下载文档原格式
电弧炉液压系统介绍一、液压源液压泵常采用叶片泵或齿轮泵，具有结构简单、体积小、噪音低等优点。
液压泵在工作过程中需要保持一定的油量供给，因此需装备有油液过滤器，以保持系统油液的洁净。
油箱的油位应保持在适当的位置，同时设置有冷却器，用来冷却输油的液压油。
二、液压执行器液压执行器是电弧炉液压系统的核心部件，主要由液压缸、液力变矩器等组成。
液压缸是电弧炉应用最广泛的执行器，用来实现电弧炉的运转、起重、收缩、倒废和调节等操作。
液力变矩器主要用于电弧炉的启动和停车，通过改变转矩传递来实现电动机的自动启停。
液压缸作为液压系统的执行器，一般由活塞、工作缸和密封元件等组成。
液压缸根据其结构和使用条件的不同，可分为柱塞式液压缸、活塞式液压缸和液压马达式液压缸等多种形式。
液压缸的工作原理是利用液体的压力作用在缸内的活塞上，产生一定的作用力和驱动力。
三、控制系统控制阀是电弧炉液压系统的元件之一，用来控制液压油的压力、流量和方向，并按照设定的操作要求实现电弧炉的各种操作。
控制阀的类型有很多，常见的有溢流阀、调速阀和换向阀等。
传感器一般用来感知电弧炉液压系统的工作状态，并将这些信息传递给控制系统。
常用的传感器有压力传感器、流量传感器和温度传感器等。
电器元件主要是用来控制液压系统的电路，如电磁阀、继电器和计时器等。
电器元件按照控制要求和工作特点的不同，进行相应的配置和布置。
总之，电弧炉液压系统是电弧炉运转的重要辅助系统，主要负责提供动力和控制各种操作。
通过液压源、液压执行器和控制系统的相互配合和协调，实现电弧炉的正常运行和高效工作。
电弧炉电极升降系统的建模及其自适应控制摘要电弧炉炼钢是一个典型的非线性、时变性、随机性等特征融为一体的工业过程，它的能量输入主要是通过控制电极升降的调节系统来完成的；在电弧炉炼钢的整个过程中，电极调节系统是整个系统高效运转的核心环节之一，其调节的效果对炼钢过程降低能耗、缩短冶炼时间、提高效率具有重要意义。
因此电极调节系统的控制方法成为电弧炉控制研究的主要对象，控制电极的升降，就控制了电极与炉料间的电弧长度，进而就控制了电弧产生电流的大小，达到控制冶炼功率的目的。
本文首先建立了电弧和电极系统的模型，然后讨探讨了电弧炉电极调节系统的控制问题。
针对电弧炉冶炼的工艺特点，根据能量守恒定律和相关的电弧物理知识，以电弧电导作为状态变量，电弧瞬时电流和弧长作为输入量，建立一个用非线性微分方程描述的交流电弧炉电弧时域模型，并做了相应的仿真分析；将供电系统与电弧模型相结合，建立了电弧炉电气系统模型；然后建立了液压系统模型，通过液压缸活塞位移与电弧长度之间的关系，将液压系统模型与电气系统模型相连接，构建了电极系统模型，并通过计算机仿真说明了其工作原理及特性。
结合电弧炉炼钢工艺对控制系统的要求，并确定了电极调节系统的恒阻抗控制策略之后，将建立好的电极系统模型作为被控对象进行传统的PID控制。
针对PID控制器控制电极系统的不足，设计了模型参考自适应控制器，并通过仿真验证了这种控制方法的正确性和有效性。
关键词：电弧炉；电极调节系统；PID控制；模型参考自适应；仿真第一章绪论1.1问题叙述近现代炼钢方法主要有转炉炼钢法、平炉炼钢法和电炉炼钢法等。
电弧炉炼钢越来越被广泛应用的同时，也逐渐成为最普遍的炼钢方法。
工业上通常所说的电炉炼钢，主要是指电弧炉(Electric Arc Furnace，简称EAF)炼钢，其他类型的电炉如感应电炉、电渣炉等所炼的钢数量较少。
交流电弧炉炼钢是采用三相电极和待冶炼炉料(废钢铁)间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化废钢铁、金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金的一种炼钢方法。
浅析电弧炉电极调节器原理目前我国电炉电极升降主要采用以下几种自动调节装置;第一、可控硅-直流电动机式自动调节器;第二、可控硅-电磁转差离合器式调节器;第三、电液比例阀-液压传动式调节器;前两种调节装置均采用插板电子元件构成，由于电子元器件的性能不稳定，维护的工作量大。
相比前两种调节方式，本公司现采用的是液压传动式调节器，液压系统的惯性小，启动、制动的升降速度快，力矩大，同时采用可编程控制器SIEMEN S7-300系列进行控制，整个电气系统结构紧凑、工作性能稳定，因此故障率低、维护方便，通过修改程序以满足不同的冶炼工艺要求，非常适合用来作为调节器使用，在大中型电炉上得到广泛应用。
标签：电弧炉;电极;PLC;比例阀1 HX2-10t交流电弧炉设备简介HX2-10t交流电弧炉是利用电极间电弧产生的热能冶炼金属的一种设备。
电弧炉炼钢就是利用石墨电极与炉料（或金属液）之间短路产生的电弧所产生的热量来熔化金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金。
根据公司铸造车间的具体情况，本设备为废钢的熔化和冶炼设备，可全废钢冶炼。
是高效优质钢生产线的重要保障，具有以下功能：常压下电弧加热、造渣脱磷硫、吹氧脱碳、合金化、测温、取样、冶炼钢种中碳和高碳钢。
2 调节器的组成及工作原理2.1 调节器的组成调节器是有信号采集、模数转换、PLC、数模转换、功率放大、低压电器元件组成。
信号采集：由三只SAA-T2电流变送器（由电流互感器转换为相应的电流信号）、三只SA V-T2电压信号变送器、档位到位信号。
PLC：数模转换：由一个D/A转换模块中的四个通道提供三相电极控制信号，一路作为备用控制信号;一个A/D转换模块处理现场采集信号。
2.2 调节器的结构原理取变压器短网处的三相弧压信号（0-300V AC）送至SA V-T2隔离电压变送器，产生三个正比于弧电流变化的4-20mA电流信号，接到西门子6ES7 331-7KF02-OABO模块，三相弧流信号经电流互感器转换后，产生三个正比于弧流变化的0-10A的电流信号，由SAA-T2隔离电流变送器转换后，产生三个正比于电弧电流变化的4-20mA的电流信号，接入到同一个A/D模块，A/D模块转换的数字量信号输入到PLC的CPU模块进行处理。
交流电弧炉电极升降过程控制系统谢良伟龙景文电极升降调节器是炼钢电弧炉的关键设备，一个好的调节器，对降低能耗、电极消耗、设备故障率起着很大的作用。
本文介绍的是一种基于工控机与单片机相结合实现的液压交流电弧炉电极升降自动控制系统。
1 系统的配置与功能系统配置结构图如图1所示。
图1 系统结构图B、C相与A相一致1.1 上位机上位机采用PC 486 DX4-100的基本配置一体化工控机(液晶显示器)，主要实现对各种参数的在线调整、修改，弧压、弧流等参数量的动态显示。
1.2 下位机下位机部分为系统的主要调节系统，由三相(A、B、C)调节板、电源与数显板、功放板组成。
三相调节板和电源与数显板均采用AT89C52作为单片机系统。
相调节板每相的弧流、弧压信号经过LEM模块的信号变换，分别把0～300V 的弧压信号和0～5A的弧流信号转换为0～5V的标准信号，把弧流(0～15kA)给定信号也变为0～5V的标准信号一同输入计算机。
单片机通过A／D把它们转换为数字量，然后通过阻抗运算及智能控制算法使D／A输出±5V范围内电压，再经过隔离器、运放输出±10V电压。
此外，板上带485驱动芯片MAX485、参数存储器EEPROM、微处理器监控电路。
电源与数显板由单片机实现档位的显示及调节板来的数据弧流给定显示，并给系统其它各板提供＋5V、＋24V的电压。
该板LED驱动芯片选用MAX7219作4位2排LED显示档位／档位电压、给定弧流，其原理框图如图2所示。
图2 电源与数显板原理框图功放驱动板相调节板输出的信号，经高压运放处理后，最后输出0～100MA 电流。
1.3 系统的特点(1)上位机采用高分辨率大液晶显示器，受电磁干扰影响小。
(2)输入输出完全隔离，弧压、弧流信号采用霍尔元件(LEM)，摒弃了变压器，LEM模块线性度非常好且隔离电压达2500V，这样既保证了信号采集精度，又能保护单片机系统。
模拟量输出采用BB公司的ISO 212隔离，使系统抗干扰能力很强。
一、组成油箱；柱塞泵（两台）；压力表；发讯器；过滤器；单向阀（两个）；先导式溢流阀（两个）；球阀（六个）；三组阀台（A、B、C三相电极）；升降系统：三位四通电磁换向阀；液控单向阀；单向节流阀（两个）；集流分流阀；球阀（两个）；升降缸（两个）；抱闸系统：两位四通电磁换向阀（两个）；三位四通电磁；直动式减压阀（两个）；单向节流阀（两个）；双单向节流阀；球阀（四个）；上抱闸油缸（六个）；下抱闸油缸（六个）；压放油缸（三个）。
压力环系统：先导式减压阀；两位四通电磁阀；板式溢流阀；管式溢流阀；球阀；压力环油缸（波纹管十个）；辅助系统：保压稳压部分：蓄能器（八个）；两位三通电磁换向阀；先导式溢流阀；球阀；滤油冷油部分：立式齿轮泵；先导式溢流阀；管列式冷却器；过滤器。
二、工作过程22.5米液压站，是实现电极把持、压放、升降等电极活动，是全场最核心的液压设备，由两台高压柱塞泵供压，一备一用，其控制阀比较多，每相电极各有一组阀台并设有控制进出油的球阀。
升降过程：每个电极有两个升降油缸，来提升和下降整个电极；升电极时，柱塞泵工作，压力油由油箱经发讯器、单向阀、溢流阀，进入阀台，升降系统的Y三位四通电磁换向阀一端得电,,油液过液控单向阀、单向节流阀，在通过聚流分流阀，均匀的进入升降油缸的无杆腔，电极提升；要降电极时，电磁换向阀的另一端得电，油液作用在液控单向阀上，使单向阀处于通流状态，升降缸的油经节流阀电磁阀流回油箱。
压放过程：电极的压放量是50mm，液压系统动作的顺序是：上抱闸打开-压放缸上升-上抱闸抱紧-压力环打开、下抱闸打开-压放缸下降-压力环、下抱闸抱紧；倒把电极与压放过程正好相反：压力环、下抱闸打开-压放缸上升-压力环、下抱闸抱紧-上抱闸打开-压放缸下降-上抱闸抱紧。
在不需要活动电极的时候，该液压系统起电极把持的作用，油泵不工作，由蓄能器保压，其主要是保证压力环波纹管的压力，它是通过油液来使压力环夹紧筒瓦给电极接电的，所以他的作用很大，太松，太紧都会影响给电极的正常供电，所以压力环进油设了减压阀和溢流阀，回油也设了溢流阀。
一、组成
油箱；柱塞泵（两台）；压力表；发讯器；过滤器；单向阀（两个）；先导式溢流阀（两个）；球阀（六个）；三组阀台（A、B、C三相电极）；
升降系统：三位四通电磁换向阀；液控单向阀；单向节流阀（两个）；集流分流阀；球阀（两个）；升降缸（两个）；
抱闸系统：两位四通电磁换向阀（两个）；三位四通电磁；直动式减压阀（两个）；单向节流阀（两个）；双单向节流阀；球阀（四个）；上抱闸油缸（六个）；下抱闸油缸（六个）；压放油缸（三个）。
压力环系统：先导式减压阀；两位四通电磁阀；板式溢流阀；管式溢流阀；球阀；压力环油缸（波纹管十个）；
辅助系统：保压稳压部分：蓄能器（八个）；两位三通电磁换向阀；先导式溢流阀；球阀；滤油冷油部分：立式齿轮泵；先导式溢流阀；管列式冷却器；过滤器。
二、工作过程
22.5米液压站，是实现电极把持、压放、升降等电极活动，是全场最核心的液压设备，由两台高压柱塞泵供压，一备一用，其控制阀比较多，每相电极各有一组阀台并设有控制进出油的球阀。
升降过程：每个电极有两个升降油缸，来提升和下降整个电极；升电极时，柱塞泵工作，压力油由油箱经发讯器、单向阀、溢流阀，进入阀台，升降系统的Y三位四通电磁换向阀一端得电,,油液过液控单向阀、单向节流阀，在通过聚流分流阀，均匀的进入升降油缸的无杆腔，电极提升；要降电极时，电磁换向阀的另一端得电，油液作用在液控单向阀上，使单向阀处于通流状态，升降缸的油经节流阀电磁阀流回油箱。
压放过程：电极的压放量是50mm，液压系统动作的顺序是：上抱闸打开-压放缸上升-上抱闸抱紧-压力环打开、下抱闸打开-压放缸下降-压力环、下抱闸抱紧；倒把电极与压放过程正好相反：压力环、下抱闸打开-压放缸上升-压力环、下抱闸抱紧-上抱闸打开-压放缸下降-上抱闸抱紧。
在不需要活动电极的时候，该液压系统起电极把持的作用，油泵不工作，由蓄能器保压，其主要是保证压力环波纹管的压力，它是通过油液来使压力环夹紧筒瓦给电极接电的，所以他的作用很大，太松，太紧都会影响给电极的正常供电，所以压力环进油设了减压阀和溢流阀，回油也设了溢流阀。
该液压站设有自动循环冷却清洗系统，由立式齿轮泵带动工作，将流回油箱的液压油，经溢流阀，管列式冷却器，过滤器，冷却，净化。
三、维护与检修
1、该液压系统处在高温下料阀边上，油液所在的环境都在高温下（电炉上面），所以在巡检过程中要注意油温、油位是否正常（虽然有电信号报警，但可能出现电气故障）。
2、由于系统工作的特殊环境（炉盖的高温，串火），本系统用的是安美无水-乙二醇HFC46液压油，该液压油耐高温、抗乳化性、抗磨性，主要是抗燃性；在这样的环境下，系统经常出现漏油现象，其主要原因有：1）油液温度升高，黏度降低，油变稀，容易渗油，当油温变低，又恢复正常；2)O型圈和橡胶管在高温高压环境下使用寿命变短，容易坏，造成漏油；3）液压油压力过大，导致渗漏。
3、系统的输出压力一般是9到12兆帕，这是电极升降所需的压力和压放缸所需的工作压力，而上下抱闸通过减压阀压力在7到8兆帕，压力环夹持筒瓦是最小压力设为**兆帕，通过管式溢流阀调定，正常工作压力为2.7到3.2兆帕，由减压阀、板式溢流阀（做安全阀用）调定。
所以通过各阀件，我们可以准确的控制各模块的工作压力。
4、在检修该系统时，我们要特别注意，搞清油路，以免造成故障，如进出油球阀如何开关，各环节压力如何泄，这必须我们对系统的控制油路有深刻认识，才会避免误操作，升降系统、抱闸、压力环的控制阀都是相互独立的（进回油球阀除外），所以把各支路分清，就可省去多余的操作。
5、在上次换油过程中，发现油液有很多沉淀物，乳化严重，可能外面雨水有渗入油箱造成的乳化，换新油前把油箱内擦洗干净，泵的吸油过滤器（内装），和个外装过滤器清洗干净，油箱内焊的各隔板和插装斜口油管都很锋利，我们在擦拭的时候要注意划伤手，最好在装油箱前，打磨一下。
还有存在的问题是，阀台的进回油管、蓄能器的补油管应关闭。
因为管路接口和阀都会有泄漏，会造成压力损失，使蓄能器要通过泵从新补压；虽然关闭了两升降缸的球阀，油缸不会下掉（压力几乎为正常值），由于泄漏，所以从新打开球阀的时候会有高压冲击低压的现象，所以这要求我们要同时打开球阀，不然会造成电极失衡。
我认为如果要求换油彻底，就要把升降缸的油全部回油箱（通过控制三位四通电磁换向阀可实现），压力环完全打开（将我管式溢流阀并联的球阀打开实现），蓄能器里的液压油回油箱（蓄能器球阀实现）；在切断蓄能器给系统供压时，我们可以远程控制（由两位三通电磁换向阀动作实现），也可现场控制，关闭蓄能器进出油口板式球阀。
