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隨著冶金工業(yè)的飛速發(fā)展， 作為鋼鐵冶煉過程中的重要組成部分———高爐也發(fā)生了突飛猛進 的變革，正朝著大型化、高效化、自動化轉變。 本鋼 煉鐵廠新 1 號 4747 m3 高爐 2008 年 10 月投產， 引進了德國 TMT 公司生產的成套設備 TMT 液壓炮系統(tǒng)。 該系統(tǒng)采用電液比例控制技術，即指令、 比較、反饋、PID 調節(jié)均由計算機系統(tǒng)實現，具有控制精度高、安裝使用靈活、抗污染能力強等優(yōu)點［1］。 但是，在實際生產中，TMT 液壓炮回轉過程外負載是時刻變化和無法預知的， 由于流動液體和運動部件慣性的作用， 產生的液壓沖擊使系統(tǒng)內瞬時形成很高的峰值壓力， 壓力傳感器經常會 發(fā)出錯誤堵鐵口指令，給高爐生產帶來極大影響。 針對上述情況，本鋼煉鋼廠對 TMT 液壓炮液壓控 制系統(tǒng)進行分析論證，找出了故障的原因，并采取 了相應的措施，提高了液壓控制系統(tǒng)的可靠性，使 其滿足高爐生產的需求。

 

1 TMT 液壓炮回轉控制系統(tǒng)

1.1 TMT 液壓炮回轉控制系統(tǒng)組成 

傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)是開關型控制， 通過電 磁驅動來實現液壓流體的通、斷和方向控制，從而 實現被控對象的機械化和自動化。 而電液比例控制系統(tǒng)是特指介于開關控制和伺服控制之間的一 種新型電液控制系統(tǒng)［2］，是連接現代電子技術和大功率工程控制設備之間的橋梁， 已經成為冶金行 業(yè)控制工程的構成之一， 系統(tǒng)的輸出量能隨輸入控制信號連續(xù)成比例地得到控制。 TMT 液壓炮回 轉控制系統(tǒng)主要由指令元件、 反饋元件、 比較元 件、液壓放大與控制元件、液壓執(zhí)行元件五部分組 成。 圖 1 所示為 TMT 液壓炮回轉控制系統(tǒng)方塊 圖，其中，向系統(tǒng)發(fā)出指令信號的裝置是計算機 程序控制軟件。 液壓泥炮液壓系統(tǒng)設計壓力為28 MPa，工作介質為 46# 抗磨液壓油，介質清潔度NAS9 級。 液壓泥炮轉炮控制系統(tǒng)由主回路和控制油回路兩部分構成，工作主泵為恒壓變量泵，排量為 250 mL/r，電機 200 kW，轉速 1 480 r/min。

1.2 比例放大器控制原理 

當高爐堵鐵口時， 由爐前操作工在操作室手 動操作主令控制器手柄， 向計算機發(fā)出堵鐵口指 令信號，TMT 液壓炮回轉控制系統(tǒng)中的驅動裝置 比例放大器接受電信號，進行處理、轉換與運算、通過功率放大產生所需要的液壓控制信號 （流量和壓力），通過電液比例閥，控制執(zhí)行機構回轉液 壓缸的運動，比例放大器控制原理見圖 2。 電液比例 閥是閥內比例電磁鐵輸入電壓信號產生相應動作， 使工作閥閥芯產生位移， 閥口尺寸發(fā)生改變并以此 完成與輸入電壓成比例壓力、流量的輸出元件。 閥 芯位移也可以機械、液壓或電形式進行反饋。

2 TMT 液壓炮回轉控制系統(tǒng)存在的問題

2.1 比例放大器調節(jié)失控

TMT 液壓炮堵鐵口時, 回轉油缸帶動打泥機 構向鐵口方向運動，回轉時間是 10～15 s。 當炮頭 壓緊鐵口門時， 回轉油缸無桿腔壓力升高并達到系統(tǒng)#高壓力，證明已經堵住鐵口，此時安裝在回 轉油缸無桿腔上的壓力傳感器向計算機發(fā)出指令 電信號，計算機把該信號向操作室發(fā)出，爐前操作 工手動操作主令控制器手柄， 向計算機發(fā)出打泥 指令，打泥機構向鐵口內射炮泥。 然而，在實際生產中，TMT 液壓炮開始啟動時，電液比例閥閥芯突 然動作換向，閥口突然開啟，由于流動液體慣性和TMT 液壓炮要克服自身重量負載的作用， 使回轉 油缸無桿腔內瞬時形成很高的峰值沖擊壓力。 一 般來說， 液壓沖擊產生的峰值壓力可高達正常系統(tǒng)壓力的 3～4 倍。 只要回轉油缸無桿腔壓力達到系統(tǒng)#高壓力， 壓力傳感器自動向計算機發(fā)出堵 鐵口指令，就會出現 TMT 液壓炮在回轉過程中或 炮頭未壓緊鐵口門時打泥機構提前向鐵口內射炮 泥現象。 一旦這種現象發(fā)生，輕者出現“跑泥”使鐵 口內射入炮泥量過少；重者炮頭被燒毀，甚至堵不 上鐵口，嚴重影響高爐正常生產。

 

2.2 TMT 液壓炮運動速度失控

TMT 液壓炮由打泥機構、 回轉機構和液壓系統(tǒng)組成。 炮身依靠四桿機構固定在斜底座上，由于 炮身旋轉軸是傾斜的，TMT 液壓炮在整個回轉過程中，要經過上升和下降兩個過程，剛剛啟動時要克服自身重量,運動速度較慢，炮身運動到#高點 后下降時，旋轉油缸活塞桿受到拉力作用（旋轉油 缸無桿腔產生負壓）開始加速，當炮嘴靠近鐵溝時 以非常大的沖擊力沖向鐵口撞擊在鐵口門上。 這種沖擊力危害非常嚴重， 可造成四桿機構及斜底 座連接螺栓疲勞斷裂， 液壓系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定 性也會受到沖擊力的影響，引起液壓系統(tǒng)升溫，產 生振動和噪聲以及連接件松動漏油， 使壓力閥的 調整壓力（設定值）發(fā)生改變，重則致使管路破裂、液壓元件和測量儀表損壞， 壓力傳感器會因液壓沖擊而發(fā)出錯誤指令。