《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》是中冶賽迪工程技術股份有限公司於2009年11月24日申請的專利，該專利的申請號為200910191551X，公布號為CN101725581A，授權公布日為2010年6月9日，發明人是劉勛、吳衛、李軍、丁常紅、趙渭康、鄭軍、王勁松。
《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》公開了一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統，所述控制系統包括：控制各液壓缸的單獨閉環控制迴路，用於實現各液壓缸單獨位置閉環控制及布料器運動過程中三個液壓缸位置動態補償控制；至少一個集中控制迴路：當單獨閉環控制迴路不能正常工作時，通過集中控制迴路控制三個液壓缸；至少一個切換迴路：可以實現單獨閉環控制迴路與集中控制迴路之間的自動切換。該發明不僅可以提高布料器油缸的停位精度，也可以保證布料器在變換角度過程中油缸的同步，從而提高高爐布料精度，同時通過採用複合控制使得整個控制系統的可靠性、安全性大大提高。
2016年12月7日，《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統
- 公布號：CN101725581A
- 授權日：2010年6月9日
- 申請號：200910191551X
- 申請日：2009年11月24日
- 申請人：中冶賽迪工程技術股份有限公司
- 地址：重慶市渝中區雙鋼路1號
- 發明人：劉勛、吳衛、李軍、丁常紅、趙渭康、鄭軍、王勁松
- Int.Cl.：F15B11/16(2006.01)I、C21B7/18(2006.01)I
- 代理機構：重慶弘旭專利代理有限責任公司
- 代理人：張愛雲
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
高爐爐頂布料器的控制是高爐布料系統的一個關鍵環節，其控制精度直接影響到高爐布料系統的布料精度。已有的布料器大都是採用簡單的集中液壓控制方法，即通過一個閥控制三個液壓缸的動作，三個液壓缸內的液壓油可以相互串動。這種控制方式下，布料器的控制精度主要取決於安裝於托圈上的導輪與安裝於殼體上的導軌之間的間隙大小，因此為了提高布料器的布料精度，2009年11月前主要通過調整較小的導軌與導輪間的間隙來實現，實際上此方法很難保證布料的精度，由於導軌與導輪間的間隙減小，會增加機械加工及裝配難度，提高製造成本，同時在高溫條件下還容易造成布料器卡死。另外，由於布料器下部載荷存在偏載，導致液壓缸驅動下的布料器托圈始終處於交變受力狀態，加劇了導輪和導軌間的衝擊和磨損。
發明內容
專利目的
《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》的目的是克服2009年11月前技術的不足，提供一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統，該系統對三個液壓缸單獨進行控制，具有控制精度高、同步誤差少、可靠性安全性好的特點，適合高爐爐頂高精度布料的要求。
技術方案
《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》特徵在於：所述控制系統包括：至少三個用於控制液壓缸的單獨閉環控制迴路，用於實現各液壓缸單獨位置閉環控制及布料器運動過程中三個液壓缸位置動態補償控制；至少一個集中控制迴路：當單獨閉環控制迴路不能正常工作時，通過集中控制迴路控制三個液壓缸；至少一個切換迴路：可以實現單獨閉環控制迴路與集中控制迴路之間的自動切換。
為了提高系統的可靠性與安全性，所述單獨閉環控制迴路還包括相對應的至少一個安全保護模組：當液壓系統出現故障時，進行相應的泄油和補油的工作。
《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》在投入控制時，首先進行單獨閉環控制以實現精確的位置定位，從而保證布料器布料角度的精確度；在此過程中，套用同步控制策略實現閉環控制過程中的同步性，避免三缸在閉環控制過程中的不同步造成的機械損壞。當單獨閉環控制出現故障失效時，檢測到的故障信號（位移、壓力等）作為切換信號，實現從單獨閉環控制模式自動切換為集中控制模式，這種情況下三缸的位置精度靠機械導向來保證。在集中控制模式下，如果三缸初始位置的同步誤差很大則需要單獨調節，通過關閉開啟對應的電磁截止閥可以實現三個油缸單獨動作，這樣可以減少三缸的同步誤差。
改善效果
（1）使用該系統後，布料器的布料精度主要取決於液壓系統的控制精度，通過三缸單獨的位置閉環控制保證油缸的停位精度，同時在閉環控制條件下採用同步控制策略使三缸在調整過程中也保持同步，極大地提高了布料器的布料精度，避免了機械導向誤差影響布料精度問題。
（2）通過單獨閉環控制可以適時調整三個油缸的位置，工作過程中保證托圈基本處於水平狀態，減小了導輪與導軌間的衝擊和磨損。
（3）《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》提出了三缸閉環同步控制的方法，這樣提高了布料器的布料精度；與此同時，為避免特殊情況下，三缸閉環同步控制失效造成液壓同步控制與機械導向發生干涉，從而損壞機械設備。在該複合液壓控制系統中設計了切換，通過檢測到的信號該迴路還可以自動在單獨閉環同步控制與集中控制的兩種控制模式下進行轉換，從而提高整個控制系統的可靠性與安全性。
附圖說明
圖1為《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》的原理圖；
圖2為該發明實施例的結構示意圖。
技術領域
《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》屬於冶金機械技術領域，公開了一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統，用於高爐無料鐘爐頂布料過程的控制。
權利要求
1.《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》特徵在於：所述控制系統包括：控制各液壓缸的單獨閉環控制迴路，用於實現各液壓缸單獨位置閉環控制及布料器運動過程中三個液壓缸位置動態補償控制；至少一個集中控制迴路：當單獨閉環控制迴路不能正常工作時，通過集中控制迴路控制三個液壓缸；至少一個切換迴路：可以實現單獨閉環控制迴路與集中控制迴路之間的自動切換。
2.如權利要求1所述的高爐爐頂布料器複合液壓控制系統，其特徵在於：所述單獨閉環控制迴路還包括相對應的至少一個安全保護模組：當液壓系統出現故障時，進行相應的泄油和補油的工作。
3.如權利要求2所述的高爐爐頂布料器複合液壓控制系統，其特徵在於：所述單獨閉環控制迴路包括：比例閥P口通過第一液控單向閥連線至外部進油管道，比例閥T口連線至外部回油管道；比例閥的A口通過第二液控單向閥後經集成塊內部油道連線至液壓缸的無桿腔；比例閥B口通過第三液控單向閥後經集成塊內部油道連線至液壓缸的有桿腔；換向閥的P口、T口分別連線至外部進油管道和外部回油管道，B口連線至控制油口；A口連線至所有液控單向閥的泄油孔，當需要單獨閉環控制時，換向閥工作，控制油口B有控制壓力，從而打開液控單向閥。
4.如權利要求3所述的高爐爐頂布料器複合液壓控制系統，其特徵在於：所述集中控制迴路包括：大流量比例閥和截止式電磁閥；所述切換迴路包括切換用截止式電磁閥；其中大流量比例閥的P口與外部進油管道相連，T口與外部回油管道相連；大流量比例閥的A口、B口分別與截止電磁閥的A口、B口閥側相連，截止電磁閥的A口、B口底板側分別與切換迴路中切換用截止式電磁閥的P口、T口相連；切換用截止式電磁閥的A口連通液壓缸的無桿腔，B口連通液壓缸的有桿腔；
5.如權利要求4所述的高爐爐頂布料器複合液壓控制系統，其特徵在於：所述安全保護模組包括：兩個油口B相連的第一、第二單向閥，兩個油口A相連的第三、第四單向閥；第一單向閥與第三單向閥的A口連線至液壓缸的有桿腔，第二單向閥與第四單向閥的B口連線至液壓缸的有桿腔，第二單向閥的B口與第三單向閥A口之間還連線有安全閥，安全閥的T口通過集成塊內部油道連線至外部回油管道。
實施方式
如圖2所示：單獨閉環控制迴路為三組：第一組單獨閉環控制迴路包括：比例閥1-1的P口通過第一液控單向閥3-1連線至外部進油管道，比例閥1-1的T口連線至外部回油管道；比例閥的A口通過第二液控單向閥3-2後經集成塊內部油道連線至液壓缸7-1的無桿腔；比例閥1-1的B口通過第三液控單向閥3-3後經集成塊內部油道連線至液壓缸7-1的有桿腔；比例閥1-1的P口的壓力油通過比例閥換向後連通到比例閥A口或B口；控制器接收到目標命令信號以後通過閉環計算發出比例閥控制信號，從而實現比例閥的換向和閥開度控制；通過比例閥的控制實現對液壓缸7-1無桿腔與有桿腔的動態補、排油，從而使得液壓缸7-1達到並保持在目標位置。
第二組單獨閉環控制迴路包括：比例閥1-2的P口通過液控第一單向閥3-4連線至外部進油管道，比例閥1-2的T口連線至外部回油管道；比例閥1-2的A口通過第二液控單向閥3-5後經集成塊內部油道連線至液壓缸7-2的無桿腔；比例閥1-2的B口通過第三液控單向閥3-6後經集成塊內部油道連線至液壓缸7-2的有桿腔；
第三組單獨閉環控制迴路包括：比例閥1-3的P口通過第一液控單向閥3-7連線至外部進油管道，比例閥1-3的T口連線至外部回油管道；比例閥1-3的A口通過第二液控單向閥3-8後經集成塊內部油道連線至液壓缸7-3的無桿腔；比例閥1-3的B口通過第三液控單向閥3-9後經集成塊內部油道連線至液壓缸7-3的有桿腔；
第二單獨閉環控制迴路與第三單獨閉環控制迴路的控制原理相同，在此不再複述。
換向閥2的P口、T口分別連線至外部進油管道和外部回油管道，B口連線至所有液控單向閥3-1至3-9的控制油口；A口連線至所有液控單向閥3-1至3-9的泄油口；當需要單獨閉環控制時，換向閥2工作，控制油口B有控制壓力，從而打開第一液控單向閥、第二液控單向閥、第三液控單向閥。
集中控制迴路包括：大流量比例閥8的P口與外部進油管道相連，T口與外部回油管道相連；大流量比例閥8的A口、B口分別與截止電磁閥9的A口、B口閥側相連，截止電磁閥9的A口、B口底板側分別與切換迴路中切換用截止式電磁閥10-1、10-2、10-3的P口、T口相連；切換用截止式電磁閥10-1、10-2、10-3的A口是連通液壓缸的無桿腔，B口連通液壓缸的有桿腔。打開所有截止式電磁閥，換向閥2失電，關閉所有液控單向閥就實現了一個比例閥8對三個液壓缸的集中控制。
切換迴路包括有：切換用截止式電磁閥10-1、10-2、10-3，可以通過換向切換其P口與A口、T口與B口的通斷，從而實現集中控制迴路與單獨閉環控制迴路的切換。
安全保護模組包括三組：第一組安全保護模組包括：單向閥4-1與4-2的出油B口相連，單向閥4-3與4-4的進油口A口相連，單向閥4-1、4-3的另一端連線至液壓缸7-1的有桿腔，單向閥4-2、4-4的另一端連線至液壓缸7-1的無桿腔，單向閥4-1、4-2的B口與單向閥4-3、4-4的A口之間還連線有安全閥5-1，安全閥5-1的T口通過集成塊內部油道連線至外部回油管道。當液壓缸7-1受到外界衝擊或其他故障原因使其有伸出或縮回的趨勢且壓力大於安全壓力時，缸腔可以通過本模組的單向閥及安全閥進行溢流泄壓，同時液壓缸的另外一腔可以通過對應的單向閥進行補油，避免吸空。
第二組安全保護模組包括：單向閥4-5與4-6的出油B口相連，單向閥4-3與4-4的進油口A口相連，單向閥4-5、4-7的另一端連線至液壓缸7-1的有桿腔，單向閥4-6、4-8的另一端連線至液壓缸7-2的無桿腔，單向閥4-5、4-6的B口與單向閥4-7、4-8的A口之間還連線有安全閥5-2，安全閥5-2的T口通過集成塊內部油道連線至外部回油管道。
第三組安全保護模組包括：單向閥4-9與4-10的出油B口相連，單向閥4-11與4-12的進油口A口相連，單向閥4-9、4-11的另一端連線至液壓缸7-3的有桿腔，單向閥4-10、4-12的另一端連線至液壓缸7-3的無桿腔，單向閥4-9、4-10的B口與單向閥4-11、4-12的A口之間還連線有安全閥5-3，安全閥5-3的T口通過集成塊內部油道連線至外部回油管道。
正常工作時，集中控制迴路不參與控制，這時保證切換迴路將集中控制迴路和三個單獨控制迴路完全切斷.這樣三個液壓缸由三組單獨閉環控制迴路進行單獨的位置閉環控制，與此同時，通過三缸的閉環同步控制方法保證油缸在運動過程中的同步，從而保證布料器在布料過程中位置精度。
在布料過程中，如果三個油缸上的任何一個壓力感測器6-1～6-6與位移感測器7-11、7-22或7-33出現異常，也就是超過了一定的誤差，就會產生一個同步誤差故障或者油路其他故障信號；當控制系統檢測到這個信號時，系統自動打開切換迴路中的切換用截止式電磁閥10-1～10-3，同時關閉單獨閉環控制迴路，使三組單獨閉環控制迴路與集中控制迴路隔離開，與此同時啟動集中控制迴路。大流量比例閥集中控制三個油缸動作，此時僅有一個油缸參與位置閉環控制，三個油缸的同步由機械導向來實現。這樣，如果整個布料系統任何一個油缸出現了位置與壓力的異常，出於安全保證，液壓系統自動切換為集中控制迴路，使三個油缸的油路能夠相互連通，讓油液壓力可以自適應平衡，從而避免由於油缸或機械機構等的相互干涉造成系統薄弱環節的破壞。通過集中控制迴路與切換迴路保證了整個系統的可靠性與安全性，為布料控制系統的安全生產與維護提供了保障。
另外，在集中控制迴路工作時，當某個油缸有較大的位移偏差時，可以啟動集中控制迴路和對應的電磁截止閥通斷控制，對單個油缸進行位移糾偏，從而最大限度保證三缸同步。
此外，在布料的任何環節中如果油缸內的油壓因為各種原因發生超壓或吸空的現象時，安全保護模組可以對油缸進行泄油與補油動作，起到安全保護的作用，是整個系統更加可靠安全。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種高爐爐頂布料器複合液壓控制系統》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
