CN111017662A - 一种高炉料车防冲顶智能监控方法 - Google Patents

一种高炉料车防冲顶智能监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高炉料车防冲顶智能监控方法,包括在卷扬拖动系统中的接入控制器,由控制器实时显示料车的运行时间,理论位置,实际转速,是否收到了来自主令的减速位置信号;且在出现危险时,根据设计得危险分级,控制变频器作出相应的保护动作;且当出现故障时及时报警,并且可记录查询数据,以及根据出现的故障确定故障环节,为下一步采取措施,提供依据。本发明可实现上料料车防冲顶功能,且可及大地方便维护人员分析原因,排查隐患。

Description

一种高炉料车防冲顶智能监控方法
技术领域
本发明属于自动化控制领域,涉及一种自动化控制方法,具体来说是一种高炉料车防冲顶智能监控方法。
背景技术
钢铁冶金企业中的高炉用于铁矿石的冶炼作业,该过程首先需要把铁矿石等原料从原料仓运送到高炉炉顶的受料斗,然后再放入炉内进行冶炼。
目前,往受料斗运送铁矿石等原料一般采用2种方式来实现:一种是用皮带送往高炉受料斗,一种是采用上料小车送往高炉受料斗。
采用上料小车时,需配套卷扬拖动系统,用卷扬电机驱动2台上料小车,沿着轨道,交替往炉顶运送铁矿石等。
卷扬拖动系统一般采用变频器来进行卷扬电机的驱动,然后用卷扬控制PLC(可编程逻辑控制器)对变频器的正反转、运行速度、逻辑时序等进行控制。
如图1所示,卷扬拖动系统中,卷扬控制PLC为控制核心,控制变频器来驱动电机,电机再通过减速机带动滚筒转动,滚筒上缠绕着钢丝绳,在钢丝绳的两端各有一台小车,矿石就装在这两台小车里面。
小车分为左右两台,左车上行时,右车就下行,运行方式类似于电梯的两个轿厢。小车一旦到达炉顶,就需要在规定位置停车,然后把矿石倒出。料车是否到达了炉顶,需要进行位置检测,位置检测采用图中的主令A(位置检测仪器)和主令B(位置检测仪器)来完成。上料小车在卷扬系统控制下,按照图2所示的速度曲线,进行启动、加速、匀速、减速、停车这几个动作。这种形式的卷扬拖动系统在结构上并不复杂,实现起来也较为容易,成本低占地少,应用较为广泛,但是对稳定性、安全性要求较高,一旦出现事故,后果相对比较严重。
卷扬拖动系统中的控制核心卷扬控制PLC,需要采集料车位置等信息,进行计算后,再来控制变频器的运行。按照目前高炉的工艺及土建布置,料车位置检测仪器和卷扬控制PLC或者变频器之间的距离,最远可能在300米以上,极易受到电磁干扰。
变频器(也有采用整流+逆变器的形式)工作时也会产生各种谐波,并且辐射功率较大(变频器的额定功率一般都在315千瓦以上),这也会对卷扬拖动系统的信号传输产生不利影响。一旦卷扬控制PLC检测不到料车的位置信号,或者对变频器的控制信号中断,那就会造成无法按要求停车的情况,最终导致料车高速冲往炉顶,发生“冲顶”事故。料车“冲顶”,轻则造成脱轨,重则冲撞炉顶的其他设备,无论哪种情况,都会导致休风停产,修复起来费时费力,经济损失较大。
发明内容
本发明旨在解决高炉上料卷扬系统的运行监测和安全保护,杜绝上料小车“冲顶”现象的发生,提出一种高炉料车防冲顶智能监控装置,实现上料料车“防冲顶”功能,设计专用控制器在高炉上料卷扬系统以外独立运行,通过实时监测卷扬系统的小车位置以及位置信号、电机运转情况等基本数据,实现上料料车“防冲顶”功能。同时,利用有针对性的数据记录及分析,在出现故障时,能够给出故障出现的环节部位和故障类型,可以及大地方便维护人员分析原因,排查隐患。
本发明高炉料车防冲顶智能监控方法,其特征在于:在卷扬拖动系统中的接入控制器,将主令A和主令B的位置输出接入控制器,控制器的输出两路信号,一路接入变频器用于控制速度,另一路接入变频器的总电源用于控制分闸断电。
由控制器用来实现对传统卷扬控制系统的运行监控、事故保护、运行状态显示、故障预测、数据记录、数据查询、故障类型分析。
控制器的具体运行监控及事故保护方法为:
a、确定高炉上料小车运行时间-滚筒转速的对应关系。
b、由控制器实时采集滚筒的实际转速信号,得到滚筒的实际转速;同时实时接收主令A和主令B发送的位置信号。
c、根据高炉上料小车的运行时间-滚筒转速的对应关系,结合位置信号、滚筒的实际转速判断危险等级。
危险等级分为两级,具体分级方式如下:
(1)从到达第一减速点位置后的下一秒开始至到达第二减速点位置,滚筒转速与高炉上料小车运行时间-滚筒转速的对应关系中规定转速误差范围在±1时,或者未收到主令的第一减速位置信号时,此时危险等级为一级。
(2)从到达第二减速点位置后的下一秒开始至到达炉顶位置,滚筒转速与高炉上料小车运行时间-滚筒转速的对应关系中规定转速误差范围在±1时,或者未收到主令的第二减速位置信号时,此时危险等级为二级。
d、根据危险等级对卷扬拖动系统进行相应控制。
当判断为一级危险等级时,控制器发送开关量的闭合信号,该开关量的闭合信号接入变频器的IO端子,变频器收到该信号后会开始控制滚筒减速。
当判断为二级危险等级时,控制器发送开关量的闭合信号,该开关量的闭合信号接入变频器电源开关的控制端子,此变频器电源开关会直接跳闸,将变频器断电,料车彻底停车。
本发明的优点在于:
1、本发明高炉料车防冲顶智能监控方法,设计专用控制器在高炉上料卷扬系统以外独立运行,通过实时监测卷扬系统的小车位置以及位置信号、电机运转情况等基本数据,实现上料料车“防冲顶”功能。
2、本发明高炉料车防冲顶智能监控方法,利用有针对性的数据记录及分析,在出现故障时,能够给出故障出现的环节部位和故障类型,可以及大地方便维护人员分析原因,排查隐患。
3、本发明高炉料车防冲顶智能监控方法,具有友好的图形界面,通过优化后的数据采集方法,可以实现数据记录、图形显示及查询。
附图说明
图1为高炉上料小车卷扬系统的电气构成;
图2为高炉上料小车卷扬系统中高炉上料小车的运行曲线;
图3为本发明高炉料车防冲顶智能监控方法流程图;
图4为本发明高炉料车防冲顶智能监控方法中控制器接入方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明高炉料车防冲顶智能监控方法,如图3所示通过下述步骤实现:
步骤1:在卷扬拖动系统中的接入控制器;
控制器采用小型PLC为核心,将主令A和主令B的位置输出(开关量)接入控制器,控制器的输出两路信号(也是开关量)一路接入变频器(用于控制速度),另一路接入变频器的总电源(用于控制分闸断电),如图4所示。
步骤2:确定高炉上料小车运行时间-滚筒转速的对应关系;
由于高炉上料小车的运行曲线,是一个固定的曲线,料车从底部开始运行,到加速结束、再到第一减速点、第二减速点的时间是固定的,也就是说,从底部的零点位置(既是时间零点也是位置零点)算起,料车到达加速结束、再到第一减速点、第二减速点的时间是固定和已知的,在每个位置滚筒对应的转速也是固定和已知的。
因此,本步骤需要根据实际应用的卷扬拖动系统,当料车在底部启动(开始往炉顶运行)时,开始计时,由于料车运行曲线是固定的,那么料车到达固定位置的时间也一定是固定的,通过当前已经运行时间,即可推算出料车当前处于什么位置,那么料车的位置即可用时间进行表示;最终将料车当前所在位置,即可转化为计算料车启动了多少时间即可。
下面以一般高炉上料小车的运行时间举例说明,具体如下:
从料车由底部开始启动(第0秒)算起:
(1)第10秒到达“加速结束位置”,滚筒转速应该达到47Hz;
(2)第35秒到达“第一减速点位置”,此时应收到主令发来的“一减”信号(即第一减速点位置信号),第36秒滚筒转速应该降低到25Hz;
(3)第53秒到达“第二减速点位置”,此时应收到主令发来的“二减”信号(即第二减速点位置信号),第54秒滚筒转速应该降低到5Hz;
(4)第60秒到达“炉顶位置”,此时应受到主令发来的“到顶”信号(即炉顶位置信号),第61秒滚筒转速应该降低到0Hz;
(5)第61秒停车;
上述时间和转速数据,对于不同高炉可能会有所不同,会有几秒的差异,但是对同一个高炉,时间和转速是固定的。
步骤3:由控制器实时采集滚筒的实际转速信号,得到滚筒的实际转速;同时实时接收主令A和主令B发送的位置信号。
步骤4:根据步骤2中得到的高炉上料小车的运行时间-滚筒转速的对应关系,结合步骤3中得到的位置信号、滚筒的实际转速判断危险等级。
本发明中设定危险等级分为两级,具体分级方式如下:
(1)从到达第一减速点位置后的下一秒开始至到达第二减速点位置,滚筒转速大于高炉上料小车运行时间-滚筒转速的对应关系中规定转速,且超过规定转速1Hz时,或者未收到主令的“一减”信号时,此时危险等级为一级;
(2)从到达第二减速点位置后的下一秒开始至到达炉顶位置,滚筒转速大于高炉上料小车运行时间-滚筒转速的对应关系中规定转速,且超过规定转速1Hz时,或者未收到主令的“二减”信号时,此时危险等级为二级。
根据得到的位置信号、滚筒的实际转速,判断是否符合高炉上料小车的运行时间-滚筒转速的对应关系;若不符合,则可推断出系统存在危险等级。
步骤4:根据危险等级对卷扬拖动系统进行相应控制;
当判断为一级危险等级时,控制器发送开关量的闭合信号,该开关量的闭合信号接入变频器的IO端子,变频器收到该信号后会开始控制滚筒减速,使在到达第二减速点位置前转速低于5Hz。
当判断为二级危险等级时,控制器发送开关量的闭合信号,该开关量的闭合信号接入变频器电源开关的控制端子,此变频器电源开关会直接跳闸,将变频器断电,料车彻底停车。
本发明高炉料车防冲顶智能监控装置,除具备对传统卷扬控制系统的运行监控、事故保护外,还具有运行状态显示、故障预测、数据记录、数据查询、故障类型分析功能。
所述运行状态显示用来实时显示料车的运行时间,理论位置以及滚筒的实际转速,以及是否收到了来自主令A和主令B的“一减”、“二减”信号;
所述故障预测通过实时对比“时间-速度”的关系,一旦发现超出规定误差,则开始报警;
所述数据记录用于记录最近一个月的运行数据,包括卷扬拖动系统运行时间,主令A与主令B采集的位置信号、报警发生时间、危险发生时间。
所述数据查询用于查询前述记录的数据。
所述故障类型为在出现故障时,如果是因为主令的“一减”、“二减”信号异常导致的,则说明是主令出现了故障;如果是因为转速信号异常导致的,则出现故障的原因是卷扬控制PLC或者变频器本身,根据这些故障类型的提示,可以快速的定位故障环节,为下一步采取措施,提供依据。

Claims (3)

1.一种高炉料车防冲顶智能监控方法,其特征在于:在卷扬拖动系统中的接入控制器,将主令A和主令B的位置输出接入控制器,控制器的输出两路信号,一路接入变频器用于控制速度,另一路接入变频器的总电源用于控制分闸断电;
由控制器用来实现对传统卷扬控制系统的运行监控、事故保护、运行状态显示、故障预测、数据记录、数据查询、故障类型分析。
2.如权利要求1所述一种高炉料车防冲顶智能监控方法,其特征在于:控制器的具体运行监控及事故保护方法为:
a、确定高炉上料小车运行时间-滚筒转速的对应关系;
b、由控制器实时采集滚筒的实际转速信号,得到滚筒的实际转速;同时实时接收主令A和主令B发送的位置信号;
c、根据高炉上料小车的运行时间-滚筒转速的对应关系,结合位置信号、滚筒的实际转速判断危险等级;
危险等级分为两级,具体分级方式如下:
(1)从到达第一减速点位置后的下一秒开始至到达第二减速点位置,滚筒转速与高炉上料小车运行时间-滚筒转速的对应关系中规定转速误差范围在±1时,或者未收到主令的第一减速位置信号时,此时危险等级为一级;
(2)从到达第二减速点位置后的下一秒开始至到达炉顶位置,滚筒转速与高炉上料小车运行时间-滚筒转速的对应关系中规定转速误差范围在±1时,或者未收到主令的第二减速位置信号时,此时危险等级为二级。
d、根据危险等级对卷扬拖动系统进行相应控制;
当判断为一级危险等级时,控制器发送开关量的闭合信号,该开关量的闭合信号接入变频器的IO端子,变频器收到该信号后会开始控制滚筒减速;
当判断为二级危险等级时,控制器发送开关量的闭合信号,该开关量的闭合信号接入变频器电源开关的控制端子,此变频器电源开关会直接跳闸,将变频器断电,料车彻底停车。
3.如权利要求1所述一种高炉料车防冲顶智能监控方法,其特征在于:所述故障预测通过实时对比高炉上料小车运行时间-滚筒转速的对应关系,一旦发现超出规定误差,则开始报警;
所述数据记录用于记录最近一个月的运行数据,包括卷扬拖动系统运行时间,主令A与主令B采集的位置信号、报警发生时间、危险发生时间;
所述数据查询用于查询前述记录的数据;
所述故障类型为在出现故障时,如果是因为主令的减速位置信号异常导致的,则说明是主令出现了故障;如果是因为转速信号异常导致的,则出现故障的原因是卷扬控制PLC或者变频器本身,根据这些故障类型的提示,可以快速的定位故障环节。
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