現代電爐的液壓控制
2020-11-25 10:17:24
現代電爐的技術發展也有共性，最為明顯的是：電爐液壓控制系統正在朝高壓、大流量，高度集成化，以及強化配套件的輔助功能等方面發展。
泵源的優化
現代大型超高功率電爐液壓系統大都使用了高壓大流量泵為主工作泵，系統最高工作壓力已提高至18 MPa，并使用難燃型的水-乙二醇或合成有機酯為工作介質。系統工作壓力的提高，更能適應大型電爐設備結構上的需要，可有效減小液壓缸的直徑，體現液壓控制的傳動特點；而大流量液壓泵的采用，又減少了工作泵的數量，故可使液壓站房的面積大為減小，這樣更有利于電爐煉鋼區的工藝布置。
蓄能裝置的改進
電爐液壓系統須備有處理事故的應急措施，設置液壓蓄能裝置便是一種常用方法。這是電爐煉鋼工藝對液壓系統提出的安全技術要求，目的是在緊急情況下，能釋放壓力油，確保電爐某些重要機構液壓動作的完成（如：電極的快速提升，爐體的安全復位等）。由于液體機動容積需求量大，以往的蓄能裝置多采用蓄能罐，而蓄能罐的結構特點是氣體和液體直接接觸，實際使用中，如操作不當，罐中的高壓氣體就會滲入到管道中產生氣泡，嚴重影響系統正常運行。故現在的系統大都改用了活塞式蓄能器。
相比之下，活塞式蓄能器有很多優點。它既有較大的蓄能量，又能借助自身結構上的特點隔絕氣體與液體的接觸，同時又可對罐內氣體進行加壓，完成自身的高壓充氣。
表l顯示：僅有1座電爐液壓系統使用的是蓄能罐，其他3座的系統都已使用活塞式蓄能器。顯然，后者配置較好。
緊湊的閥控裝置
液壓閥優先選用了成套供應的疊加閥，即使有非標加工的液壓集成塊，各液壓閥也都是緊緊圍繞集成塊的幾何面展開布置，實現閥塊的高度集成化，詳見圖l。
圖1 150 t電爐傾動控制液壓集成塊
強化配套件的輔助功能
具體包括：
a) 增加減震裝置，降低高壓泵組的噪聲?，F在的電爐液壓系統，其每臺液壓泵的傳動功率往往為75 kW或90 kW，為降低傳動機械噪聲，整套液壓泵裝置都與外部實行柔性連接，即：液壓泵的吸油管通過橡膠接管與油箱連接，液壓泵的出油管采用高壓軟管與閥塊連接，而傳動底座下方設置的彈性減震墊便可使整套液壓泵裝置整體安放于基礎上；
b）管路增設測壓放氣點，便于系統調試及日常維護。在電爐機械中，絕大部分液壓缸的定位標高都明顯高于液壓閥臺，所以在管路的最高部位增設測壓放氣點更有利于各油管的放氣；
c）設置過濾器，確保潔凈冷卻水進入冷卻器。這主要是針對冬季冷卻器可能不參與工作而設置的，以確保冷卻水管在閑置一段時間后能向冷卻器輸進潔凈冷卻水；
d）設置壓力表、溫度表顯示冷卻水的實際工況。為了更直觀地了解冷卻水是否符合要求，以及冷卻效果如何，在冷卻水管上設置以上兩表是有必要的。
重要控制：
強調與主體設備的配合，提高系統安全性
現代電爐煉鋼的重要標志，是工藝自動化控制程度的顯著提高，各控制子系統的安全運行和相互聯鎖是電爐煉鋼正常生產的重要保證。所以，現代電爐液壓系統除注重自身的可靠性外，更強調與主體設備的安全配合。
最為明顯的是，安裝在液壓缸上的液壓閥控裝置多了。電爐本體上有一些非常重要的液壓控制機構，如：電極升降，爐體傾動，EBT出鋼口啟閉等機構的液壓缸就需要機-液一體化專門設計。由于這些液壓缸的缸體在運動，管路連接液壓缸時使用了軟管，所以要額外考慮軟管使用的安全問題，為了確保上述機構能在意外情況（如軟管突然爆裂或液壓系統失壓）下能立即定位而不墜落，一些專用的液壓裝置就需要從原有的閥臺中分離出來而直接安裝在液壓缸上。這就需要系統設計和設備設計結合起來，共同解決安裝問題。這是液壓系統與主體設備配合的典型例子，液壓系統已不再孤立地進行自身設計。
圖2是安裝在爐體傾動液壓缸上的液壓閥控裝置。
圖2 爐體傾動液壓缸上的閥控裝置
液壓比例控制技術的應用
隨著液壓技術的發展及大型電爐設備自身的需要，現代電爐的其他一些重要機構，如：電爐爐體傾動，爐蓋旋轉，爐蓋升降等也都同電極升降控制一樣采用了液壓比例控制。液壓比例控制技術的應用較好地實現了機構運行速度的軟切換，克服了巨大機械慣性對傳動機構產生的不良影響，使機構運行能更加平穩。
例如電爐爐體的傾動。采用EBT（即偏心爐底出鋼）技術，是現代電爐煉鋼工藝的一項重要標志。在EBT技術中，電爐爐體的傾動角度、傾動速度、回傾速度都變得相當重要，對爐體來說，出鋼或排渣過程中，由于傾動角度的不斷變化以及自身在某一角度鎖定后的再次起動，對其液壓傳動提出了速度控制要求。圖3是國內某鋼廠引進的大型偏心爐底式超高功率直流電弧爐的爐體傾動示意圖，液壓控制使用了比例方向控制閥。
a)冶練 b)出鋼
圖3 偏心爐底式直流電弧爐的爐體傾動示意圖
EBT出鋼過程具體如下：
a）首先，爐體以62 mm／s（1°／s）的速度傾至6°并鎖定。在確認出鋼條件滿足后，出鋼口擋板便打開，實現電爐首次出鋼。
b）在隨后出鋼過程中，爐體仍以62 mm／s（1°/s）的速度向前傾動（最大傾角為 25°）。當傾至12°時爐體鎖定，完成出鋼過程中的一次確認；爾后繼續傾爐，當鋼包中盛裝鋼水達到標定噸位后，鋼包稱量裝置便發信，指令爐體以186 mm／s（即3°/s）的速度快速回傾，至+3°位置實現減速，并在0°完全停下來。顯然，如果爐體的回傾速度太慢，就有可能造成帶渣出鋼，影響鋼水質量，并加重二次冶煉的負擔。
由于傾爐采用了液壓比例控制，所以爐體每次動作都可實現“慢速起動-勻速運行-慢速止動”的功能，確保運行速度平穩切換。比例控制用于護體這樣的超大件運行設備是非常合適的，實際操作效果亦是這樣。
特色控制
高壓蓄能器的充氣技術
現代電爐液壓系統因使用了活塞式蓄能器，所以在向其充氮氣時可利用它的結構特點，借助特殊閥控裝置，便能完成充氣工作，充氣壓力最高可達21 MPa，現結合圖4說明其具體充氣原理。
1.蓄能器單元 2.工作泵 3.氮氣源 4.截止閥 5.單向閥 6、9.安全閥 7.活塞式蓄能器 8.氣瓶 10.壓力表
圖4 活塞式蓄能器充氣原理
作者單位：上海冶金設計研究院
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