CN110541963A - Trt液动旁通阀双阀位检测系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种TRT液动旁通阀双阀位检测系统及控制方法，在所述阀门轴杆安装旋转编码器，测取阀门轴杆的旋转角度；将旋转编码器测取的阀门轴杆旋转角度的反馈信号接入PLC控制器，在PLC控制器内部编程对反馈信号是否正常进行判断，再将正常的反馈信号值送给伺服控制器，在PLC控制器接收的反馈信号X，量程是0‑100%时，如果X＜‑1%或X＞110%，或当阀门控制信号不变，反馈信号X波动＞10%，如果；两个阀位信号均正常时，以线性位移传感器作为阀位反馈信号。其优点是TRT液动旁通阀实现了双阀位检测，提高了阀门运行的可靠性；实现了阀门反馈信号故障的在线维修，降低了TRT的停机时间，提高发电量；提高了TRT运行的安全性。

Description

TRT液动旁通阀双阀位检测系统及控制方法

技术领域

本发明涉及冶金设备技术领域，特别涉及一种TRT液动旁通阀双阀位检测系统及控制方法。

背景技术

在TRT正常运转时，液动旁通阀一般处在全关状态；当TRT停机或者高炉煤气量过大时，旁通阀参与调节以保证高炉炉顶压力稳定。目前TRT旁通阀阀位检测通过在执行机构的液压油缸上安装线性位移传感器实现，一台阀门安装一套阀门位置传感器。在实际使用过程中，主要存在以下问题：

1、阀位传感器一旦出现故障，阀门会自动全开，调节功能丢失，导致高炉泄压，顶压波动，严重影响高炉生产，同时，如需处理该故障，TRT必须停机，影响发电量。

2、阀位检测的是线性位移，示值与阀门的实际角度有偏差。

发明内容

本发明的目的就是提供一种能够实现旁通阀阀位长期准确、可靠测量，提高旁通阀运行稳定性的TRT液动旁通阀双阀位检测系统及控制方法。

本发明的解决方案是这样的：

一种TRT液动旁通阀双阀位检测系统，包括线性位移传感器、液压油缸、阀门轴杆、伺服控制器、PLC控制器，在所述阀门轴杆安装旋转编码器，测取阀门轴杆的旋转角度；将旋转编码器测取的阀门轴杆旋转角度的反馈信号接入PLC控制器，在PLC控制器内部编程对反馈信号是否正常进行判断，再将正常的反馈信号值送给伺服控制器，在PLC控制器接收的反馈信号X，量程是0-100%时，如果X＜-1%或X＞110%，或当阀门控制信号不变，反馈信号X波动＞10%，为反馈异常，当检测到线性位移传感器反馈信号异常，自动切换至旋转编码器信号作为阀位反馈信号；如果两个阀位信号均正常时，以线性位移传感器作为阀位反馈信号。

一种TRT液动旁通阀双阀位检测系统的控制方法，包括步骤：

（1）阀门旋转角度测取步骤：测取阀门旋转角度，将测取的旋转角度信号反馈到PLC控制器；

（2）反馈信号异常判断步骤：设定反馈信号值为X，量程是0-100%，PLC控制器根据反馈信号值X按如下策略进行控制：

1）当X＜-1%或X＞110%，或当阀门控制信号不变，反馈信号X波动＞10%，为反馈信号异常，当检测到线性位移传感器反馈信号异常，自动切换至旋转编码器信号作为阀位反馈信号；

2）在两个阀位信号均正常时，以线性位移传感器作为阀位反馈信号；

（3）当PLC控制器判断出反馈信号是正常时，将正常的反馈信号值送给伺服控制器。

更具体的技术方案还包括：在所述步骤（1）中，测取阀门旋转角度的方法为：在阀门轴杆安装旋转编码器，测取阀门轴杆的旋转角度。

进一步的：测取阀门旋转角度的计算方法为：

L₂=L₁+L

根据三角形余弦定理可得：

L₂ ²=R²+H²-2RHcos(α+β)

经过推算，获得：

其中L₁、H、R、α为常数，L1为液压油缸固定轴与阀门全关位置时的曲柄连接点的距离，H为阀门轴杆与液压油缸固定轴之间的距离，R为曲柄长度，L2为阀门运行在某个位置时液压油缸固定轴与阀门曲柄连接点的距离；假设线性位移传感器示值为L；将线性位移传感器转换为角度信号后，与旋转编码器即可组成阀位检测冗余检测系统。

本发明的优点是：

1、TRT液动旁通阀实现了双阀位检测，提高了阀门运行的可靠性，提高了旁通阀运行稳定性。

2、实现了阀门反馈信号故障的在线维修，降低了TRT的停机时间，提高发电量。

3、提高了TRT运行的安全性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明TRT液压旁通阀阀位转换示意图。

图3是本发明TRT液压旁通阀双阀位检测原理图。

图4是TRT液压旁通阀结构示意图。

附图部件明细为：线性位移传感器1、液压油缸2、液压油缸固定轴3、旋转编码器4、阀门轴杆5、阀门全开位置6、运行轨迹7、阀门全关闭位置8、阀门9、液压驱动装置10。

具体实施方式

本发明的TRT液动旁通阀双阀位检测系统，通过在液压驱动装置上安装两套阀位检测传感器，实现阀门双阀位检测。具体做法：在阀门轴杆上增加1套旋转编码器，结合原来配套的线性位移传感器，实现对阀门开度的冗余测量。

将阀位线性位移示值转换为角位移示值，以将线性位移传感器的示值对阀门位置进行真实反馈，同时与旋转编码器显示阀位一致。

本发明详细结构如图1所示，包括线性位移传感器1、液压油缸2、液压油缸固定轴3、阀门轴杆5、伺服控制器、PLC控制器，阀门转动到阀门全关位置8时，为阀门关闭状态，阀门转动到阀门全开位置6时，为阀门全开状态，阀门运行形成运行轨迹7。

如图4所示，在所述阀门轴杆5安装旋转编码器4，测取阀门轴杆5的旋转角度；将旋转编码器4测取的阀门轴杆5旋转角度的反馈信号接入PLC控制器，在PLC控制器内部编程对反馈信号是否正常进行判断，再将正常的反馈信号值送给伺服控制器，在PLC控制器接收的反馈信号X，量程是0-100%时，如果X＜-1%或X＞110%，或当阀门控制信号（给定信号）不变，反馈信号X波动＞10%，为反馈异常，当检测到线性位移传感器反馈信号异常，自动切换至旋转编码器信号作为阀位反馈信号；如果两个阀位反馈信号均正常时，以线性位移传感器作为阀位反馈信号。通过在阀门轴杆上增加1套旋转编码器，结合原来配套的线性位移传感器，实现对阀门开度的冗余测量。

如图2所示，阀门阀位在某个位置的尺寸如图中标注所示，其中L₁、H、R、α为常数，L1为液压油缸固定轴与阀门全关位置时的曲柄连接点的距离，H为阀门轴杆与液压油缸固定轴之间的距离，R为曲柄长度，L2为阀门运行在某个位置时液压油缸固定轴与阀门曲柄连接点的距离。假设线性位移传感器示值为L，则有：

L₂=L₁+L

根据三角形余弦定理可得：

L₂ ²=R²+H²-2RHcos(α+β)

经过推算，获得：

将线性位移传感器转换为角度信号后，与旋转编码器即可组成阀位检测冗余检测系统。

如图3所示，本发明一种TRT液动旁通阀双阀位检测系统的控制方法，包括步骤：

（1）阀门旋转角度测取步骤：测取阀门旋转角度，将测取的旋转角度信号反馈到PLC控制器；测取阀门旋转角度的方法为：在阀门轴杆安装旋转编码器，测取阀门轴杆的旋转角度；

（2）反馈信号异常判断步骤：设定反馈信号值为X，量程是0-100%，PLC控制器根据反馈信号值X按如下策略进行控制：

1）当X＜-1%或X＞110%，或当阀门控制信号不变，反馈信号X波动＞10%，为反馈信号异常，当检测到线性位移传感器反馈信号异常，自动切换至旋转编码器信号作为阀位反馈信号；

2）在两个阀位反馈信号均正常时，以线性位移传感器作为阀位反馈信号；

（3）当PLC控制器判断出反馈信号是正常时，将正常的反馈信号值送给伺服控制器。

测取阀门旋转角度的计算方法为：

L₂=L₁+L

根据三角形余弦定理可得：

L₂ ²=R²+H²-2RHcos(α+β)

经过推算，获得：

其中L₁、H、R、α为常数，L1为液压油缸固定轴与阀门全关位置时的曲柄连接点的距离，H为阀门轴杆与液压油缸固定轴之间的距离，R为曲柄长度，L2为阀门运行在某个位置时液压油缸固定轴与阀门曲柄连接点的距离。假设线性位移传感器示值为L；将线性位移传感器转换为角度信号后，与旋转编码器即可组成阀位检测冗余检测系统。

将线性位移传感器和旋转编码器的4-20mA反馈信号接入PLC，在PLC内编程对反馈信号是否正常进行判断，再将正常的反馈信号值送给伺服控制器，反馈信号异常的判断方法（假设反馈信号值为X，量程是0-100%）：

当X＜-1%或X＞110%，或当阀门控制信号不变，反馈信号X波动＞10%。

在两个阀位反馈信号均正常时，以线性位移传感器作为阀位反馈信号。当检测到线性位移传感器反馈信号异常，自动切换至旋转编码器信号作为阀位反馈信号。

本发明在柳钢炼铁厂3#、4#、5#高炉TRT进行了试用，液动旁通阀全部实现了双阀位检测，当出现任一阀位传感器故障时，可以实现自动切换，不影响阀门正常工作，有效提高了TRT运行稳定性。

Claims (4)

1.一种TRT液动旁通阀双阀位检测系统，包括线性位移传感器（1）、液压油缸（2）、阀门轴杆（5）、伺服控制器、PLC控制器，其特征在于：在所述阀门轴杆（5）安装旋转编码器（4），测取阀门轴杆（5）的旋转角度；将旋转编码器（4）测取的阀门轴杆（5）旋转角度的反馈信号接入PLC控制器，在PLC控制器内部编程对反馈信号是否正常进行判断，再将正常的反馈信号值送给伺服控制器，在PLC控制器接收的反馈信号X，量程是0-100%时，如果X＜-1%或X＞110%，或当阀门控制信号不变，反馈信号X波动＞10%，为反馈异常，当检测到线性位移传感器反馈信号异常，自动切换至旋转编码器信号作为阀位反馈信号；如果两个阀位信号均正常时，以线性位移传感器作为阀位反馈信号。

2.一种TRT液动旁通阀双阀位检测系统的控制方法，其特征在于：包括步骤：

阀门旋转角度测取步骤：测取阀门旋转角度，将测取的旋转角度信号反馈到PLC控制器；

反馈信号异常判断步骤：设定反馈信号值为X，量程是0-100%，PLC控制器根据反馈信号值X按如下策略进行控制：

当X＜-1%或X＞110%，或当阀门控制信号不变，反馈信号X波动＞10%，为反馈信号异常，当检测到线性位移传感器反馈信号异常，自动切换至旋转编码器信号作为阀位反馈信号；

在两个阀位信号均正常时，以线性位移传感器作为阀位反馈信号；

当PLC控制器判断出反馈信号是正常时，将正常的反馈信号值送给伺服控制器。

3.根据权利要求2所述的TRT液动旁通阀双阀位检测系统的控制方法，其特征在于：在所述步骤（1）中，测取阀门旋转角度的方法为：在阀门轴杆（5）安装旋转编码器（4），测取阀门轴杆（5）的旋转角度。

4.根据权利要求3所述的TRT液动旁通阀双阀位检测系统的控制方法，其特征在于：测取阀门旋转角度的计算方法为：

L₂=L₁+L

根据三角形余弦定理可得：

L₂ ²=R²+H²-2RHcos(α+β)

经过推算，获得：

其中L₁、H、R、α为常数，L1为液压油缸固定轴与阀门全关位置时的曲柄连接点的距离，H为阀门轴杆与液压油缸固定轴之间的距离，R为曲柄长度，L2为阀门运行在某个位置时液压油缸固定轴与阀门曲柄连接点的距离；假设线性位移传感器示值为L；将线性位移传感器转换为角度信号后，与旋转编码器即可组成阀位检测冗余检测系统。