CN113339490A - 一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统 - Google Patents

一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统，齿轮箱有两个氮气输入端口，端口一由第一支管路球阀、第一流量计、第一手动球阀及对应的管道构成第一冷却回路；端口二由第二支管路球阀、第二流量计、第二手动球阀及对应的管道构成第二冷却回路；由第三手动球阀、液压控制系统、压力表、第四手动球阀及对应的管道构成供气总回路；由第五手动球阀及对应的管道构成供气事故旁通回路；所述供气总回路连接氮气总管压力表，所述供气事故旁通回路连接氮气总管压力表。本发明提供一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统可以减少齿轮箱故障率，同时能精准控制齿轮箱所需的氮气用量，降低企业成本，提高高炉冶炼强度。

Description

一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统
技术领域
本发明属于炼铁高炉炉顶设备技术领域，具体涉及一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统。
背景技术
高炉炉顶是炼铁工序重要的上料设备系统，炉顶水冷齿轮箱是高炉最关键的布料设备。由于水冷齿轮箱直接与高炉内部接触，工作处于高温、高压、高粉尘环境之下。所以设计用氮气对齿轮箱进行密封，并起到强冷却作用。原设计有电动调节阀门，根据齿轮箱实际温度，人工来调节阀门实际开度，进而粗略控制氮气输入量。但是人工调节无法做到快速且准确，往往会导致齿轮箱烧损或者氮气过量造成企业成本上升，且会因过量氮气而降低炉内温度，影响高炉生产。所以根据齿轮箱实际温度而做到自动、快速、准确的控制冷却氮气的输入量是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述问题本发明的目的在于提供一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统，减少齿轮箱故障率，同时能精准控制齿轮箱所需的氮气用量，降低企业成本，提高高炉冶炼强度。
本发明的具体技术方案为：一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统，齿轮箱有两个氮气输入端口，端口一由第一支管路球阀、第一流量计、第一手动球阀及对应的管道构成第一冷却回路；端口二由第二支管路球阀、第二流量计、第二手动球阀及对应的管道构成第二冷却回路；由第三手动球阀、液压控制系统、压力表、第四手动球阀及对应的管道构成供气总回路；由第五手动球阀及对应的管道构成供气事故旁通回路；所述供气总回路连接氮气总管压力表，所述供气事故旁通回路连接氮气总管压力表；
齿轮箱上安装有实时监测关键点温度的热电偶T，通过温度变送器向PID系统输入4-20mA的实际温度转换的电流值，通过计算机PID系统，输出对应的调节电流，通过比例放大板控制液压比例换向阀的开度，从而控制液压蝶阀的开度。
进一步地，所述液压回路由两个系统构成，分别是自动控制系统和定量调节系统；
所述自动控制系统由第二液压球阀、第一液压回油单向阀，第一电液比例换向阀，第一先导换向阀阀，第四、第五液控单向阀，第一、第二测压接头，第三、第四液压球阀，油缸，液控蝶阀构成；
所述第二液压球阀一端连接炉顶既有液压站压力总管，另一端连接第一电液比例换向阀，所述第一液压回油单向阀一端连接炉顶既有液压站回油总管，另一端连接第一电液比例换向阀，所述第一电液比例换向阀连接两条支管，两条支管上分别对应连接有第四、第五液控单向阀，第一、第二测压接头，第三、第四液压球阀，所述第三液压球阀连接油缸，所述第四液压球阀连接至油缸，所述油缸连接液控蝶阀；所述第四、第五液控单向阀、还连接第一先导换向阀阀，所述第一先导换向阀阀的一条支管连接至第二液压球阀与第一电液比例换向阀之间，另一条支管连接既有液压站泄油总管。
所述定量调节系统由第一液压球阀、第二液压回油单向阀，第二电磁换向阀，第二、第三液控单向阀，第一、第二测压接头，第三、第四液压球阀，油缸，液控蝶阀构成；
所述第一液压球阀一端连接炉顶既有液压站压力总管，另一端连接第二电磁换向阀，所述第二液压回油单向阀一端，连接炉顶既有液压站回油总管，另一端连接第二电磁换向阀，所述第二电磁换向阀连接两条支管，两条支管上分别对应连接有第二、第三液控单向阀，第一、第二测压接头，第三、第四液压球阀，所述第三液压球阀连接油缸，所述第四液压球阀连接至油缸，所述油缸连接液控蝶阀。
进一步地，所述自动控制系统中的第一电液比例换向阀为三位四通换向阀，中位机能为Y型，第一先导换向阀为两位四通电磁换向阀，所述液压系统能受控于给定液压比例的第一电液比例换向阀的电流大小，控制油缸开度，进而精准控制液压蝶阀的开度。
进一步地，所述定量调节系统中的第二电磁换向阀为三位四通换向阀，中位机能为Y型，与第四、第五液控单向阀构成液压锁紧回路，通过控制第二电磁换向阀两个方向电磁铁DT1/DT2得电时间，可以控制油缸的前进或者后退距离，电磁阀失电后，电磁阀回到中位，油缸被锁定在当前位置，从而定量控制液压蝶阀的开度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明把齿轮箱的关键点温度作为系统的输入量，采用液压比例控制方法，精准控制炉顶齿轮箱氮气实际消耗量。
2)本发明采用液压闭环控制，精准度高，响应速度快，可以快速、准确的控制齿轮箱温度。
3)本发明控制执行元件为液压蝶阀，相比较现有的电动调节蝶阀有更好的耐高温性、更大的负载刚度。
4)本发明控制系统采用两套液压系统，一套用于自动调节控制的液压比例系统，另一套采用液压三位阀控系统，带自锁定位功能，能实现定量控制液压蝶阀，调节氮气流量，由于液压调阀所需的流量较小，该液压系统的动力与炉顶原有的液压动力源连接，无需另外配置液压站；同时相比较现有的电控调节系统，本发明的液压比例调节系统结构紧凑，方便现场检修与维护。
5)通过液压远程控制，可以减少操作人员到现场开关阀门的次数，降低工人劳动强度。
附图说明
图1自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统总貌图；
图2自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统控制原理图；
图3自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统液压原理图；
1.1为氮气总管压力表；1.2第三手动球阀；1.3第五手动球阀；1.4压力表；1.5第四手动球阀；1.6第一支管路球阀；1.7第一流量计；1.8第一手动球阀；1.9第二支管路球阀；1.10第二流量计；1.11第二手动球阀；
2.1第一液压球阀；2.2第二液压回油单向阀；2.3第二液压球阀；2.4第一液压回油单向阀；2.5第二电磁换向阀；2.6第一电液比例换向阀；2.7第一先导换向阀；2.8第二液控单向阀；2.9第三液控单向阀；2.10第四液控单向阀；2.11第五液控单向阀；2.12第一测压接头；2.13第二测压接头；2.14第三液压球阀；2.15第四液压球阀；2.16油缸；2.17液控蝶阀。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步地描述。
如图1所示，一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统，齿轮箱有两个氮气输入端口，端口一由第一支管路球阀1.6、第一流量计1.7、第一手动球阀1.8及对应的管道构成第一冷却回路；端口二由第二支管路球阀1.9、第二流量计1.10、第二手动球阀1.11及对应的管道构成第二冷却回路；由第三手动球阀1.2、液压控制系统、压力表1.4、第四手动球阀1.5及对应的管道构成供气总回路；由第五手动球阀1.3及对应的管道构成供气事故旁通回路；所述供气总回路连接氮气总管压力表1.1，所述供气事故旁通回路连接氮气总管压力表1.1。
如图2所示，齿轮箱上安装有实时监测关键点温度的热电偶T，通过温度变送器向PID系统输入4-20mA的实际温度转换的电流值，通过计算机PID系统，输出对应的调节电流，通过比例放大板控制液压比例换向阀，从而控制液压蝶阀的开度。
如图3所示，液压回路由两个系统构成，分别是自动控制系统和定量调节系统。
自动控制系统由第二液压球阀2.3、第一液压回油单向阀2.4，第一电液比例换向阀2.6，第一先导换向阀阀2.7，第四、第五液控单向阀2.10、2.11，第一、第二测压接头2.12、2.13，第三、第四液压球阀2.14、2.15，油缸2.16，液控蝶阀2.17构成。
第二液压球阀2.3一端连接炉顶既有液压站压力总管，另一端连接第一电液比例换向阀2.6，所述第一液压回油单向阀2.4一端连接炉顶既有液压站回油总管，另一端也连接第一电液比例换向阀2.6，所述第一电液比例换向阀2.6连接两条支管，两条支管上分别对应连接有第四、第五液控单向阀2.10、2.11，第一、第二测压接头2.12、2.13，第三、第四液压球阀2.14、2.15，所述第三液压球阀连接油缸2.16，所述第四液压球阀连接至油缸2.16，所述油缸2.16连接液控蝶阀2.17；所述第四、第五液控单向阀2.10、2.11还连接第一先导换向阀2.7，所述第一先导换向阀阀2.7的一条支管连接至第二液压球阀2.3与第一电液比例换向阀2.6之间，另一条支管连接既有液压站泄油总管。
定量调节系统由第一液压球阀2.1、第二液压回油单向阀2.2，第二电磁换向阀2.5，第二、第三液控单向阀2.8、2.9、第一、第二测压接头2.12、2.13，第三、第四液压球阀2.14、2.15，油缸2.16，液控蝶阀2.17构成。
第一液压球阀2.1一端连接炉顶既有液压站压力总管，另一端连接第二电磁换向阀2.5，所述第二液压回油单向阀2.2一端，连接炉顶既有液压站回油总管，另一端连接第二电磁换向阀2.5，所述第二电磁换向阀2.5连接两条支管，两条支管上分别对应连接有第二、第三液控单向阀2.8、2.9，第一、第二测压接头2.12、2.13，第三、第四液压球阀2.14、2.15，所述第三液压球阀连接油缸2.16，所述第四液压球阀连接至油缸2.16，所述油缸2.16连接液控蝶阀2.17。
上述的自动控制系统中的第一电液比例换向阀2.6为三位四通换向阀，中位机能为Y型，第一先导换向阀2.7为两位四通电磁换向阀，所述液压系统能受控于给定液压比例的第一电液比例换向阀2.6的电流大小，控制油缸开度，进而精准控制液压蝶阀的开度。
上述的定量调节系统中的第二电磁换向阀2.5为三位四通换向阀，中位机能为Y型，与第四、第五液控单向阀2.10、2.11构成液压锁紧回路，通过控制第二电磁换向阀2.5两个方向电磁铁DT1/DT2得电时间，可以控制油缸的前进或者后退距离，电磁阀失电后，电磁阀回到中位，油缸被锁定在当前位置，从而定量控制液压蝶阀的开度。
P口接炉顶既有液压站压力总管，T口接炉顶既有液压站回油总管，L口接既有液压站泄油总管。
本实施例有三种控制方案。
第一种：液压全自动调节方案。
打开第三手动球阀1.2，关闭第五手动球阀1.3。
第一先导换向阀2.7得电，调阀系统自动置于全自动调节状态。齿轮箱关键点温度与计算机设定的安全温度值进行比较，通过计算机PID控制，输出相应的控制电流(4-20mA)到第一电液比例换向阀2.6，同时打开第一先导控制阀2.7，将第四、第五液控单向阀2.10、2.11打开，第一电液比例换向阀2.6输出相应的液压流量至油缸2.16，给油缸相对应的开度，从而控制液控蝶阀2.17相应的开度，给予齿轮箱相应、准确的冷却氮气流量。
第二种：定量调节方案。
打开第三手动球阀1.2，关闭第五手动球阀1.3。
当全自动方案不能投运时，第一先导换向阀2.7失电，系统自动切换至半自动调节状态。
此时确保第一液压球阀2.1处于开启状态。让第二电磁换向阀2.5电磁铁DT1得电，油缸2.16开始缩回，控制氮气流量的液压蝶阀2.17开始关闭，氮气流量减小。电磁铁DT1失电，第二电磁换向阀2.5阀芯回到中位，在第二、第三液控单向阀2.8、2.9的作用下，液控蝶阀2.17停止动作并锁定。同理，让第二电磁换向阀2.5电磁铁DT2得电，油缸2.16活塞杆开始伸出，控制氮气流量的液控蝶阀2.17开始打开，氮气流量增大。电磁铁DT2失电，第二电磁换向阀2.5阀芯回到中位，在第二、第三液控单向阀2.8、2.9的作用下，液控蝶阀2.17停止动作并锁定。氮气流量可以根据电磁阀2.5两个方向电磁铁DT1/DT2得电时间长短，可以控制液控蝶阀2.17的开度，从而对氮气流量进行定量控制。
第三种：手动控制方案
此调节方案可以确保在第一种全自动和第二种半自动控制方案故障或检修状态下，保证齿轮箱氮气正常供应。此时关闭齿轮箱冷却管路上第三手动球阀1.2，打开第五手动球阀1.3，齿轮箱处于全流量冷却状态。
本实施例中有全自动、半自动、手动三种控制方案，系统可靠，调节简单。

Claims (4)

1.一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统，其特征是，齿轮箱有两个氮气输入端口，端口一由第一支管路球阀(1.6)、第一流量计(1.7)、第一手动球阀(1.8)及对应的管道构成第一冷却回路；端口二由第二支管路球阀(1.9)、第二流量计(1.10)、第二手动球阀(1.11)及对应的管道构成第二冷却回路；由第三手动球阀(1.2)、液压控制系统、压力表(1.4)、第四手动球阀(1.5)及对应的管道构成供气总回路；由第五手动球阀(1.3)及对应的管道构成供气事故旁通回路；所述供气总回路连接氮气总管压力表(1.1)，所述供气事故旁通回路连接氮气总管压力表(1.1)；
齿轮箱上安装有实时监测关键点温度的热电偶T，通过温度变送器向PID系统输入4-20mA的实际温度转换的电流值，通过计算机PID系统，输出对应的调节电流，通过比例放大板控制液压比例换向阀，从而控制液压蝶阀的开度。
2.根据权利要求1所述的一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统，其特征是，所述液压回路由两个系统构成，分别是自动控制系统和定量调节系统；
所述自动控制系统由第二液压球阀(2.3)、第一液压回油单向阀(2.4)，第一电液比例换向阀(2.6)，第一先导换向阀阀(2.7)，第四、第五液控单向阀(2.10、2.11)，第一、第二测压接头(2.12、2.13)，第三、第四液压球阀(2.14、2.15)，油缸(2.16)，液控蝶阀(2.17)构成；
所述第二液压球阀(2.3)一端连接炉顶既有液压站压力总管，另一端连接第一电液比例换向阀(2.6)，所述第一液压回油单向阀(2.4)一端连接炉顶既有液压站回油总管，另一端也连接第一电液比例换向阀(2.6)，所述第一电液比例换向阀(2.6)并联两条支管，两条支管上分别对应连接有第四、第五液控单向阀(2.10、2.11)，第一、第二测压接头(2.12、2.13)，第三、第四液压球阀(2.14、2.15)，所述第三液压球阀连接油缸(2.16)，所述第四液压球阀连接至油缸(2.16)，所述油缸(2.16)连接液控蝶阀(2.17)；所述第四、第五液控单向阀(2.10、2.11)还连接第一先导换向阀阀(2.7)，所述第一先导换向阀阀(2.7)的一条支管连接至第二液压球阀(2.3)与第一电液比例换向阀(2.6)之间，另一条支管连接既有液压站泄油总管；
所述定量调节系统由第一液压球阀(2.1)、第二液压回油单向阀(2.2)，第二电磁换向阀(2.5)，第二、第三液控单向阀(2.8、2.9)、第一、第二测压接头(2.12、2.13)，第三、第四液压球阀(2.14、2.15)，油缸(2.16)，液控蝶阀(2.17)构成；
所述第一液压球阀(2.1)一端连接炉顶既有液压站压力总管，另一端连接第二电磁换向阀(2.5)，所述第二液压回油单向阀(2.2)一端，连接炉顶既有液压站回油总管，另一端连接第二电磁换向阀(2.5)，所述第二电磁换向阀(2.5)并联两条支管，两条支管上分别对应连接有第二、第三液控单向阀(2.8、2.9，)第一、第二测压接头(2.12、2.13)，第三、第四液压球阀(2.14、2.15)，所述第三液压球阀连接油缸(2.16)，所述第四液压球阀连接至油缸(2.16)，所述油缸(2.16)连接液控蝶阀(2.17)。
3.根据权利要求2所述的一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统，其特征是，所述自动控制系统中的第一电液比例换向阀(2.6)为三位四通换向阀，中位机能为Y型，第一先导换向阀(2.7)为两位四通电磁换向阀，所述液压系统能受控于给定液压比例的第一电液比例换向阀(2.6)的电流大小，控制油缸开度，进而精准控制液压蝶阀(2.17)的开度。
4.根据权利要求2所述的一种自动调节炉顶齿轮箱氮气用量系统，其特征是，所述定量调节系统中的第二电磁换向阀(2.5)为三位四通换向阀，中位机能为Y型，与第四、第五液控单向阀(2.10、2.11)构成液压锁紧回路，通过控制第二电磁换向阀(2.5)两个方向电磁铁DT1/DT2得电时间，可以控制油缸的前进或者后退距离，电磁阀失电后，电磁阀回到中位，油缸被锁定在当前位置，从而定量控制液压蝶阀(2.17)的开度。
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