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(jìn) 的變革，正朝著大型化、高效化、自動化轉(zhuǎn)變。 本鋼 煉鐵廠新 1 號 4747 m3 高爐 2008 年 10 月投產(chǎn)， 引進(jìn)了德國 TMT 公司生產(chǎn)的成套設(shè)備 TMT 液壓炮系統(tǒng)。 該系統(tǒng)采用電液比例控制技術(shù)，即指令、 比較、反饋、PID 調(diào)節(jié)均由計算機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)，具有控制精度高、安裝使用靈活、抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點［1］。 但是，在實際生產(chǎn)中，TMT 液壓炮回轉(zhuǎn)過程外負(fù)載是時刻變化和無法預(yù)知的， 由于流動液體和運動部件慣性的作用， 產(chǎn)生的液壓沖擊使系統(tǒng)內(nèi)瞬時形成很高的峰值壓力， 壓力傳感器經(jīng)常會 發(fā)出錯誤堵鐵口指令，給高爐生產(chǎn)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(jìn)行分析論證，找出了故障的原因，并采取 了相應(yīng)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(chǎn)的需求。

 

1 TMT 液壓炮回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)

1.1 TMT 液壓炮回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)組成 

傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)是開關(guān)型控制， 通過電 磁驅(qū)動來實現(xiàn)液壓流體的通、斷和方向控制，從而 實現(xiàn)被控對象的機(jī)械化和自動化。 而電液比例控制系統(tǒng)是特指介于開關(guān)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(xiàn)代電子技術(shù)和大功率工程控制設(shè)備之間的橋梁， 已經(jīng)成為冶金行 業(yè)控制工程的構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jī) 程序控制軟件。 液壓泥炮液壓系統(tǒng)設(shè)計壓力為28 MPa，工作介質(zhì)為 46# 抗磨液壓油，介質(zhì)清潔度NAS9 級。 液壓泥炮轉(zhuǎn)炮控制系統(tǒng)由主回路和控制油回路兩部分構(gòu)成，工作主泵為恒壓變量泵，排量為 250 mL/r，電機(jī) 200 kW，轉(zhuǎn)速 1 480 r/min。

1.2 比例放大器控制原理 

當(dāng)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(jī)發(fā)出堵鐵口指 令信號，TMT 液壓炮回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中的驅(qū)動裝置 比例放大器接受電信號，進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)換與運算、通過功率放大產(chǎn)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(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)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(nèi)比例電磁鐵輸入電壓信號產(chǎn)生相應(yīng)動作， 使工作閥閥芯產(chǎn)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(jī)械、液壓或電形式進(jìn)行反饋。

2 TMT 液壓炮回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)存在的問題

2.1 比例放大器調(diào)節(jié)失控

TMT 液壓炮堵鐵口時, 回轉(zhuǎn)油缸帶動打泥機(jī) 構(gòu)向鐵口方向運動，回轉(zhuǎn)時間是 10～15 s。 當(dāng)炮頭 壓緊鐵口門時， 回轉(zhuǎn)油缸無桿腔壓力升高并達(dá)到系統(tǒng)#高壓力，證明已經(jīng)堵住鐵口，此時安裝在回 轉(zhuǎn)油缸無桿腔上的壓力傳感器向計算機(jī)發(fā)出指令 電信號，計算機(jī)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(jī)發(fā)出打泥 指令，打泥機(jī)構(gòu)向鐵口內(nèi)射炮泥。 然而，在實際生產(chǎn)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(fù)載的作用， 使回轉(zhuǎn) 油缸無桿腔內(nèi)瞬時形成很高的峰值沖擊壓力。 一 般來說， 液壓沖擊產(chǎn)生的峰值壓力可高達(dá)正常系統(tǒng)壓力的 3～4 倍。 只要回轉(zhuǎn)油缸無桿腔壓力達(dá)到系統(tǒng)#高壓力， 壓力傳感器自動向計算機(jī)發(fā)出堵 鐵口指令，就會出現(xiàn) TMT 液壓炮在回轉(zhuǎn)過程中或 炮頭未壓緊鐵口門時打泥機(jī)構(gòu)提前向鐵口內(nèi)射炮 泥現(xiàn)象。 一旦這種現(xiàn)象發(fā)生，輕者出現(xiàn)“跑泥”使鐵 口內(nèi)射入炮泥量過少；重者炮頭被燒毀，甚至堵不 上鐵口，嚴(yán)重影響高爐正常生產(chǎn)。

 

2.2 TMT 液壓炮運動速度失控

TMT 液壓炮由打泥機(jī)構(gòu)、 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)組成。 炮身依靠四桿機(jī)構(gòu)固定在斜底座上，由于 炮身旋轉(zhuǎn)軸是傾斜的，TMT 液壓炮在整個回轉(zhuǎn)過程中，要經(jīng)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(zhuǎn)油缸活塞桿受到拉力作用（旋轉(zhuǎn)油 缸無桿腔產(chǎn)生負(fù)壓）開始加速，當(dāng)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(yán)重， 可造成四桿機(jī)構(gòu)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?jīng)_擊力的影響，引起液壓系統(tǒng)升溫，產(chǎn) 生振動和噪聲以及連接件松動漏油， 使壓力閥的 調(diào)整壓力（設(shè)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。