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        雷達料位計在新鋼高爐的應用

        發布:2021/10/8 19:16:47人氣:266
        高爐探尺是用來檢測高爐內礦石與焦碳等物料的料面,供冶煉操作人員以視覺觀測爐內物料下放的情況,同時控制礦石與焦碳等物料向爐內的排放。料面測量的準確性將直接影響鐵水的產量和質量。采用機械探尺探料時,存在著虛探、倒錘、掉錘等缺點,影響了測量的精度和高爐生產增加了工人的勞動強度和維護量;采用雷達料位計探料時就不存在上述缺點,并且取得了良好效果。
         
        1.機械探尺
        1.1機械探尺控制方案
        新鋼2高爐有兩個機械探尺,東探尺和西探尺電氣原理圖如圖1)。

        減速機軸端接絕對型編碼器,信號通過硬連線進入小PLC(小PL采用西門子公司的S7-200),在小PLC內,把格雷碼的數據類型轉換為進制的數據類型,把轉換后的二進制的數據類型通過硬連線送入大PLC(大PLC采用摩迪康昆騰系列),通過串口通訊把TD200中探尺極限位設定值送入小PLC,比較之
        后,輸出極限位的開關量信號通過硬連線接入直流調速裝置;通過大PLC讀出探尺的高度,作為檢測值及探尺的操作信號。大PLC給直流調速裝置提尺信號,放尺信號;直流調速裝置給大PLC住備好信號和故障信號。直流調速裝置與大PLC之間的這些開關量信號由點對點方式連接。當要求探尺下放時,由大PLC送出放尺信號,由直流調速裝置實現自動放尺,探尺降落在料面后,探尺速度減至為零。隨后跟隨物料下放,直到再次檢測到爐內的物料下放到設定的料面時,由大PLC發出提尺信號,由直流調速裝置實現自動提升,當PLC檢測到探尺在頂部時,由直流調速裝置實現自動停尺。
        1.2機械探尺探料時的缺點
        1.2.1虛探
        機械探尺探料時,探得是料面上的個點,當爐況不好時,料面出現空洞,鐵錘就有可能落入空洞中,產生虛探。
        1.2.2倒錘
        在放尺的過程中,重錘受到三個力的作用(如圖2),自身重力WV鋼絲繩拉力f,摩擦力fr;其中,在放尺的過程中,重力W和摩擦力fr不變,又由于探尺是恒轉矩控制的,所以鋼絲繩拉力地不變。由式F=W-f-fr可知:合力F為恒力,所以,在放尺的過程中,重錘作勻加速運動,當重錘到達料面時,由于慣性作用,重錘還會往下落,產生“倒錘”現象。
        1.2.3掉錘
        由于高爐內溫度比較高,探尺使用頻繁,2#高爐從2003年投產至今,已掉過好幾次錘。安裝探尺是一件非常麻煩的工作,安裝時高爐必須休風,嚴重影響了生產,增加工人的勞動強度,而且,安裝完畢后,須重新校準探尺零位,優化直流調速裝置中的部分參數,不僅增加了維護量,而且對維抑人員的技術水平提出了更高的要求。
         
        2.雷達料位計
        2.1雷達料位計控制方案
        新鋼2#高爐由于使用機械探尺探料時存在著虛探、倒錘、掉錘等缺點,給生產和維護帶來了很大困難,所以決定在爐頂安裝一套雷達料位計裝置,用以取代機械探尺。雷達探頭向爐內發射雷達波,由儀表分析、計算料面高度,并輸出相應電流信號(4~20m)給PLC,PLC根據這電流信號計算出料面高度。雷達料位計時時都在檢測物料下放情況,如果物料下放到設定料面,其他條件都滿足時,氣密箱下密閥自動打開向爐內布料,使物料穩定在一個料面高度。
        2.2雷達料位計測量原理
        采用雷達測距原理,是非接觸式測量方式,它的雷達探頭集發射器和接收器為體。探頭天線以波束的形式發射6.3GHz的電磁波信號,被測介質反射回來的回波又被天線接收,電子部件通過分析計算雷達脈沖信號從發射到接收的間隔時間,算出探頭到介質表面的距離,并輸出相應的信號。計算公式如下:
        L=V*T/2
        其中L:測量的高度
        V:雷達波的速度300000km/s
        T:雷達波從發射到接收的間隔時間
        2.3雷達料位計的優點
        2.3.1工藝簡單
        新鋼2#高爐機械探尺系統由鐵錘、減速機、抱閘裝置、編碼器、直流調速裝置、PLC和TD200觸摸屏等組成。無論安裝、程序設計都十分復雜,而雷達料位計自成系統,構造簡單,PLC只接收一個電流信號(4~20m),安裝和編程十分方便。
        2.3.2測量精度高
        新鋼2#高爐有兩個機械探尺,分東探尺和西探尺。每次探料時,只能探出料面兩個點的高度,不能準確反映料面的實際高度;而雷達料位計發射的雷達波照射在個面上,然后通過分析計算,把zui佳值傳給PLC。
        2.3.3系統穩定,維護方便
        機械探尺系統由多個設備組成,隨著使用次數的增多,鋼絲繩被拉長、編碼器松動等問題經常出現,造成測量的數據不準確,増加了工人的維護量;而雷達料位計構造簡單,在生產中,基本上無需維護。從2005年3月投運以來,系統運行穩定,滿足了生產要求。
         
        3.結束語
        新鋼2#高爐采用雷達料位計檢測爐內料面后,系統運行良好,提高了生產效率,降低了工人的勞動強度。
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