骤： 

步骤一、设置设定开度：由人工设定或PLC根据工况条件计算出每次动作中料流调节阀的应开角度。 

步骤二、驱动控制：对料流调节阀每次动作中的开关速度进行实 时控制，使料流调节阀最终的实际开度与设定开度相符。 

参见图2，所述驱动控制步骤包括以下阶段： 

（一）强制开阀行程阶段（图中C—B段）：开启液压比例伺服阀瞬间设定数值范围在1.0A的启动电流以驱动液压比例伺服阀开动作线圈，确保启动液压比例伺服阀的阀芯并以此电流数值运行，设定该启动电流的目的有二：一是提高料流调节阀的动作速度；二是提高料流调节阀动作的可靠性，即使油路或阀芯中掺有杂质，料流调节阀也能够开始动作。 

（二）比例控制阶段（图中B—A段）：由于料流调节阀动作速度取决于比例伺服阀开关线圈驱动电流的大小，液压比例伺服阀开动作线圈的电流给定随目标行程的减小成比例逐渐降低，保证料流调节阀的动作速度随目标行程的减小成比例逐渐降低，直至尽可能的低点。 

（三）最小工作电流保持阶段（图中A—Z段）：液压比例伺服阀开动作线圈保持0.1A的最小工作电流给定，保证料流调节阀能够克服阻力保持匀速动作，即如果比例伺服阀开线圈的电流小于最小工作电流，则比例伺服阀开线圈便不足以驱动阀芯动作，要想料流调节阀保持持续的动作，必须保持最小工作电流给定。 

（四）惯性动作阶段（图中Z—O段）：当料流调节阀的目标行程小于惯性量时由PLC发停止料流调节阀动作指令，液压比例伺服阀先导线圈及开动作线圈的电流清零，在液压比例伺服阀进入截止状态后，料流调节阀在液压惯性的作用下还保持动作并达到满行程，参见图3，在这一过程中，如果目标行程>惯性量，那么维持料流调节阀动作指令，给定比例放大器输出，并传导给液压比例伺服阀先导线圈和开关动作线圈；如果目标行程≤惯性量，那么，料流调节阀动作 指令掉，清除比例放大器给定，液压比例伺服阀的先导线圈和开关动作线圈掉电。 

步骤三、惯性量调节：在每次料流调节阀动作完成后，参见图3，一般是PLC发停止料流调节阀动作指令3秒后，由PLC自动执行对料流调节阀惯性量的自动修正与调节。 

其中，PLC对料流调节阀惯性量的调节量控制在[-0.1，0.1]的区间范围内，小幅度的调整能避免惯性量在自动调节情况下出现超调；当最终的实际开度—设定开度＞0.1，则下一次动作的惯性量=当前惯性量+0.1；当最终的实际开度—设定开度＜-0.1，则下一次动作的惯性量=当前惯性量—0.1。 

惯性调节技术要点如下：（1）必须在自动方式下，（2）必须排除料罐清空后的全开料流调节阀的情形，（3）必须延时，以保证料流调节阀完全停止动作并排除误调节，（4）必须对惯性量的调节量限幅，每次只调正负0.1度，（5）：必须有倾向性，即最终的实际开度-设定开度>0.1时，增加下一次动作的惯性量；最终的实际开度-设定开度<-0.1，减小下一次动作的惯性量。 

该炉顶料流调节阀的调节方法是在料流调节阀的开控制过程中采用分段驱动控制，并引入惯性量的前馈控制进行惯性量的自动修正与反馈调节，也就是分为驱动控制和惯性量调节两部分，来达到减小料流调节阀开度误差的目的。 

实施例2 

本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：所述步骤二中：强制开阀行程阶段，驱动液压比例伺服阀开动作线圈启动电流数值为0.8A；最小工作电流保持阶段，液压比例伺服阀开动作线圈的最小工作电流给定保持在0.15A。 

在PLC发停止料流调节阀动作指令4秒后，PLC对料流调节阀的惯性量进行修正与调节。 

实施例3 

本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：所述步骤二中：强制开阀行程阶段，驱动液压比例伺服阀开动作线圈启动电流数值为0.7A；最小工作电流保持阶段，液压比例伺服阀开动作线圈的最小工作电流给定保持在0.25A。 

在PLC发停止料流调节阀动作指令5秒后，PLC对料流调节阀的惯性量进行修正与调节。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。 

Claims (6)

1.一种炉顶料流调节阀的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、设置设定开度：由人工设定或PLC根据工况条件计算出每次动作中料流调节阀的应开角度；

步骤二、驱动控制：对料流调节阀每次动作中的开关速度进行实时控制，使料流调节阀最终的实际开度与设定开度相符；

步骤三、惯性量调节：在每次料流调节阀动作完成后，由PLC自动执行对料流调节阀惯性量的自动修正与调节。

2.根据权利要求1所述的炉顶料流调节阀的调节方法，其特征在于：所述步骤二包括以下阶段：

（一）强制开阀行程阶段：开启液压比例伺服阀瞬间设定数值范围在0.7～1.0A的启动电流以驱动液压比例伺服阀开动作线圈，确保启动液压比例伺服阀的阀芯并以此电流数值运行；

（二）比例控制阶段：液压比例伺服阀开动作线圈的电流给定随目标行程的减小成比例逐渐降低，保证料流调节阀的动作速度随目标行程的减小成比例逐渐降低；

（三）最小工作电流保持阶段：液压比例伺服阀开动作线圈保持0.1～0.25A的最小工作电流给定，保证料流调节阀能够克服阻力保持匀速动作；

（四）惯性动作阶段：当料流调节阀的目标行程小于惯性量时由PLC发停止料流调节阀动作指令，液压比例伺服阀先导线圈及开动作线圈的电流清零，料流调节阀在液压比例伺服阀进入截止状态后通过惯性达到满行程。

3.根据权利要求2所述的炉顶料流调节阀的调节方法，其特征在于：所述（一）强制开阀行程阶段中，驱动液压比例伺服阀开动作线圈启动电流数值为0.8A；所述（三）最小工作电流保持阶段中，液压比例伺服阀开动作线圈的最小工作电流给定保持在0.15A。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的炉顶料流调节阀的调节方法，其特征在于：所述步骤三中，PLC对料流调节阀惯性量的调节量控制在[-0.1，0.1]的区间范围内；当最终的实际开度—设定开度＞0.1，则下一次动作的惯性量=当前惯性量+0.1；当最终的实际开度—设定开度＜-0.1，则下一次动作的惯性量=当前惯性量—0.1。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的炉顶料流调节阀的调节方法，其特征在于：在PLC发停止料流调节阀动作指令3～5秒后，PLC对料流调节阀的惯性量进行修正与调节。

6.根据权利要求5所述的炉顶料流调节阀的调节方法，其特征在于：在PLC发停止料流调节阀动作指令4秒后，PLC对料流调节阀的惯性量进行修正与调节。

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