CN102564151B - 冶炼转炉控制设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种冶炼转炉控制设备，包括：转炉，所述转炉包括炉体，转炉炉体上设有传动轮齿或滚轮；变频调速交流异步电机和减速机；转炉位置检测装置，所述转炉位置检测装置检测所述转炉的倾动位置；熔体包液面检测装置，所述熔体包液面检测装置用于检测所述熔体包的液面高度；熔体包位置检测装置，所述熔体包位置检测装置用于检测所述熔体包的位置；和控制装置，所述控制装置在所述熔体包位置检测装置检测到熔体包处于预定位置，且所述熔体包液面检测装置检测的熔体包内的液面高度未达到预定高度时，通过所述变频调速交流异步电机和减速机控制所述转炉倾动。本发明可以实现冶炼转炉控制设备的高效、安全、高精度、高可靠性的自动运行。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种冶炼转炉控制设备。
背景技术
转炉冶炼是有色金属冶炼最常用的冶炼方法之一。转炉的炉体呈圆筒形，内衬采用耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需要外加热源，是炼铜、镍等有色金属冶炼的重要设备。
目前现有冶炼转炉的电气传动与控制技术存在着以下缺陷：
1、目前冶炼转炉通常采用交流绕线电机传动，但是交流绕线电机不仅调速性能差，而且可控性差且能耗高，因此不能实现高精度的调速与控制，目前只能靠人工操作，操作困难，不能精确定位，因此严重影响了生产能力的发挥，甚至造成安全事故。
2、目前冶炼转炉采用机-电式位置开关检测转炉的位置，但是这种机-电式位置开关精度差，可靠性差，因此难于长期正常投入运行，只能靠操作工人工定位，存在严重安全隐患。在实际工作中，出现多次将高温熔体倒入车间内的事故，不仅造成了设备的损坏，造成经济损失，更为严重的是还会造成人员伤亡。
3、由于无法对熔体包(渣包或成品包)的液面和位置进行检测，因此在转炉出渣或出成品时可能会因为熔体包的液面太高，或渣包或成品包不在预定位置上而导致发生生产事故。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷，提出了一种冶炼转炉控制设备。
为达到上述目的，本发明一方面提出了一种冶炼转炉控制设备，包括：转炉，所述转炉包括炉体，转炉炉体上设有传动轮齿或滚轮；变频调速交流异步电机和减速机，所述变频调速交流异步电机通过所述减速机带动的齿轮或滚轮与转炉炉体上的所述传动轮齿啮合或滚轮通过摩擦力驱动所述转炉倾动；转炉位置检测装置，所述转炉位置检测装置检测所述转炉的倾动位置；熔体包液面检测装置，所述熔体包液面检测装置用于检测所述熔体包的液面高度；熔体包位置检测装置，所述熔体包位置检测装置用于检测所述熔体包是否在预定的位置上；和控制装置，所述控制装置分别与所述变频调速交流异步电机、所述转炉位置检测装置、所述熔体包液面检测装置和所述熔体包位置检测装置相连，所述控制装置在所述熔体包位置检测装置检测到熔体包处于预定位置，且所述熔体包液面检测装置检测的熔体包内的液面高度未达到预定的高度时，通过所述变频调速交流异步电机和减速机控制所述转炉倾动，以及所述控制装置根据给定的倾动角度及所述转炉的当前位置计算所述转炉的倾动速度及调速要求。
在本发明的一个实施例，所述转炉位置检测装置安装在所述减速机的输出轴上，或安装在变频调速交流异步电机的输出轴上。
在本发明的一个实施例，所述转炉为卧式底吹转炉。
在本发明的一个实施例，还包括风压或风量检测装置，所述风压或风量检测装置安装在风管上，用于检测进入炉内的风压或风量，且所述控制装置还与所述风压或风量检测装置相连，所述控制装置还用于在所述转炉倾动时对所述风管的风压及风量进行控制，在所述风管的风压及风量不足时，控制所述转炉倾动至非熔炼位置。
在本发明的一个实施例，还包括冗余极限位置检测装置，所述冗余极限位置检测装置用于检测所述转炉是否转至极限位置，所述控制装置还与所述冗余极限位置检测装置相连，当所述冗余极限位置检测装置检测到所述转炉转至极限位置之后，所述控制装置控制所述转炉紧急停止倾动，并反向倾动至安全位置。
在本发明的一个实施例，还包括炉体位置校核装置，所述炉体位置校核装置安装于所述转炉的炉体的外侧，所述炉体位置校核装置用于检测所述炉体的位置，所述控制装置还与所述炉体位置校核装置相连，对所述炉体位置校核装置和所述转炉位置校核装置的检测结果进行处理以计算所述转炉的位置，并检测相应误差。
在本发明的一个实施例，所述转炉位置检测装置为旋转编码器。
在本发明的一个实施例，所述控制装置为故障安全型控制器。
在本发明的一个实施例，还包括与转炉炉体传动轮齿或滚轮相连的应急驱动装置。
在本发明的一个实施例，所述应急驱动装置为应急交流异步电机。
本发明实施例能够实现负载自适应平稳倾动，精确停车，并实现安全、高效、节约运行和易于操作的转炉运行方式。此外，本发明实施例还可实现按生产过程指令或手动给定的倾动角度，自动选择合适的速度与位置(角度)的控制，以及安全生产所需的闭锁控制。并且通过本发明实施例，除在操作台进行全面的控制外，在加料、出料、排渣的现场可进行必要的生产过程的操作控制和安全控制。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的冶炼转炉控制设备结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，为本发明实施例的冶炼转炉控制设备结构图。该冶炼转炉控制设备包括转炉10、变频调速交流异步电机20、减速机30、转炉位置检测装置40、熔体包液面检测装置50、控制装置60、熔体包位置检测装置90和熔体包100。其中，熔体包100是指渣包或成品包，即用来盛放转炉吹炼得到的吹炼渣或吹炼产品的装置。
在本发明的一个实施例中，转炉10包括炉体11和安装在炉体上的传动轮齿或滚轮13。变频调速交流异步电机20通过减速机30带动的齿轮或滚轮111与转炉10的炉体11上的传动轮齿啮合或滚轮13通过摩擦力驱动转炉10倾动。具体地，减速机30通过转轴113与齿轮或滚轮111相连，进而通过齿轮或滚轮111带动炉体11上的传动轮齿或滚轮13倾动。在本发明实施例中，采用变频调速交流异步电机20进行传动，可以提高冶炼转炉控制设备的调速性能和精度，且该冶炼转炉控制设备还具有很好的可控性。
在本发明的一个优选实施例中，转炉位置检测装置40可安装在减速机30的输出轴上。或者，在本发明的其他实施例中，转炉位置检测装置40可安装在变频调速交流异步电机20的输出轴上。在本发明的一个实施例中，转炉位置检测装置40可为高精度旋转编码器，从而更准确地检测转炉10的位置。
在本发明的一个实施例中，熔体包液面检测装置50安装在熔体包斜上方，用于检测熔体包100(渣包或成品包)的液面高度。熔体包位置检测装置90用于检测熔体包100(渣包或成品包)是否在预定的位置上。控制装置60分别与变频调速交流异步电机20、转炉位置检测装置40、液面检测装置50和位置检测装置90相连，并根据转炉位置检测装置40、液面检测装置50和位置检测装置90的反馈信号对变频调速交流异步电机20进行控制。具体地，控制装置60在熔体包位置检测装置90检测到熔体包100处于预定位置，且熔体包液面检测装置50检测的熔体包100内的液面高度未达到预定的高度时，控制装置60通过变频调速交流异步电机20和减速机30控制转炉10倾动，以及控制装置60根据给定的倾动位置(角度)及转炉10的当前位置计算转炉10的倾动速度及调速要求。
在本发明的一个实施例中，该转炉10为卧式底吹转炉。
在本发明的一个实施例中，还包括风压或风量检测装置130，风压或风量检测装置130安装在风管上，用于检测进入炉内的风压或风量。控制装置60还与风压或风量检测装置130相连，控制装置60还用于在转炉10倾动时对风管的风压及风量进行控制，在风管的风压及风量不足时，控制转炉倾动至非熔炼位置，从而防止转炉内的熔体被喷出或进风口被熔体损毁，以确保设备安全。
如果为底吹转炉，则还包括冗余极限位置检测装置110，冗余极限位置检测装置110用于检测转炉10是否倾动至极限位置。其中，控制装置60还与所述冗余极限位置检测装置110相连，当冗余极限位置检测装置110检测到转炉10转至极限位置之后，控制装置60控制转炉10立刻紧急停止倾动，并反向倾动至安全位置，从而消除事故的发生。
如果为底吹转炉，则还包括炉体位置校核装置120，炉体位置校核装置120安装于转炉10的炉体11的外侧，炉体位置校核装置120用于检测炉体11的位置。其中，控制装置60还与炉体位置校核装置120相连，对炉体位置校核装置120和转炉位置检测装置40的检测结果进行处理以检验转炉位置检测装置40的相应误差。在本发明的优选实施例中，该控制装置60可为故障安全型控制器(PLC)，从而进行更精确安全的控制。
在本发明一个实施例中，采用转炉位置检测装置40检测转炉10的位置，并且将检测结果直接反馈至控制装置60，使得控制装置60可以直接根据反馈结果及操作者输入的指令，自动运行到指定的精确位置，从而可以使得本发明实施例的冶炼转炉控制设备高效、安全的自动运行。
在本发明的另一个实施例中，需要熔体包液面检测装置50具有耐高温和抗辐射干扰的特性。通过熔体包斜上方设置的熔体包液面检测装置50检测熔体包的液面位置，当液面达到限制值时，控制装置60强制停止出渣或出成品。本发明实施例通过熔体包位置检测装置90检测熔体包的位置，控制装置60仅在熔体包处于预定位置时才运行转炉10转至出渣或出成品的初始位置，然后根据出渣或出成品的要求以可选的更低速倾动完成出渣或出成品的连续运行并允许在必要时炉前操作人员人工干预的更低速运行，从而避免了安全事故的发生。另外，控制装置60在转炉10完成出渣或出成品之后，根据指令或液面限制值的出现，控制变频调速交流异步电机20以使转炉10返回正确的作业位置。
在本发明的优选实施例中，可在控制装置60中储存多个预设的工艺程序，每个程序都包括控制变频调速交流异步电机20的预定步骤，每个程序都与预定的冶炼生产过程相对应，例如加料、吹炼、出渣、出产品、打风眼等工艺过程。这样，控制装置60只要获得操作者的指令后就可选择预设的工艺程序，并按照预设的工艺程序以及转炉位置检测装置40的反馈对变频调速交流异步电机20进行控制。例如，如果操作者选择出渣工艺程序，则控制装置60根据预定的程序控制变频调速交流异步电机20以使转炉10转至预设的角度，即出渣位置，并且在转炉10出渣完成后自动控制转炉10返回正确的作业位置。
在本发明的一个实施例中，该冶炼转炉控制设备还包括与转炉炉体的传动轮齿或滚轮13相连的应急交流异步电机70，应急交流异步电机70通过一个减速机80通过齿轮或滚轮112与炉体11上的传动轮齿或滚轮13相连，当然还可采用滚轮111与滚轮112合并等其他连接方式。因此简化了原有的应急传动，省去了不适于冶炼环境使用的直流电机。
本发明实施例能够实现负载自适应平稳倾动，精确停车，并实现安全、高效、节约运行和易于操作的转炉运行方式。此外，本发明实施例还可实现按生产过程指令或手动给定的倾动角度，自动选择合适的速度与位置(角度)的控制，以及安全生产所需的闭锁控制。并且通过本发明实施例，除在操作台进行全面的控制外，在加料、出料、排渣的现场可进行必要的生产过程的操作控制和安全控制。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (9)
1.一种冶炼转炉控制设备，其特征在于，包括：
转炉，所述转炉包括炉体，转炉炉体上设有传动轮齿或滚轮；
变频调速交流异步电机和减速机，所述变频调速交流异步电机通过所述减速机带动的齿轮或滚轮与转炉炉体上的所述传动轮齿啮合或滚轮通过摩擦力驱动所述转炉倾动；
转炉位置检测装置，所述转炉位置检测装置检测所述转炉的倾动位置；
熔体包液面检测装置，所述熔体包液面检测装置用于检测所述熔体包的液面高度；
熔体包位置检测装置，所述熔体包位置检测装置用于检测所述熔体包是否在预定的位置上；
风压或风量检测装置，所述风压或风量检测装置安装在风管上，用于检测进入炉内的风压或风量；和
控制装置，所述控制装置分别与所述变频调速交流异步电机、所述转炉位置检测装置、所述熔体包液面检测装置、所述熔体包位置检测装置和所述风压或风量检测装置相连，所述控制装置在所述熔体包位置检测装置检测到熔体包处于预定位置，且所述熔体包液面检测装置检测的熔体包内的液面高度未达到预定的高度时，通过所述变频调速交流异步电机和减速机控制所述转炉倾动，以及所述控制装置根据给定的倾动角度及所述转炉的当前位置计算所述转炉的倾动速度及调速要求，以及所述控制装置在所述转炉倾动时对所述风管的风压及风量进行控制，在所述风管的风压及风量不足时，控制所述转炉倾动至非熔炼位置。
2.如权利要求1所述的冶炼转炉控制设备，其特征在于，
所述转炉位置检测装置安装在所述减速机的输出轴上，或安装在变频调速交流异步电机的输出轴上。
3.如权利要求1所述的冶炼转炉控制设备，其特征在于，所述转炉为卧式底吹转炉。
4.如权利要求3所述的冶炼转炉控制设备，其特征在于，还包括冗余极限位置检测装置，所述冗余极限位置检测装置用于检测所述转炉是否转至极限位置，所述控制装置还与所述冗余极限位置检测装置相连，当所述冗余极限位置检测装置检测到所述转炉转至极限位置之后，所述控制装置控制所述转炉紧急停止倾动，并反向倾动至安全位置。
5.如权利要求3所述的冶炼转炉控制设备，其特征在于，还包括炉体位置校核装置，所述炉体位置校核装置安装于所述转炉的炉体的外侧，所述炉体位置校核装置用于检测所述炉体的位置，所述控制装置还与所述炉体位置校核装置相连，对所述炉体位置校核装置和所述转炉位置校核装置的检测结果进行处理以计算所述转炉的位置，并检测所述转炉位置检测装置的相应误差。
6.如权利要求1所述的冶炼转炉控制设备，其特征在于，所述转炉位置检测装置为旋转编码器。
7.如权利要求1所述的冶炼转炉控制设备，其特征在于，所述控制装置为故障安全型控制器。
8.如权利要求1所述的冶炼转炉控制设备，其特征在于，还包括与转炉炉体传动轮齿或滚轮相连的应急驱动装置。
9.如权利要求8所述的冶炼转炉控制设备，其特征在于，所述应急驱动装置为应急交流异步电机。
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