0前言

在转炉生产中，散状料的准确称量对于终点温度和钢水成分的影响具有决定性的意义。在转炉下料自动控制系统中，基于机电设备的特性，振料电机用变频来进行控制，启动振料时，变频设定高速，当达到下料量的95%时，改为低速运行。但由于下料的电振筛在下料时滞后作用比较明显，因此在钢区120t转炉系统中采用了称量自适应控制技术。

1问题分析

在散状料的称量过程中，如果按称量设备的实际读数控制配料设备的启停，必然会导致下料过量。一般解决方法是，提前关闭电振筛，使下料量基本接近设定值。提前量的确定有不同的解决方法，可以采用实验方法，对多次重复下料的数据进行统计学处理，以获得最佳提前量。但这种方法需要采集大量的数据，进行大量的实验，且转炉辅料有七、八种。逐一实验，工作量十分庞大。在转炉下料系统上采用自适应控制技术，则很好的解决了这一问题。

2关键技术原理

在首次下料时，当称重仪表显示值与设定值相差时，停止振料，延时5秒钟，采集称量仪表最终读数，计算最终下料量与设定下料量之间的差值，判断数值的正负，如果数值为正，说明下料量不足，提前量过大，下一次下料时，应减少提前量；如果数值为负，说明提前量过小，下一次下料时，应加大提前量。

此时，随着下料次数的增加，提前量会不断加大，最终产生两种结果:一是使数值正好在误差范围之内；二是使数值变为正数，进行计算，与0值为正时的公式相同。

3改造实施

利用定修的机会，对银山钢区3”120t转炉进行散状料下料系统改造，综合分析改造后该系统的运行状况，在1”、2"转炉定修期间，对其散状料配料机进行相应改造。

3.1螺旋秤组成

某些粉状物料不宜用配料秤称重，可采用螺旋秤。由于其结构特点限制，称重精度比秤要低。

1）计算、显示、控制及调整装置。作用与配料秤相同，但调速对象是给料电机。

2）秤体。秤体由螺旋给料筒、驱动电机及支点组成。支点位置应处于给料口中心位置，在无料时螺旋筒与驱动电机在支点两侧重量基本相等，当运料时，物料由入口进入向出口运行，对传感器的压力逐步增大。整个秤体是悬臂秤的结构。

3）软连接。用于连接秤体与给料设备，既可防止物料外泄，又可使秤体与给料设备之间的连接不影响称重。常用材料为化纤、橡皮等。

4）称重传感器。将感受到的重力转换为电信号输出，与配料秤中传感器作用相同。由于螺旋秤体较重，传感器量程又不太大，故应注意螺旋给料筒与驱动电机的重量平衡，必要时加配重进行调整。称重与秤相同，但无测速信号。认为速度是恒定的，由电源频率决定。

3.2PID 控制

1）调速装置与偏差的关系。配料给定值与实时流量相等，达到最佳动态平衡状态；配料给定值大于实时流量，调速装置调速增加，流量增加；配料给定值小于实时流量，调速装置调速减小，流量减小。为了减少变频器频率变化，设定1 个死区，即-2‰＜T＜2‰，变频器频率不变化，电机调速不变，此时认为到了最佳动态给料平衡状态

2）通讯。张钢采用的通讯方式是现场总线Modbus 方式，主控中心通过PLC 与仪表实时交换数据，系统的参数可通过上位机进行设定和监控，操作方便，控制可靠，整个系统实现了高度自动化，形成了既相对独立又相互联系的闭环控制系统。采用总线方式传输，距离远，抗干扰能力强。

3）当物料经过称重传感器时，产生一个正比于载荷的电压信号，此信号经数字显示仪表处理后与配料给定值进行比较，经调解计算改变变频器的输出值，控制圆盘给料机电机转速，从而控制圆盘下料量。配料秤控制基本数学模型十分复杂，常用的有经典式的增量式控制模型，张钢采用的是智能算法。故而不会产生振荡过冲，并且调节速度很快。

4）自动控制处理。在上位机上观察配料秤流量的历史曲线，分析流量在该时间段的波动情况，如果曲线变化较小，说明配料较好；反之，说明配料波动大。逐步减小PID 调节系数值，观察其历史曲线，直至曲线变化较小为止。如果改小调节系数不起作用，如在冬季，应采用在料仓旁生火的措施。如果出现配料不够，应检查料口或料门开度是否太小，料仓本身下料是否及时。

5）PID 控制调节与配料的关系。为了使开启或运行中不出现大的波动，采取了如下措施：开启过程，当手动切换到自动运行时，在手动转换时间内，PID 电流恒定输出，给料稳定。手动时间过后，仪表进入自动控制给料，使几种物料的流量和阶段累计量均保持在设定范围内。根据设定值的大小，计算手动PID 输出电流的大小，根据不同的料种来确定手动持续时间大小，原则不超过10 s。

3.3新老系统切换

由于上述参数设定值只是实验数据，是否能适应正常生产尚不确定。为避免生产过程中出现称量误差，影响钢水质量，故保留原称量系统程序，并与新程序设置切换按钮，在出现意外情况下可以切换回原程序，保证生产的正常进行。经过观察新喂料系统已能将下料误差稳定在5kg以内，基本符合工艺要求。之后，又对1”、2转炉的散状料投料系统进行了自适应技术的改造。

4结语

该自适应控制技术在120t转炉散状料称量控制系统中应用后，进行的连续跟踪观察表明，该系统运行稳定，误差与称量误差基本匹配。该自动配料系统的优点有:

1)系统一旦趋于稳定，将不再需要调整。如果物料粒度和粘性发生变化，系统可以自动进行适应性调节，减轻了重复调试所带来的巨大工作量。

2)该系统使用后，减少了下料过量造成的浪费，降低了原料成本。

3)散状料的投料量更加精确，使钢水成分更加符合工艺要求，提高了钢水质量。