电炉电极调节系统

摘要

本发明涉及电极调节系统，公开了一种电炉电极调节系统，它能够自动判断电路电极是否接触到不导电料，进而控制电极下降。包括PLC控制系统、比例阀、电极、油管、液压缸，比例阀位于油管内并受PLC控制系统控制，油管与液压缸连通，电极与液压缸连接，还包括压力传感器，压力传感器的油压探头设置在比例阀出油口的油压测压点、输出部分与PLC控制系统连接。本发明适用于钢铁冶炼。

说明书

技术领域

本发明涉及电极调节系统，特别涉及电炉电极调节系统。

背景技术

目前国内先进的电炉电极调节系统基本上都是采用PLC控制液压传动方式。PLC控制系 统是调节器的核心部分，是通过检测实际二次侧电压和电弧电流，来自动实现调节电极升降 的功能。电极调节控制功能一般分为恒阻抗控制模式、过电流控制模式、短路控制模式。恒 阻抗控制为其基本控制模式，它是通过实际二次侧电压和电弧电流经A/D转换后相除得到的 实际阻抗值Z与变压器档位和曲线号相对应的阻抗设定值Z*进行比较，得到调节偏差ΔZ， 经闭环放大、信号放大、D/A转换后控制比例阀动作，即在特定的功率曲线内使实际阻抗无 限接近于设定阻抗来控制比例阀，实现对电极的升降及速度的控制。当实际阻抗小于设定阻 抗时，电极上升；当实际阻抗大于设定值时，电极下降；偏差值ΔZ越大电极速度越快。

当电炉起弧穿井阶段电极接触到废钢中的木头、塑料、石头等，此时电极下到位时不产 弧或弧流很小，实际阻抗值Z很大，实际阻抗值Z与设定阻抗值Z*之间的的偏差ΔZ也很大， 系统默认电极未下到位，继续下降，电极因此会经常折断，尤其是渣钢冶炼，渣钢自身导电 性能不好，且原料中可能夹杂耐火材料，导致电极频繁折断，造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种电炉电极调节系统，能够自动判断电炉电极是否 接触到不导电料，进而控制电极是否继续下降。

为解决上述问题，电炉电极调节系统，包括PLC控制系统、比例阀、电极、油管、液压 缸，比例阀位于油管内并受PLC控制系统控制，油管与液压缸连通，电极与液压缸连接，还 包括压力传感器，压力传感器的油压探头设置在比例阀出油口的油压测压点、输出部分与PLC 控制系统连接。

进一步地，所述压力传感器包含数字显示器和模拟量输出端。

进一步地，所述压力传感器输出信号为4-20mA的电流信号。

进一步地，所述PLC控制系统包括油压采集器、A/D转换器、判断器、输出端，油压采 集器接压力传感器，油压采集器、A/D转换器、判断器、输出端依次连接，输出端接比例阀。

进一步地，所述油压采集器为模拟量输入模块。

具体地，所述模拟量输入模块为6ES7331-7KF02-0AB0型模拟量输入模块。

本发明的有益效果是：本发明通过增加压力传感器检测电极压力，同时增加模拟量输入 模块采集压力传感器检测到的压力信号，再经过PLC控制系统内部A/D转换、判断、输出， 最终达到电极调节系统自动判断电极是否接触到不导电材料目的，避免了因为电极折断带来 的巨大经济损失，成本低但是带来极高的经济效益。

附图说明

图1为本发明原理图；

图2为模拟量输入模块接线图；

图中编号：1为电极，2为比例阀，3为油管，4为液压缸，T为油压测压点，PLC为PLC 控制系统，PNP为压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1，本发明包括PLC控制系统、比例阀2、电极1、油管3、液压缸4，比例阀2位 于油管3内并受PLC控制系统控制，油管3与液压缸4连通，电极1与液压缸4连接，还包 括压力传感器PNP，压力传感器PNP的油压探头设置在比例阀2出油口的油压测压点T、输出 部分与PLC控制系统连接。PLC控制系统具有自动和手动两者模式，通过自动/手动转换开关 切换，正常情况下，整个调节系统工作在自动模式下。

通过安装在比例阀2出油口的压力传感器PNP检测液压缸4回油压力，并将油压电信号 通过压力传感器PNP反馈至PLC控制系统，PLC控制系统通过逻辑判断，进而控制液压比例 阀2阀芯位置，实现依靠比例阀2控制给油管3的供油和回油。油管3液压油推动液压缸4 执行电极1升降控制指令。

令p＝电极自重/液压缸油液接触面积，本发明的油压判断如下：当电极1下降时，靠电 极1自重下降，此时系统油压p1，有p1＝p；当电极1上升时，液压缸4需要一个向上的推力， 推动电极1上升，此时系统油压p2，有p2＞p；当电极1接触到料时，由于料向上的抬升作 用，此时系统油压p3，有p3＜p。因此设定一个合适系统油压，当实际压力小于设定压力时， 即判断电极1接触到不导电料。在正常冶炼过程中，工作在自动模式下，遇见不导电料时因 测得的实际阻抗很大，系统默认电极1下降，但电极1实际已经接触到不导电料了，如果继 续下降就可能折断电极1，在升降油管3上安装压力传感器PNP，电极1下降时压力低于设定 值则认为电极接触到不导电料，PLC控制系统控制电极1自动上升，以此避免电极1折断。

实施例

本实施例采用Φ550mm电极1，电极1压力正常情况下为7～8.5Mpa，电极1折断瞬间压 力为4.8Mpa，合理的防折断压力设定为6Mpa。因为6Mpa既不会因为太接近正常情况而频繁 报警，又离折断数值留有一定安全范围。

压力传感器PNP选用带数字显示和带模拟量输出的传感器，安装在比例阀2出油口的油 压测压点T。压力传感器PNP带数字显示便于设定压力调试指；模拟量输出的信号接PLC控 制系统，用于油压判断。

油压采集器选用模拟量输入模块，具体地，选用模拟量输入模块6ES7331-7KF02-0AB0， 专门用于电极1升降油压采集。压力传感器PNP输出(四线制)接入该模拟量输入模块，模 拟量输入模块将采集的信号反馈至PLC控制系统。

模拟量输入模块接线如图2，三相电极有三个电极，每一个电极都有对应压力值，压力 传感器PNP接对应的压力测试点T，然后压力传感器PNP的输出端接入模拟量模块。

整个电极调节系统组态完成后，工作流程如下：压力传感器PNP将接收到的压力信号， 将压力信号转换成传4-20mA电流信号传输给PLC控制系统的电极升降油压采集模块，PLC 控制系统采集到信号后，经A/D转换器转换成数字量，然后通过判断器进行逻辑判断，当实 际压力小于系统设定压力时，PLC控制系统控制电极自动上升，并在电脑画面上发出警示信 号，提示操作人员遇到不导电料。为使能够准确观察实际压力值，在出现故障时能与正常时 进行比较，在电脑画面上还做了趋势图，用以实时观察升降油压。

当出现不导电料报警后，由于电极1长度不同，电极1自重可能发生变化，整个控制系 统可能出现误报，可通过手动/自动转换开关进行复位，但连续出现三次报警后，必须需对炉 体原料进行处理，合格后，系统自动/手动转换开关由自动方式打至手动方式再打回自动方式， 冶炼过程将继续进行。