高炉双油缸布料器控制原理及故障分析

姚振爽+汪晓洁+李娟

摘 要：高炉布料器设备运行是否正常，对于高炉的正常生产运行起到至关重要的作用。文章对某高炉矿布料器的液压控制和自动化功能进行了说明，介绍了该设备的操作及控制方式，并对PLC和多轴控制器之间的连锁信号内容作了详细的说明，较为详细地介绍了两种比较常见的故障处理方法。该布料器的原理和功能，与传统高炉的布料器有较大的差异，可作为同行参考。

关键词：油缸；控制器；布料器

中图分类号：TF321.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）33-0075-02

1 概述

高炉炉布料器可实现环形布料、扇形布料和定点布料等方式。不同的布料模式对改善高炉状况，减少炉料粘结，控制煤气流分布，提高煤气利用率，作用重大。布料器运动轨迹的控制是否良好，对炉况有重要的影响。

2 布料器控制硬件组成及控制原理

布料器控制系统是通过PLC（S7-400）和控制器，比例阀，油缸之间的控制信号的传递，按照设定的轨迹实现对油缸的驱动，完成布料器的环形布料，扇形布料和定点布料功能，使得布料器能满足对矿石和煤布料的需求。布料器控制系统的设备包括2个独立动作的油缸，垂直向分布，其中东西向为1#油缸，南北向为2#油缸，2个比例伺服阀和1个多轴控制器， 每个油缸有一个内置的位置检测传感器，用来检测油缸实施的位置，控制器有包含4个接口，其中2个15针的油缸位置反馈信号接口，一个25针比例阀控制信号和反馈信号接口，一个DP通讯接口。驱动油缸的比例阀信号包括一组工作电源，控制信号和反馈信号，比例阀接收控制器发出的控制信号同时将反馈信号给控制器。控制器同时接收油缸的位置信号，在控制器内进行对比，发出差值信号控制比例阀驱动油缸，使布料器按照设定的轨迹完成布料功能。

布料器控制有三种操作方式：

（1）现场控制箱实现现场中控切换和打开、关闭按钮组成。现场控制箱内设有按钮完成1#油缸和2#油缸前进后退的控制。机旁功能可以实现油缸检修和布料器水平、垂直方向的角度校正。

（2）中控手动（HMI MANUAL）远程可以实现油缸的泄压操作，可以使布料器回到自由位置。

（3）中控自动。可以实现远程三种方式布料。

多轴控制器与PLC通讯信号内容如（表1）。

3 高炉布料器功能及特点

实现环形布料、扇形布料和定点布料。其中环形布料可以选择由外向里（out-in）或由里向外（in-out）进行多档布置，每档布置一定的圈数，当一档布完后，降低角度至下一个档位，再进行旋转布料，如此反复，直至布置完全部档位。扇形布料是指布料器在一定角度内来回布料。定点布料是指将布料器固定在指定位置不动的一种布料方式。目前国内高炉正常操作時使用环形布料方式较多。布料器主要的参数如下：

循环时间（CYCLE TIME）：即一个布料档位料单从中心到边缘再回到中心的时间。

各档位布料厚度：相对值，根据循环时间和相对布料厚度计算出每个档位上的布料时间。

旋转速度：可设定0～8转/分钟。

倾角：布料器不同的档位对应不同倾角。

4 布料器报警及故障分析

对布料器在运行过程中出现的故障及处理时间，直接影响炉子是否休风，对前期的故障判断及处理方法进行总结分析如（表2）。

4.1 布料器启动时报Contr Error故障

故障现象：当布料器停止时1#油缸位置为-31.67mm，2#油缸为-8.5mm。当液压站停机后油缸位置1#油缸位置为22.49mm，2#油缸为-3.85mm，液压站不停时油缸可以保持停机时的位置。当液压站停泵后，布料器因为没有压力自然回到自由零位位置，此时控制器检测到的油缸实际位置信号，已经与停机时给定的指令位置不同。

故障原因：布料器启动时的油缸位置于停机时的位置不同。

故障处理方法：采用在机旁操作和断电复位后， 采用多次重新写零后（目测曲柄在垂直位置），启动成功。矿布料器的倾倒电磁阀未得电，需要在HMI画面上将倾倒阀切换到自动模式。

4.2 布料器运行过程报Valve Error故障

故障现象：矿布料器运行到25度倾斜角，报比例阀故障，多次运行后故障依旧。后采取将两个油缸于曲柄脱开，对油缸的行程长度285mm确认，后将两个油缸全缩的位置列为零位，将油缸伸出165mm，把此位置写为布料器的零位。在脱开曲柄的状态，调试布料器的信号，不再报比例阀故障，可以实现全部功能布料。现场确认矿布料器的4个倾倒电磁阀没有得电，布料器可以机旁和远程工作，但到25度时报比例阀故障。

故障原因：倾倒阀Q247.1没有输出，经过查看操作画面，原因是在HMI画面倾倒阀手动自动没有切换，切换到自动模式后Q247.1有输出，现场4个倾倒电磁阀得电，布料器正常工作到30度倾角。4个倾倒电磁阀不得电时，布料器可以实现小角度布料，但到大角度时因为压力不够，报比例阀故障（油缸反馈值于给定的值不同）。

故障处理方法：在HMI画面倾倒阀切换到自动方式，使矿布料器的倾倒电磁阀得电。

5 结束语

通过布料器控制系统调试，对布料器油缸控制信号关系更清晰，并对调试过程中出现的控制信号故障进行了归纳总结，提升技术人员对布料器控制故障后处理问题的能力和速度。对欧冶炉的稳定生产有重要意义。

参考文献：

[1]王春行.液压控制系统[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]吴远洪.液压故障诊断现象逆推法的探讨[J].液压气动与密封，2013.

[3]王林.三油缸驱动布料器在3#高炉的应用实践[J].科技创新与应用，2017（22）：149-150+15.endprint