[实用新型]一种高炉炉顶料位探测装置

说明书

技术领域

 本实用新型涉及高炉炉顶系统，特别涉及一种高炉炉顶料位探测装置。 

背景技术

探尺是高炉炉顶及上料系统的重要设施，在生产中担负着探测高炉内料面高度和分布情况的任务，是判断高炉内部原料燃烧进度的依据，同时为自动装料控制提供依据，因此对整个高炉系统的高效、安全运行起着重要的作用。但是目前的高炉探尺系统存在以下问题：(1) 由于探尺绝对值编码器的读数和实际高度是完全成比例对应的关系，调试时零点校准比较困难，校准过程麻烦； (2)探尺经过一段时间的运行后检测值往往会产生偏差，探尺的零米料线位和实际零米料线位差距会越来越大。此时如不对探尺零点进行校准，则可能会严重影响高炉的正常生产；(3) 现有炉顶料位探测装置通常实用多圈绝对值编码器，成本较单圈绝对值编码器高。鉴于现有装置的这些问题，有必要进行针对性的改进，以提高高炉生产的效率和质量。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高炉炉顶料位探测装置，解决目前高炉探尺系统零点校准过程繁杂且耗时的问题，并降低成本。 

本实用新型所采用的技术方案是：一种高炉炉顶料位探测装置，由PLC控制器、主令控制器、变频器、电机、链轮、重锤、增量编码器和绝对值编码器组成，PLC控制器接收主令控制器和绝对值编码器的信号；变频器与PLC控制器和电机相连，用于控制电机正反转和速度；增量编码器与变频器和电机相连，用于将电机的转动速度反馈到变频器内；电机与链轮相连接，电机带动链轮的正反转动，绝对值编码器与链轮相连接，链轮通过自身的正反转动来控制重锤的提升和下降；所述绝对值编码器为单圈绝对值编码器。 

进一步的，所述绝对值编码器为16位单圈绝对值编码器。 

使用本实用新型探测装置进行探测的方法是： 

(1)确定主令控制器的0m料线：

将重锤停到观测孔处的标定位置，调整主令控制器1#限位使此点作为0m料线位的分界点。并记录下此时绝对值编码器的读数a₁。所述绝对值编码器用于记录链轮所转动角度的变化信息，由于链轮角度的变化量与探尺高度的变化量成正比关系，将链轮角度转化成模拟量信号。

(2)确定主令控制器的6m料线(6m为探尺的设计量程)： 

采用人工手动控制重锤下降，同时用皮尺测量下降距离，当下降6米后停止下放，同时人工数出下降过程中链轮的旋转圈数n。调整主令控制器2#限位使此点作为6m料线位的分界点，记录下链轮的旋转的圈数n和此时绝对值编码器的读数a₂。

所述主令控制器为现场机械式的触点信号，可将0m和 6m料线位置的数字量信号传送给PLC控制器； 

(3)确定比例系数K：

根据0m料线位的绝对值编码器读数a₁，6m料线位的绝对值编码器读数a₂，编码器从0到6m料线所旋转的圈数n和所使用编码器的分辨率(16位单圈编码器的单圈总精度为2¹⁶=65536)，来计算比例系数K： 

                            （ⅰ）

 (4)用差值法计算探尺高度实际值：

    （ⅱ）

式（ⅱ）中：L₁为现在实际的探尺高度值，L₀为上一个扫描周期的探尺高度值，为一个扫描周期内探尺高度的差值。为绝对值编码器在当前时间周期结束时的读数，为绝对值编码器在当前时间周期开始时的读数，K为比例系数。需要特别注意的是，我们选择扫描周期的时候，必须保证在这个周期内编码器的旋转不超过半周(如超过半周则会默认为是反向转至此位置，因为a_差的数据范围只能在-32768至32767之间)。同时和的数据类型必需和编码器的信号数据类型一致，都为INT型，根据16位的二进制数据计算规则，这样才能保证不论在何初始位置每次计算的a_差都为编码器的实际旋转位置差值。在PLC的程序中，我们可以选择100ms作为一个扫描周期，则探尺高度实际值每100ms更新一次，足够满足实际应用的需求；

(5)探尺零点校准：