隨著(zhù)冶金工業(yè)的飛速發(fā)展， 作為鋼鐵冶煉過(guò)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(zhù)大型化、高效化、自動(dòng)化轉變。 本鋼 煉鐵廠(chǎng)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)的成套設備 TMT 液壓炮系統。 該系統采用電液比例控制技術(shù)，即指令、 比較、反饋、PID 調節均由計算機系統實(shí)現，具有控制精度高、安裝使用靈活、抗污染能力強等優(yōu)點(diǎn)［1］。 但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，TMT 液壓炮回轉過(guò)程外負載是時(shí)刻變化和無(wú)法預知的， 由于流動(dòng)液體和運動(dòng)部件慣性的作用， 產(chǎn)生的液壓沖擊使系統內瞬時(shí)形成很高的峰值壓力， 壓力傳感器經(jīng)常會(huì ) 發(fā)出錯誤堵鐵口指令，給高爐生產(chǎn)帶來(lái)極大影響。 針對上述情況，本鋼煉鋼廠(chǎng)對 TMT 液壓炮液壓控 制系統進(jìn)行分析論證，找出了故障的原因，并采取 了相應的措施，提高了液壓控制系統的可靠性，使 其滿(mǎn)足高爐生產(chǎn)的需求。

 

1 TMT 液壓炮回轉控制系統

1.1 TMT 液壓炮回轉控制系統組成 

傳統的液壓控制系統是開(kāi)關(guān)型控制， 通過(guò)電 磁驅動(dòng)來(lái)實(shí)現液壓流體的通、斷和方向控制，從而 實(shí)現被控對象的機械化和自動(dòng)化。 而電液比例控制系統是特指介于開(kāi)關(guān)控制和伺服控制之間的一 種新型電液控制系統［2］，是連接現代電子技術(shù)和大功率工程控制設備之間的橋梁， 已經(jīng)成為冶金行 業(yè)控制工程的構成之一， 系統的輸出量能隨輸入控制信號連續成比例地得到控制。 TMT 液壓炮回 轉控制系統主要由指令元件、 反饋元件、 比較元 件、液壓放大與控制元件、液壓執行元件五部分組 成。 圖 1 所示為 TMT 液壓炮回轉控制系統方塊 圖，其中，向系統發(fā)出指令信號的裝置是計算機 程序控制軟件。 液壓泥炮液壓系統設計壓力為28 MPa，工作介質(zhì)為 46# 抗磨液壓油，介質(zhì)清潔度NAS9 級。 液壓泥炮轉炮控制系統由主回路和控制油回路兩部分構成，工作主泵為恒壓變量泵，排量為 250 mL/r，電機 200 kW，轉速 1 480 r/min。

1.2 比例放大器控制原理 

當高爐堵鐵口時(shí)， 由爐前操作工在操作室手 動(dòng)操作主令控制器手柄， 向計算機發(fā)出堵鐵口指 令信號，TMT 液壓炮回轉控制系統中的驅動(dòng)裝置 比例放大器接受電信號，進(jìn)行處理、轉換與運算、通過(guò)功率放大產(chǎn)生所需要的液壓控制信號 （流量和壓力），通過(guò)電液比例閥，控制執行機構回轉液 壓缸的運動(dòng)，比例放大器控制原理見(jiàn)圖 2。 電液比例 閥是閥內比例電磁鐵輸入電壓信號產(chǎn)生相應動(dòng)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 芯位移也可以機械、液壓或電形式進(jìn)行反饋。

2 TMT 液壓炮回轉控制系統存在的問(wèn)題

2.1 比例放大器調節失控

TMT 液壓炮堵鐵口時(shí), 回轉油缸帶動(dòng)打泥機 構向鐵口方向運動(dòng)，回轉時(shí)間是 10～15 s。 當炮頭 壓緊鐵口門(mén)時(shí)， 回轉油缸無(wú)桿腔壓力升高并達到系統#高壓力，證明已經(jīng)堵住鐵口，此時(shí)安裝在回 轉油缸無(wú)桿腔上的壓力傳感器向計算機發(fā)出指令 電信號，計算機把該信號向操作室發(fā)出，爐前操作 工手動(dòng)操作主令控制器手柄， 向計算機發(fā)出打泥 指令，打泥機構向鐵口內射炮泥。 然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，TMT 液壓炮開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，電液比例閥閥芯突 然動(dòng)作換向，閥口突然開(kāi)啟，由于流動(dòng)液體慣性和TMT 液壓炮要克服自身重量負載的作用， 使回轉 油缸無(wú)桿腔內瞬時(shí)形成很高的峰值沖擊壓力。 一 般來(lái)說(shuō)， 液壓沖擊產(chǎn)生的峰值壓力可高達正常系統壓力的 3～4 倍。 只要回轉油缸無(wú)桿腔壓力達到系統#高壓力， 壓力傳感器自動(dòng)向計算機發(fā)出堵 鐵口指令，就會(huì )出現 TMT 液壓炮在回轉過(guò)程中或 炮頭未壓緊鐵口門(mén)時(shí)打泥機構提前向鐵口內射炮 泥現象。 一旦這種現象發(fā)生，輕者出現“跑泥”使鐵 口內射入炮泥量過(guò)少；重者炮頭被燒毀，甚至堵不 上鐵口，嚴重影響高爐正常生產(chǎn)。

 

2.2 TMT 液壓炮運動(dòng)速度失控

TMT 液壓炮由打泥機構、 回轉機構和液壓系統組成。 炮身依靠四桿機構固定在斜底座上，由于 炮身旋轉軸是傾斜的，TMT 液壓炮在整個(gè)回轉過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)上升和下降兩個(gè)過(guò)程，剛剛啟動(dòng)時(shí)要克服自身重量,運動(dòng)速度較慢，炮身運動(dòng)到#高點(diǎn) 后下降時(shí)，旋轉油缸活塞桿受到拉力作用（旋轉油 缸無(wú)桿腔產(chǎn)生負壓）開(kāi)始加速，當炮嘴靠近鐵溝時(shí) 以非常大的沖擊力沖向鐵口撞擊在鐵口門(mén)上。 這種沖擊力危害非常嚴重， 可造成四桿機構及斜底 座連接螺栓疲勞斷裂， 液壓系統的可靠性和穩定 性也會(huì )受到?jīng)_擊力的影響，引起液壓系統升溫，產(chǎn) 生振動(dòng)和噪聲以及連接件松動(dòng)漏油， 使壓力閥的 調整壓力（設定值）發(fā)生改變，重則致使管路破裂、液壓元件和測量?jì)x表?yè)p壞， 壓力傳感器會(huì )因液壓沖擊而發(fā)出錯誤指令。