CN104406415B - 电炉电极调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电极调节系统，公开了一种电炉电极调节系统，它能够自动判断电路电极是否接触到不导电料，进而控制电极下降。包括PLC控制系统、比例阀、电极、油管、液压缸，比例阀位于油管内并受PLC控制系统控制，油管与液压缸连通，电极与液压缸连接，还包括压力传感器，压力传感器的油压探头设置在比例阀出油口的油压测压点、输出部分与PLC控制系统连接。本发明适用于钢铁冶炼。

Description

电炉电极调节系统

技术领域

本发明涉及电极调节系统，特别涉及电炉电极调节系统。

背景技术

目前国内先进的电炉电极调节系统基本上都是采用PLC控制液压传动方式。PLC控制系统是调节器的核心部分，是通过检测实际二次侧电压和电弧电流，来自动实现调节电极升降的功能。电极调节控制功能一般分为恒阻抗控制模式、过电流控制模式、短路控制模式。恒阻抗控制为其基本控制模式，它是通过实际二次侧电压和电弧电流经A/D转换后相除得到的实际阻抗值Z与变压器档位和曲线号相对应的阻抗设定值Z*进行比较，得到调节偏差ΔZ，经闭环放大、信号放大、D/A转换后控制比例阀动作，即在特定的功率曲线内使实际阻抗无限接近于设定阻抗来控制比例阀，实现对电极的升降及速度的控制。当实际阻抗小于设定阻抗时，电极上升；当实际阻抗大于设定值时，电极下降；偏差值ΔZ越大电极速度越快。

当电炉起弧穿井阶段电极接触到废钢中的木头、塑料、石头等，此时电极下到位时不产弧或弧流很小，实际阻抗值Z很大，实际阻抗值Z与设定阻抗值Z*之间的的偏差ΔZ也很大，系统默认电极未下到位，继续下降，电极因此会经常折断，尤其是渣钢冶炼，渣钢自身导电性能不好，且原料中可能夹杂耐火材料，导致电极频繁折断，造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种电炉电极调节系统，能够自动判断电炉电极是否接触到不导电料，进而控制电极是否继续下降。

为解决上述问题，电炉电极调节系统，包括PLC控制系统、比例阀、电极、油管、液压缸，比例阀位于油管内并受PLC控制系统控制，油管与液压缸连通，电极与液压缸连接，还包括压力传感器，压力传感器的油压探头设置在比例阀出油口的油压测压点、输出部分与PLC控制系统连接。

进一步地，所述压力传感器包含数字显示器和模拟量输出端。

进一步地，所述压力传感器输出信号为4-20mA的电流信号。

进一步地，所述PLC控制系统包括油压采集器、A/D转换器、判断器、输出端，油压采集器接压力传感器，油压采集器、A/D转换器、判断器、输出端依次连接，输出端接比例阀。

进一步地，所述油压采集器为模拟量输入模块。

具体地，所述模拟量输入模块为6ES7331-7KF02-0AB0型模拟量输入模块。

本发明的有益效果是：本发明通过增加压力传感器检测电极压力，同时增加模拟量输入模块采集压力传感器检测到的压力信号，再经过PLC控制系统内部A/D转换、判断、输出，最终达到电极调节系统自动判断电极是否接触到不导电材料目的，避免了因为电极折断带来的巨大经济损失，成本低但是带来极高的经济效益。

附图说明

图1为本发明原理图；

图2为模拟量输入模块接线图；

图中编号：1为电极，2为比例阀，3为油管，4为液压缸，T为油压测压点，PLC为PLC控制系统，PNP为压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1，本发明包括PLC控制系统、比例阀2、电极1、油管3、液压缸4，比例阀2位于油管3内并受PLC控制系统控制，油管3与液压缸4连通，电极1与液压缸4连接，还包括压力传感器PNP，压力传感器PNP的油压探头设置在比例阀2出油口的油压测压点T、输出部分与PLC控制系统连接。PLC控制系统具有自动和手动两者模式，通过自动/手动转换开关切换，正常情况下，整个调节系统工作在自动模式下。

通过安装在比例阀2出油口的压力传感器PNP检测液压缸4回油压力，并将油压电信号通过压力传感器PNP反馈至PLC控制系统，PLC控制系统通过逻辑判断，进而控制液压比例阀2阀芯位置，实现依靠比例阀2控制给油管3的供油和回油。油管3液压油推动液压缸4执行电极1升降控制指令。

令p＝电极自重/液压缸油液接触面积，本发明的油压判断如下：当电极1下降时，靠电极1自重下降，此时系统油压p1，有p1＝p；当电极1上升时，液压缸4需要一个向上的推力，推动电极1上升，此时系统油压p2，有p2＞p；当电极1接触到料时，由于料向上的抬升作用，此时系统油压p3，有p3＜p。因此设定一个合适系统油压，当实际压力小于设定压力时，即判断电极1接触到不导电料。在正常冶炼过程中，工作在自动模式下，遇见不导电料时因测得的实际阻抗很大，系统默认电极1下降，但电极1实际已经接触到不导电料了，如果继续下降就可能折断电极1，在升降油管3上安装压力传感器PNP，电极1下降时压力低于设定值则认为电极接触到不导电料，PLC控制系统控制电极1自动上升，以此避免电极1折断。

实施例

本实施例采用Φ550mm电极1，电极1压力正常情况下为7～8.5Mpa，电极1折断瞬间压力为4.8Mpa，合理的防折断压力设定为6Mpa。因为6Mpa既不会因为太接近正常情况而频繁报警，又离折断数值留有一定安全范围。

压力传感器PNP选用带数字显示和带模拟量输出的传感器，安装在比例阀2出油口的油压测压点T。压力传感器PNP带数字显示便于设定压力调试指；模拟量输出的信号接PLC控制系统，用于油压判断。

油压采集器选用模拟量输入模块，具体地，选用模拟量输入模块6ES7331-7KF02-0AB0，专门用于电极1升降油压采集。压力传感器PNP输出(四线制)接入该模拟量输入模块，模拟量输入模块将采集的信号反馈至PLC控制系统。

模拟量输入模块接线如图2，三相电极有三个电极，每一个电极都有对应压力值，压力传感器PNP接对应的压力测试点T，然后压力传感器PNP的输出端接入模拟量模块。

整个电极调节系统组态完成后，工作流程如下：压力传感器PNP将接收到的压力信号，将压力信号转换成传4-20mA电流信号传输给PLC控制系统的电极升降油压采集模块，PLC控制系统采集到信号后，经A/D转换器转换成数字量，然后通过判断器进行逻辑判断，当实际压力小于系统设定压力时，PLC控制系统控制电极自动上升，并在电脑画面上发出警示信号，提示操作人员遇到不导电料。为使能够准确观察实际压力值，在出现故障时能与正常时进行比较，在电脑画面上还做了趋势图，用以实时观察升降油压。

当出现不导电料报警后，由于电极1长度不同，电极1自重可能发生变化，整个控制系统可能出现误报，可通过手动/自动转换开关进行复位，但连续出现三次报警后，必须需对炉体原料进行处理，合格后，系统自动/手动转换开关由自动方式打至手动方式再打回自动方式，冶炼过程将继续进行。

Claims (6)

1.电炉电极调节系统，包括PLC控制系统、比例阀(2)、电极(1)、油管(3)、液压缸(4)，比例阀(2)位于油管(3)内并受PLC控制系统控制，油管(3)与液压缸(4)连通，电极(1)与液压缸(4)连接，其特征在于，还包括压力传感器(PNP)，压力传感器(PNP)的油压探头设置在比例阀(2)出油口的油压测压点(T)、输出部分与PLC控制系统连接；

电极下降过程中，压力传感器(PNP)通过检测油压测压点(T)的压力变化，确定电极(1)是否接触到不导电料；当到电极(1)接触到不导电料时，PLC控制系统控制比例阀(2)使电极上升，并提示用户。

2.如权利要求1所述的电炉电极调节系统，其特征在于，所述压力传感器(PNP)包含数字显示器和模拟量输出端。

3.如权利要求2所述的电炉电极调节系统，其特征在于，所述压力传感器(PNP)输出信号为4-20mA的电流信号。

4.如权利要求1所述的电炉电极调节系统，其特征在于，所述PLC控制系统包括油压采集器、A/D转换器、判断器、输出端，油压采集器接压力传感器(PNP)，油压采集器、A/D转换器、判断器、输出端依次连接，输出端接比例阀。

5.如权利要求4所述的电炉电极调节系统，其特征在于，所述油压采集器为模拟量输入模块。

6.如权利要求5所述的电炉电极调节系统，其特征在于，所述模拟量输入模块为6ES7331-7KF02-0AB0型模拟量输入模块。