探料尺

检测高炉内炉料高度的工具

探料尺是检测高炉内炉料高度的工具。探料尺在主要是整体机械式探料尺，这种探料尺大部分采用能耗制动控制，重锤下放速度非线性，容易倒锤，探料不准，影响工艺操作。考虑到高炉的恶劣环境，使用靠可编程控制器和变频器的控制来检测炉料高度高炉探料尺更利于操作。

探料装置

探料装置的作用是准确探测料面下降情况，以便及时上料。既可防止料满时开大钟顶弯钟杆，又可防止低料线操作时炉顶温度过高，烧坏炉顶设备，特别是高炉大型化、自动化、炉顶设备也不断发展的，料面情况是上部布料作业的重要依据。使用最广泛的是机械传动的探料尺、微波式料面计和激光式料面计。

探料尺结构

高炉探料尺主要由可编程控制器、变频器、三相异步电动机、增量编码器、绝对值编码器、重锤和凸轮机构等设备组成。

高炉在生产过程中，料面是随着时间推移而下降的。为了探测料面形状、下降速度及发出启动装料程序的指令，而设置探料尺装置。一般小型高炉常使用长3~4m、直径25mm的圆钢，自大料斗法兰处专设的探尺孔插入炉内，每个探尺用钢绳与手动卷扬机的卷筒相连，在卷扬机附近还装有料线的指针和标尺，为避免探尺陷入料中，在圆钢的端部安装一根横棒。

中型和高压操作的高炉多采用自动化的链条式探尺，这是链条下端挂重锤的挠性探尺，如图1所示。探料尺的零点是大钟开启位置的下缘，探尺从大料斗外侧炉头内侧伸入炉内，重锤中心距炉墙不应小于300mm，重锤的升降借助于密封箱内的卷筒传动。在箱外的链轴上，安设一钢绳卷筒，钢绳与探尺卷扬机卷筒相连。探尺卷扬机放在料车卷扬机室内，料线高低自动显示与记录。

探测范围

一般大、中高炉均设有2~3台紧凑式探尺。探测范围一般为0~6m，可分为0~2m，2~4m，4~6m三个区域，其中0~2m为常用区，连续探测制度。一台探尺可在低料线时进行点探测至20~24m。正常情况下几台探尺同时工作，特殊情况下，可任意停止1台或2台探尺工作。当探尺均到达料线时，检查料罐中的Batch号是否与设定相符，然后解除装入等待，发出中间矿槽闸门可开启的指令，全部提升探尺，启动溜槽准备布料。一般探尺下降速度为0.30m/s，提升速度为0.60m/s。探尺提升应快速，下降则应慢速。布料完毕后，探尺即可下降到料面。

所谓紧凑式探尺是探尺卷筒和驱动装置在一起形成一个很紧凑的整体，卷筒用密封箱密封在中央以防煤气外逸。齿轮箱的另一侧固定着电器驱动装置（包括带制动盘的电机，电器控制齿轮箱，连接有主令控制器、编码器）。

这种探尺只能点探测，不能全面反映整个炉喉料面的下料情况。同时，由于探尺端部与炉料直接接触，故容易滑尺和陷尺而产生误差。

工作过程

高炉探料尺工作过程高炉探料尺的结构要由可编程控制器、变频器、三相异步电动机、增量编码器、绝对值编码器、重锤和凸轮机构等设备组成　高炉探料尺工作过程可分为重锤下放、探料过程和重锤提升三个阶段。当检测到料面距离炉顶为1.5 m 时，就应该向高炉加料。在实际应用中，正常情况下，重锤下放位移<1. 5 m 就能碰到料面，高炉探料尺应完成重锤下放、探料过程和重锤提升三个阶段；若出现亏料，重锤就有可能下放1.5m后仍未能碰到料面，即料面到炉顶距离 >1.5 m，这时，高炉探料尺只完成重锤下放和重锤提升两个阶段。

高炉探料尺的三个工作过程如下：

1、重锤下放

设炉顶位置为零位.当重锤在零位时，由凸轮机构发出信号给可编程控制器，可编程控制器检测到重锤零位信号，并发送指令给变频器，使变频器的输出频率设为零，即三相异步电动机不转状态。电磁抱闸，可编程控制器同时发出加炉料信号，开始下倒炉料。当可编程控制器检测到炉料下倒完毕以及其他工艺都准备就绪的信号时，就发出重锤下放指令，变频器输出频率为3Hz，电磁抱闸打开，增量编码器作为速度检测和转换环节，将检测到的三相异步电动机的速度信号转换为速度反馈信号并输送到变频器，构成转速负反馈单闭环调速系统，三相异步电动机是以较低的恒定速度下放重锤。

2、探料

当重锤碰到炉料表面时,变频器就会检测到三相异步电动机的负载转矩突然减少,然后发出一个信号给可编程控制器,可编程控制器接收到该信号后，又会重新发送一个指令给变频器，对变频器的工作状态重新设定，将变频器由原转速负反馈单闭环调速切换成恒转矩控制，转矩设定为0.6倍左右的重锤重量。由于重锤是圆柱体的，柱高约为70cm，拉力约为0.6倍左右的重锤重量，根据重锤的受力分析，重锤一开始是立在料面上，然后就开始倾斜，若倾斜后的负载转矩小于变频器输出转矩，三相异步电动机就提升重锤。重锤在下放过程中，绝对值编码器将重锤的位移信号转换成电信号并传输给可编程控制器，当可编程控制器检测到重锤的向下位移为1.5m 时，就给变频器发出提升重锤信号。

3、重锤提升

当可编程控制器检测到重锤的位移为1.5 m（按工艺要求所设定的值）时，就给变频器发出一个提升重锤信号，即设定输出频率值为15Hz，同时将变频器由原来的恒转矩控制系统切换成转速负反馈单闭环调速，三相异步电动机以相对较高的恒定速度提升重锤。以恒定的速度提升重锤，当重锤接近炉顶零位时，重锤会碰到凸轮机构，由凸轮机构发出信息给可编程控制器，可编程控制器接收到信息之后将变频器的输出频率设为零，三相异步电动机就进入制动状态，然后停止运转，并电磁抱闸。重锤提升在零位，等待可编程控制器发出下料信号。

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