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TRT机组静叶伺服油缸控制系统安全控制方法及应用
作者:汉中秦川液压伺服控制有限公司:2016/12/15 11:06:14

TRT机组静叶伺服控制系统安全控制方法及应用

摘要:简要介绍了TRT机组静叶伺服控制系统的一种安全控制方法,该安全控制方法运用过程控制理论和液压系统工作原理,有效地解决了静叶伺服控制系统紧急故障时,对于高炉顶压及高炉的安全生产所产生的严重影响。该安全控制方法增强了TRT机组控制系统的控制功能,保证了高炉冶炼的生产安全。

 

关键词:静叶伺服控制系统;TRT机组;静叶保位控制系统;高炉炉顶压

 

静叶伺服控制器故障、电液伺服阀故障等情况,将会使TRT机组静叶执行机构快速打开或关闭,这将极大地威胁高炉冶炼的生产安全和TRT机组的正常运行。但在目前,还没有一种行之有效的方法来解决静叶伺服控制系统出现紧急故障时高炉顶压的控制。因此,如何在TRT机组静叶伺服控制系统发生紧急故障时,能够安全控制静叶伺服系统,使静叶角度保持在静叶伺服系统故障前的工作位置状态,最终保证高炉冶炼的生产安全,是目前亟待解决的问题。高炉冶炼是钢铁工业的支柱,高炉煤气余压能量回收装置(以下简称TRT机组)是高炉冶炼的重大节能装备,随着工业控制技术的快速发展,对于设备的安全性要求不断提高,同时TRT机组作为高炉的附属设备,其运行既不能干扰高炉的正常生产,也要最大限度地发电。现有的TRT机组正常运行期间,高炉的炉顶压力(简称高炉顶压)由TRT机组的静叶伺服控制系统控制,这种控制方式在机组静叶伺服控制系统正常时可以满足高炉炉顶压力的控制要求,但是,当静叶伺服控制系统出现紧急故障,如

 

1、原因分析

通过目前国内用户现场的TRT机组运行情况TRT机组静叶伺服控制系统出现的紧急故障分析,

一般包括以下3种:

1)TRT机组PLC系统发送到静叶伺服控制系统的420mA控制指令信号丢失,即控制指令信号小于4mA(一般设定控制指令信号为420mA),即伺服控制器输出的控制信号和电液伺服阀接收的控制指令信号均小于4mA时,电液伺服阀控制静透平静叶快速关闭直到全关,叶执行机构快速动作,从而导致高炉顶压快速上升;

2)静叶位置反馈信号ZI丢失,即位置反馈信号小于4mA(一般设定位置反馈信号为420mA);当进入静叶伺服控制器的静叶位置反馈信号ZI

使静叶伺服控制系统开环,静叶执行机构快速失时,动作,透平静叶快速打开直到全开,导致高炉顶压快速下降;

3)电液伺服阀故障,导致其无法控制静叶执行机构,从而导致静叶的开度控制指令ZC和静叶位置反馈信号ZI不一致,即静叶的开度控制指令ZC和静叶位置反馈信号ZI出现5%以上的不一致,即ZCZI≥5%ZIZC≥5%

通过分析造成TRT机组静叶伺服控制系统紧急故障的原因,应用过程控制理论模型、液压系统相提出合理可关理论及相关的检测仪表和控制设备,

行的TRT机组静叶伺服控制系统安全控制方法,解决TRT机组静叶伺服控制系统紧急故障时所引起静叶的瞬时全开、全关或控制失效问题,同时使高炉系统能够采取相应的措施,在不停机的情况下可对TRT机组静叶伺服控制系统进行检查,确定故障原因并采取相应措施,避免对于高炉冶炼生产产生影以及TRT机组不必要的频繁停机。响,第1支路去保位电磁阀的进油口;第2支路去电液伺服阀;第3支路通过旁通电磁阀。液压油第2和第3支路最终进入静叶执行机构中的液压油缸,油缸的回油通过相应的液控单向阀和旁通电磁阀进入回油总管。

1.保位电磁阀;2.旁通电磁阀;3.第1液控单向阀;4.静叶执行机构;5.电液伺服阀;6.静叶伺服控制器;7.静叶位置传感器;8.液压油进油管路;9TRT机组PLC系统;10.第2液控单向阀;11.第3液控单向阀;12.第4液控单向阀;13.第5液控单向阀;14.液压油回油管路图1TRT机组静叶伺服安全控制系统硬件结构图保位电磁阀采用单线圈的电磁阀,用于带电动作时导通系统的液压油路,使液压油进入第2液控单向阀、第3液控单向阀、第1液控单向阀的控制油入口,利用液压油压力使第1、第2、第3液控单向阀导通。液控单向阀的作用是限制逆流和控制液压油路的通与断;旁通电磁阀采用双线圈的电磁阀,具有开关功能。旁通电磁阀用于控制第4、第5液控单向阀的导通;电液伺服阀用于执行静叶伺服控制器的420mA输出指令信号,控制静叶执行机构中油缸活塞的实际位置;静叶伺服控制器用于执行TRT机组PLC系统发送的控制指令,静叶位置传感器用于检测静叶执行机构中油缸活塞的实际位置,并向静叶伺服控制器提供420mA反馈信号。TRT机组PLC系统用于显示和控制静叶伺服控制器和静叶保位装置中所有电磁阀的工作状态。第4、第5液控单向阀用于开关动作时互锁。

2、静叶伺服安全控制系统硬件结构

1TRT机组静叶伺服安全控制系统硬件

结构图,系统包括静叶保位装置和静叶伺服控制系统。静叶保位装置包括保位电磁阀、旁通电磁阀、第1液控单向阀、第2液控单向阀、第3液控单向阀、第4液控单向阀、第5液控单向阀、静叶执行机构;静叶伺服控制系统包括电液伺服阀、静叶伺服控制器和静叶位置传感器。TRT机组PLC系统的3个控制信号输出端分别连接静叶伺服控制器、保位电磁阀、旁通电磁阀;静叶执行机构与静叶位置传感器连接,静叶位置传感器的2个反馈信号输出端分别连接TRT机组PLC系统和静叶伺服控制器,静叶伺服控制器的2个输出端分别连接TRT机组PLC系统和电液伺服阀。

静叶保位装置的液压油路结构如下:液压油路进油总管到达保位装置之后,分为3个液压油支路:

3、静叶伺服安全控制系统控制方法

2TRT机组静叶伺服安全控制系统的控制方法和控制逻辑。

2TRT机组静叶伺服安全控制系统的控制方法和控制逻辑

注:ZC表示静叶开度控制信号;ZI表示静叶位置反馈信号

TRT机组正常运行的情况下,高炉顶压由TRT机组静叶伺服控制系统调节控制:TRT机组PLC系统实时接收静叶位置传感器发送的静叶位置反馈信号ZI和向静叶伺服控制器发送的静叶开度控制信号ZC;静叶伺服控制器实时接收TRT机组PLC系统发送的控制指令和静叶位置传感器发送的静叶位置反馈信号ZI,静叶伺服控制器处理接收的信号并向电液伺服阀输出静叶开度控制信号ZC,电液伺服阀根据静叶开度控制信号ZC控制静叶执行机构,静叶执行机构控制静叶角度从而控制高炉顶压。TRT机当静叶伺服控制系统出现了紧急故障,组PLC系统判断出现下列3种情况中的任一一种时:

1)TRT机组PLC系统的控制指令(420mA)信号丢失,即控制指令信号小于4mA2)静叶位置反馈(420mA)信号ZI丢失,即位置反馈信号小于4mA

3)电液伺服阀故障,即静叶的开度控制指令ZC和静叶位置反馈信号ZI出现5%以上的不一致,即ZCZI≥5%ZIZC≥5%TRT机组PLC系统向保位电磁阀、高炉控制系统同时发送故障信号,保位电磁阀接收故障信号后失电动作,进入保位电磁阀的油管被切断,第1、第2和第3液控单向阀自动关闭,电液伺服阀的前、后油管路被切断,向静叶执行机构中的液压油缸提供压力源的通路被切断,此时电液伺服阀退出对静叶执静叶保持在原有开度(由于响应时行机构的控制,间的问题可能会有±5%以内的误差);同时,高炉控制系统接收故障信号后启动高炉减压阀组调节高炉顶压。TRT机组PLC系统向旁通电磁阀输出控制信号(数字量信号),旁通电磁阀得电动作,液压油通过旁通电磁阀到达第4、第5液控单向阀,第4液控单向阀自动打开使控制静叶执行机构中油缸回油油第5液控单向阀自动打开使控制静叶执行路畅通,机构中油缸进油油路畅通,操作人员通过操作上位HMI上的按钮控制TRT机组PLC系统向旁通电磁阀发送调节信号,从而点动调节旁通电磁阀,旁通电磁阀通过与门逻辑控制,其带电动作需满足2个条件:保位电磁阀失电且操作人员通过上位HMI发送调节信号;此时,保位电磁阀失电,旁通电磁阀根据上位HMI发送的调节信号通过电源的通断控制液关闭,实现对静叶执行机构的液压油压油路的开启、缸活塞行程的控制,即控制静叶角度开合。在高炉减压阀组的主调节和旁通电磁阀的辅助调节下,炉顶压力恢复稳定。炉顶压力恢复稳定后,操作人员在线检查,如果检查结果是由于静叶伺服控制器、静叶位置传感器或电液伺服阀之间的接线松动或虚接,则操作人员TRT机组PLC手动修复,当ZCZI的数值一致时,TRT机组PLC系统向保位电磁系统判断故障消除,阀发送数字量控制信号,保位电磁阀带电,旁通电磁自动退出对静叶执行机阀带电动作的条件不满足,构的控制,通过保位电磁阀的油路导通,第1、第2和第3液控单向阀恢复导通,电液伺服阀的前、后油TRT机组PLC系统通过伺服控制管路导通;然后,电液伺服阀器向电液伺服阀发送模拟量控制信号,恢复对静叶执行机构的控制,即静叶伺服控制系统TRT机组重新控制高炉顶压。故障消除的同时,PLC系统同时向高炉系统发出故障解除信号,高炉系统接收故障解除信号后退出高炉顶压控制。

如果短时间内(一般规定为15minZCZITRT机组PLC系统判断静叶伺数值没有变为一致,服控制系统短时间内不能恢复正常,则TRT机组PLC系统控制TRT机组紧急停机;此时高炉系统控制高炉顶压,静叶伺服控制系

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