[发明专利]焦炉移动机车联锁自动控制系统

说明书

技术领域

本发明属于焦炉机车控制系统技术领域，特别是一种焦炉移动机车联锁自动控制系统。

背景技术

焦炭是钢铁工业的重要原料，高炉炼一吨生铁大约需0.4-0.6吨的焦炭，随着我国钢铁产量的逐渐攀升，焦炭的需求量也相应增长。过去我国焦化工业采用的粗放型生产控制模式已经无法满足当前的生产需要，采用精度可靠的自动控制技术的解决型控制是我国焦化工业的发展方向，也是摆在科技工作者面前的一个重要课题。

焦炭生产过程首先是将焦煤置于密闭的焦炉炉室内（炭化室）经过14~18h的干馏后得到红焦，随后通过焦炉的移动机车将红焦从炉室移出送到熄焦室进行熄炭。焦炉移动机车主要包括：推焦车、拦焦车、熄焦车和装煤车。工作过程是：当焦炭已经炼成后，推焦车打开炉室机侧的炉门，拦焦车打开同一炉室焦侧的炉门并把导焦栅插入炉室中，熄焦车位于拦焦车下侧准备接焦，当三车都已准备就绪后，推焦车开始进行推焦操作，将红焦推到熄焦车的熄焦罐中，由熄焦车运送到熄焦室；而装煤车至负责将焦煤通过焦炉炉室顶部的装煤口送入到煤室中，其运行相对独立。焦炉三车的联锁控制是焦炉移动机车自动化控制的一个重要组成部分，是焦化企业生产安全保障的控制核心。

实际生产中，每个生产工作组包含并排的多个炉室，这就使得焦炉机车行走距离长，往复频繁，同时焦化生产环境温度高、粉尘大，因此焦车移动控制一直是蕴藏危险因素较多，发生事故几率较大的焦炉生产环节。由于焦车分别工作在炉室的两侧，受其阻隔不能互视对方，推焦车、拦焦车和熄焦车在推焦操作前的对正锁定于同一炉室对焦炉的安全生产是至关重要，国内外都曾发生过因为三车对正偏差而导致“红焦落地”的严重事故。如何保障三车安全高效运行，特别是在进行推焦前的三车精确对正与联锁控制是焦炉生产的核心安全问题。

随着科技的不断进步和发展，现代化的管理控制方式越来越广泛的被应用，工业控制计算机由于其优良的控制能力也已被越来越多的运用到工业测控领域，而在冶金炼焦行业中，由于其工艺过程的特性加上几十年来生产管理的习惯方式，使得其在自动化控制管理方面落后于其他专业，无论是生产设备还是监控管理软件，都没有形成一个完整成熟的体系。国内大部分的焦厂生产的移动机车自动化控制程度很低，很多仍停留在焦车人工的识别与定位，存在着严重的安全隐患。因此改变现状，将应用计算机技术的自动控制系统应用于焦炉生产的移动机车控制便显得极其重要。各国科技工作者相继研究开发了多种三车对位联锁自动控制系统并取得了很好的成绩，一定程度上解决了这一问题，然而国内焦厂已经应用的三车联锁控制系统大都是来自国外的产品，虽然性能优异，但建设费用高、而且系统维护成本偏高。现有的焦炉生产过程采用的是人工肉眼方式进行炉号识别和对正，采用吹哨、摇旗等原始的方法进行联锁控制，生产效率低下，恶劣的生产环境容易造成工人的疲劳，生产控制存在着严重的安全隐患。

焦炉机车属于重型机械设备，一般体积较大，行走时惯性较大，运行轨道长度一般不小于100m，焦炉机车按照生产工序的要求，需要处于一种“运行-对正停车-运行”的往复行走状态。如何能实时准确获得焦车当前所处的有效炉号和使焦车能自动停车定位在指定的炉号位置，是实现联锁自动控制的关键。焦炉生产处于露天工作环境，受天气的影响较大，加之车辆是在温度高、粉尘大、腐蚀性气体严重的恶劣环境中作业，车辆分散、活动频繁、运行时自身震动大，使系统的准确检测与定位控制难以保证，相互间信息联系不能及时可靠的传递。

国内最早的应用时将光电传感器，一般采用旋转编码器，安装在车轮上用来检测车辆运行位置，通过对旋转编码器输出的两路脉冲进行辨向，后接可逆计数器就能实现焦车绝对位置的检测。这种方式具有设计难度低、电路设计简单、成本低廉、安装调试方便、运行维护成本低等优点。基于此，很多设计方案都是采用了这一思路。由于焦车是大型机械，而且是露天工作，在雨雪天气的影响下，在焦车运行时不可避免的会产生滑移，同时在常年高温高热的环境下轿车轨道容易出现变形，难以避免产生检测误差和累计误差。及时增加位置校正系统，也无法保证对正精度的要求。

另一种低成本的解决方案是在铁轨旁安装齿条，用齿条带动旋转编码器的办法，可以达到同步运转，然而由于焦炉环境恶劣，铁轨不直不平，车辆横向窜动，落焦堵塞、粉尘、振动等原因，经常造成齿轮脱口齿，而不能正常使用。系统运行可靠的前提是设计出一套能够适应焦车运行状况的一套联动装置，这本身就会增加系统的设计难度，同时也增加系统不稳定因素，使可靠性降低。