550m2烧结机液压闸门控制系统概述
炼铁作业部耿丹
1概述
提高布料质量，对于改善料面的点火状况，降低能耗起着相当大的作用[1]。
首钢京唐550m2烧结机利用烧结机圆辊上部安装的液压闸门实现了混合料的精确布料，保证了台车宽度方向上的烧结速度一致。
圆辊液压闸门安装于烧结机混合料仓下部，可实现大闸门（200mm行程）和6个小闸门（50mm行程）开度的自动调节，用来调整混合料的下料量，现场设备如图1所示。
大闸门由2个液压执行器控制，同步调节。
6个小闸门附着在大闸门上，由6个液压执行器控制，单独调节。
液压闸门系统能够实现闸门位置的实时调节、反馈、锁死并能够实现闭环控制。
图1 液压闸门现场设备图
2工作原理
2.1工作原理
液压闸门系统的工作压力为18.0 MPa，由2台90/45-200液压系统(带位移传感器、比例阀组、液压锁、单向节流阀) 和6台50/28-50液压系统(带位移传感器、比例阀组、液压锁、单向节流阀)的位置控制、液压站（含2台电动液压泵(一用一备)、滤油器）、1套PLC 控制柜及系统内相关的管路（连接件）等组成，液压原理图如图2所示。
2.2工作过程
1、手动开启油泵（主、备可选），PLC自动控制液压系统的压力，同时检测系统故障，即时报警。
2、大闸门控制。
大闸门由南北两个油缸同步控制，现场有“自动”和“手动”两种选择方式，选择手动时，当任意按下油缸缩按钮，油缸提升打开闸门，当任意按下油缸伸按钮，油缸伸出闸门关闭；选择自动时，两个油缸检测同一个设定开度输入信号实现自动同步，控制大闸门到指定位置。
大闸门自动控制时设有同步过程，当两个油缸位置偏差较大时，较慢的油缸加快速度以实现同步，若位置偏差超出一定范围时则停机报警，并输出大闸门故障信号到PLC控制系统。
图2 液压系统原理图
3、小闸门控制。
当液压泵站开启后可进行小闸门的控制，小闸门共6个，可分别选择手动或自动控制。
选择手动时，按下控制柜上的开按钮，PLC输出开信号到比例调节阀，闸门开启，按下关按钮，闸门关闭；选择自动时，此时PLC接收中控室的设定开度信号，自动输出比例调节阀控制信号，将闸门调整到指定位置。
小闸门在一定的时间（20秒）不能调节到位便停止工作并输出小闸门故障信号到PLC控制系统。
3重要组成部分描述
3.1PLC控制系统
采用西门子S7-200PLC作为设备的控制核心，在液压闸门系统中，现场的各类测量仪表信号直接或通过变送器进入PLC中；控制柜操作设自动和手动两种方式，通过柜面板转换开关实现，能够进行大闸门开度调节、6个小闸门单独的开度调节。
选择自动时现场设备完全按PLC的控制逻辑自动运行，无需人工干预；当现场设备出现故障时才需采用手动操作方式人工干预，PLC控制系统如图3所示。
图3 PLC控制柜图
3.2比例阀
比例阀的控制包括控制电源和流量调节模拟信号，使用时由PLC输出控制电源，当流量调节信号为12mA时，油缸静止；当控制电流小于12mA，油缸伸，闸门关，电流越小流量越大闸门关闭越快；当控制电流大于12mA，油缸缩，闸门开，电流越大流量越大闸门打开越快；在自动控制时，当闸门离目标位置超过10%以上时，设置流量较大，阀门动作较快，当闸门离目标位置小于10%时，设置流量较小，闸门微调到指定位置。
3.3油缸位置传感器
大、小闸门的实际位置是由油缸内置的位移传感器检测的，位移传感器的信号包括电源信号和位置信号，PLC控制系统向位移传感器提供工作电源并由PLC模拟量输入模块检测位置信号作为控制依据。
4系统实现功能
4.1精确的位置控制功能
大闸门两台机构接受同一给定信号，同步运行，油缸根据外来电流信号的数值，控制比例阀和位移传感器，使位移传感器的位移输出与外来信号一致，位置精度达到±0.5mm，如两个油缸输出位移信号偏差较大输出报警并停止动作，提示操作人员采取措施。
6个小闸门独立运行，运行过程中可按要求改变液压机构的阀的开度，进而改变进给或回退速度，每台油缸根据外来电流信号的数值，控制比例阀和位移传感器，使位移传感器的位移输出与外来信号一致，位置精度达到±0.5mm。
4.2连续动作的功能
为保证烧结机布料的正常运行，液压闸门具有连续动作的能力（连续调整闸门开度，非间断性），执行器的响应时间<2s，运动速度>10mm/s，6个小闸门实现单独控制，2个大闸门同步控制。
4.3液压站的智能控制功能
为保证系统正常运行，液压站提供了稳定的系统压力，液压站2台11kw电机一开一备，当任一闸门需要调整位置时（手动或自动），卸荷溢流阀自动得电，系统建压（额定压力为15MPa，并通过溢流阀调整压力大小，PLC控制柜压力二次仪表指示当前压力值）。
油泵启动以后，控制柜反馈备妥信号到中控室，此时方可进行开度设置。
4.4自诊断功能
系统具有可靠完善的故障自诊断功能；首先PLC控制系统对现场设备的轻/重故障均有发生时间及可能原因的记录，只有操作员能清除PLC内部故障；其次，生产过程中发生超出工艺要求的设备或运行故障时，控制柜有相应的报警信号。
（1）油温加热及冷却控制。
液压站上的温度传感器检测当前油温，PLC控制柜上的油温显示仪表显示实际油温。
油温过低或过高均可送到PLC，由PLC实现油温自动加热或冷却。
当油温低于10度，自动开启加热器加热，直到油温上升25度以上停止加热；当油温高于50度自动开启油温冷却风扇，直到油温恢复到35度以下。
（2）油温故障报警。
为确保加热安全，当加热器连续加热30分钟以上油温仍小于10度，系统停机并反馈液压系统故障信号到中控室。
（3）液位过高、过低报警。
液压站设有液位开关可检测油箱内的油量，当液位低于下限时，系统报警并输出液压系统故障信号到中控室，当液位高于上限时仅液位高指示灯亮，提示液位过高。
（4）压力滤油器堵塞报警。
液压站的压力滤油器堵塞时，压差开关闭合，PLC控制系统检测到该信号后即刻停机报警提示清洗、更换滤芯。
（5）回油滤油器堵塞报警。
液压站的回油滤油器堵塞时，压差开关闭合，PLC控制系统
检测到该信号后即刻停机报警提示清洗、更换滤芯。
（6）压力过高或过低报警。
油泵开启后，溢流阀得电建压后，若当前压力超出设定范围，系统停机报警并液压系统故障信号到中控室。
（7）压力显示报警。
采用压力传感器(4-20mA)加数显表，当压力超过21MPa或者低于
8MPa给出报警信号。
5系统应用
首钢京唐公司550m2烧结机的台车宽度是5.5m，很容易造成宽度方向上烧结速度的不
一致。
利用液压闸门布料系统，开发了烧结终点偏差智能控制模型，该模型解决在烧结机宽
度方向上，如何合理布料才能使垂直烧结速度趋于一致。
烧结终点偏差控制的目的是增加烧结均匀性，保证台车宽度方向上的烧结速度一致。
通
过烧结布料的自动控制，合理控制圆辊给料机上方6个小闸门的开度，沿烧结台车宽度方向
上实现合理布料，达到台车宽度方向上燃烧速度一致，烧结终点位置同步，提高烧结矿的产
质量和降低返矿的目的。
同时，还可以依据烧结机台车的料厚的目标值，结合安装的雷达料
位计检测的料厚实际数据，适时调整圆辊给料机比例系数，最终得到期望的布料厚度。
烧结
终点偏差控制的示意图如下图4所示，蓝色柱状图是料厚的实际测量值，红色柱状图是模型
根据燃烧一致性指数给出的料厚建议调节值，大趋势是中间薄两边厚，这完全符合工艺要求。
图4 布料厚度自动控制示意图
该系统应用后，沿台车宽度方向上的烧结速度更加趋向于一致，对降低烧结返矿率，提
高烧结矿产量作用明显。
由表1可见实现终点偏差、烧结布料自动控制后，烧结返矿率降低
了2.92个百分点。
表1 模型应用前后返矿率对比
烧结终点偏差控制模块应用前烧结终点偏差控制模块应用后应用效果
6结语
通过对烧结机液压闸门系统的应用，提高了生产过程的准确控制，降低了现场工人的劳动强度，提高了劳动生产率，降低了返矿率，提高了烧结矿产量。
参考文献：
[1]赵新建，刘其敏，李卫红.改善烧结机布料状况的实践[J].烧结球团，2003,28（5）：54-56。