赵治强 唐寅波
德龙钢铁有限公司 河北省邢台市 054000
摘要：由于设备升级换代，炼铁高炉探尺控制进行了升级，由原来的6RA70装置更换为6RA80系列，在上代6RA70机型控制时没有发生过相关故障，但是更换后新型号6RA80的两三个月后，不时出现在探尺提尺时，提过现象，轻则提超一、二十厘米，重则直接将探尺钢丝绳拉断，造成严重的设备事故，影响生产正常进行。为了彻底解决探尺提过造成的设备事故，本文进行了一系列的技术分析，并采取措施，使故障得以彻底解决，本文就探尺的控制原理进行必要的分析便于解决。
关键词：高炉探尺； 直流他励电机；6RA80直流调速装置；保护控制
1、引言
当前，德龙炼铁高炉炉顶探尺设备还是采用中鼎泰克设计的无料钟炉顶机械探尺进行炉内料位检测，探尺分两套，分左尺和右尺。探尺锤提放是采用直流他励电动机驱动减速机，再由钢丝绳进行与炉顶探尺链轮箱进行连接，在高炉投产后一直采用西门子6RA70调速装置进行控制，由于电气设备使用老化且原设备已停产，电气设备在高炉大修时进行了升级，更换为6RA80调速装置，并将控制柜一并进行代换。在升级完成后，设备试用正常，但在工作两三个月后突然出现多次探尺提过，且有两次将连接钢丝绳拉断现象，第一次怀疑是钢丝绳设备老化，但是还没过一周，再次出现拉断钢丝绳现象。检查发现偶出现提尺停止位置不固定。经过仔细分析，改进设备措施，使探尺设备提尺动作可靠，避免了设备出现断绳事故的发生，起到了很好的效果。
2、高炉探尺设备工作简析
高炉探尺是炼铁生产作业的眼睛，当前高炉上料探尺使用比较多的仍是炉内探尺锤探料，中鼎泰克设计的无料钟炉顶设备在当前是使用比较多的高压炉顶设备。因探尺两套设备相同，现就以一套设备进行分析，探尺是炉顶设备的重要组成部分，其分为炉顶部分和卷扬室部分，炉顶部分包括炉顶探尺链轮箱和炉内的探尺检测锤，链轮箱是由炉内和炉外两个相对密封的同轴连接轮槽，炉内轮槽负责缠绕吊装探尺检测锤的铁链；炉外轮槽则通过缠绕的钢丝绳与卷扬室的探尺卷扬进行连接。通过驱动炉外绳轮的钢丝绳带动炉内的链轮缠绕铁链使探尺锤进行上下移动。卷扬室设备包括：他励直流电动机、冷却风机、减速机及绳轮、抱闸、主令控制器、料位码盘、料速码盘等。其中冷却风机负责为他励直流电动机冷却用。主令控制器是探尺提尺的超极限开关，码盘通过电缆连接上料控制S7-414CPU进行信号处理，料位码盘和料速码盘都是采用欧姆龙的型号为E6CP-AG5C 码盘。料位码盘安装在与主控控制器同轴上，料速码盘安装在直流电机同轴端。料速码盘解码为炉内料面1-2CM内的精细变化，料位码盘解码为炉内料面的400CM到-50CM的探尺行程。正常生产时探尺工作区域一般为400CM或设定料线（放尺位）到-30CM（正常提尺停位）。PLC设置探尺下放到400CM时自动提尺到停止位。抱闸作用就是让探尺悬在空中，设备停止或等待放料，防止探尺锤被高炉装的料埋住。电控柜由西门子6RA80直流调速装置驱动他励直流电机，6RA8018-6DV60-0AA0直流调速装置是西门子专为他励直流电动机进行设计的调速产品，励磁绕组和电枢绕组分别单独电源控制，在探尺电机使用中采用始终励磁单独控制电枢电压的控制方式，尤其是在调节扶尺电流方面，其断续电流控制模式使得在探尺探料工作中优势剧增。
在探尺工作时，通过抱闸接触器辅助触头驱动板端子x177的12、13号端子使装置运行，同时抱闸打开，探尺在重力作用下，加速下降，当PLC通过料位码盘检测到探尺到达扶尺位置时，输出信号x177的11号端子得到信号，探尺输出较小的扶尺电流，减少下降速度，直至到达料面，并持续扶尺电流，保持料尺锤垂直跟随料面下降，当PLC检测到达设定料面或下放到400CM时，输出提尺信号，断开扶尺信号，直流调速装置的x177的14端子得到信号，装置输出较大的提尺电流，直流电机拖动减速机通过钢丝绳把探尺锤提起来，当PLC检测到达停止位后，提尺信号和抱闸同时停止输出，装置待命，抱闸闭合制动，探尺锤悬停半空。由于探尺下放尺寸较大，在设计初期，料位码盘和主令控制器极限动作区域基本在接近90%，并且料位码盘和主令控制器都是单圈设计产品，整圈过后就不能辨识当前位置。在上期6RA70系列产品时没有发现此缺陷，甚至在更新6RA8018产品投产的近两个月也没有发生类似问题，随后出现两次钢丝绳拉断，在经过多次观察后发现：上提停尺位有时出现不停，或停尺位不准现象。
3、探尺故障分析
首先检查6RA80探尺调速装置的内部设置，通过固定值设定通道的P50430加载输入端子连接量控制P50431的固定给定量，进入设定值通道、电枢电路闭环控制并输出，设定值与上代机型基本一致。经过对探尺提尺工作的仔细观察分析：提尺是西门子PLC S7-414 Di模块通过欧姆龙的E6CP-AG5C码盘进行检测位置信号，计算后经过Do模块输出提尺及抱闸信号，直流调速装置与PLC接口是通过中间继电器进行转换信号的，直流调速装置的X177端子排中的11-14号端子是装置的主要控制输入口，经拆机检查未发现接线异常，综上分析确认提尺动作停止延后由以下原因：1.探尺抱闸接触器有剩磁或铁芯脏，造成释放慢，其辅助触头带动的装置运行信号使输出提尺时间加长；2.料位码盘信号有丢失现象，因提速较快，怀疑码盘旋转丢失，造成PLC误判；3.主控控制器和料位码盘当初设计没有考虑到转过整圈现象，提过后PLC系统误判探尺位置，造成继续上提，致钢丝绳拉断；4.提尺电流限幅过大，在钢丝绳拉断时，电机没有过流保护；5.抱闸调整制动不紧，停止后在惯性下，提尺过大，造成过提，加上第3点原因，产生严重后果。
4、保护措施与整改
针对以上故障现象，经过分析、实践，逐一对探尺的提尺过程出现的问题进行了解决：1.首先检查或更换提尺继电器和抱闸接触器，避免在传递提尺停止信号过程中延误的情况；2.其次在西门子S7-400程序内增加辨识料位码盘整圈辨识程序，解决转过后系统视辩功能，机械方面更换料位码盘的连接齿轮，加大减速比；3.因在检测料位时探尺行程显示正常，说明码盘工作正常，主要放在检查探尺码盘连接情况，由于前期是用氧气袋连接，及时进行更换连接，并进行紧固；4.检查探尺提尺电流限幅值P50605和P50606，在保证提尺正常情况下，适当减少电流限幅P402，避免拉断钢丝绳事故；5.检查探尺抱闸系统，因抱闸在平时工作中时长工作在打开状态，在停车放料时，及时对抱闸进行调整，避免松动现象；6.启用探尺主令控制器的备用限位触点，与原提尺电路的极限相串联，增加保护功能。经过对探尺系统的以上改造，有效避免了探尺的提过现象，经过近一年时间的使用。没有发生探尺提过现象。
5、结束语
设备在升级改造过程中，可能会出现以前没有发现的设备隐患或故障，这次的探尺设备偶发提过现象中也说明，在今后设备的升级改造中要充分进行考虑，即便是原来使用一直正常的设备和安全保护设施。
参考文献：
[1].庄丽 交直流调速系统及其运行维护检修。机械工业出版社。2016.6
[2]刘华波主编 西门子S7-300/400 PLC编程与应用（第二版）。机械工业出版社。2015.9