随着冶金工业的飞速发展， 作为钢铁冶炼过程中的重要组成部分———高炉也发生了突飞猛进 的变革，正朝着大型化、高效化、自动化转变。 本钢 炼铁厂新 1 号 4747 m3 高炉 2008 年 10 月投产， 引进了德国 TMT 公司生产的成套设备 TMT 液压炮系统。 该系统采用电液比例控制技术，即指令、 比较、反馈、PID 调节均由计算机系统实现，具有控制精度高、安装使用灵活、抗污染能力强等优点［1］。 但是，在实际生产中，TMT 液压炮回转过程外负载是时刻变化和无法预知的， 由于流动液体和运动部件惯性的作用， 产生的液压冲击使系统内瞬时形成很高的峰值压力， 压力传感器经常会 发出错误堵铁口指令，给高炉生产带来极大影响。 针对上述情况，本钢炼钢厂对 TMT 液压炮液压控 制系统进行分析论证，找出了故障的原因，并采取 了相应的措施，提高了液压控制系统的可靠性，使 其满足高炉生产的需求。

 

1 TMT 液压炮回转控制系统

1.1 TMT 液压炮回转控制系统组成 

传统的液压控制系统是开关型控制， 通过电 磁驱动来实现液压流体的通、断和方向控制，从而 实现被控对象的机械化和自动化。 而电液比例控制系统是特指介于开关控制和伺服控制之间的一 种新型电液控制系统［2］，是连接现代电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁， 已经成为冶金行 业控制工程的构成之一， 系统的输出量能随输入控制信号连续成比例地得到控制。 TMT 液压炮回 转控制系统主要由指令元件、 反馈元件、 比较元 件、液压放大与控制元件、液压执行元件五部分组 成。 图 1 所示为 TMT 液压炮回转控制系统方块 图，其中，向系统发出指令信号的装置是计算机 程序控制软件。 液压泥炮液压系统设计压力为28 MPa，工作介质为 46# 抗磨液压油，介质清洁度NAS9 级。 液压泥炮转炮控制系统由主回路和控制油回路两部分构成，工作主泵为恒压变量泵，排量为 250 mL/r，电机 200 kW，转速 1 480 r/min。

1.2 比例放大器控制原理 

当高炉堵铁口时， 由炉前操作工在操作室手 动操作主令控制器手柄， 向计算机发出堵铁口指 令信号，TMT 液压炮回转控制系统中的驱动装置 比例放大器接受电信号，进行处理、转换与运算、通过功率放大产生所需要的液压控制信号 （流量和压力），通过电液比例阀，控制执行机构回转液 压缸的运动，比例放大器控制原理见图 2。 电液比例 阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作， 使工作阀阀芯产生位移， 阀口尺寸发生改变并以此 完成与输入电压成比例压力、流量的输出元件。 阀 芯位移也可以机械、液压或电形式进行反馈。

2 TMT 液压炮回转控制系统存在的问题

2.1 比例放大器调节失控

TMT 液压炮堵铁口时, 回转油缸带动打泥机 构向铁口方向运动，回转时间是 10～15 s。 当炮头 压紧铁口门时， 回转油缸无杆腔压力升高并达到系统#高压力，证明已经堵住铁口，此时安装在回 转油缸无杆腔上的压力传感器向计算机发出指令 电信号，计算机把该信号向操作室发出，炉前操作 工手动操作主令控制器手柄， 向计算机发出打泥 指令，打泥机构向铁口内射炮泥。 然而，在实际生产中，TMT 液压炮开始启动时，电液比例阀阀芯突 然动作换向，阀口突然开启，由于流动液体惯性和TMT 液压炮要克服自身重量负载的作用， 使回转 油缸无杆腔内瞬时形成很高的峰值冲击压力。 一 般来说， 液压冲击产生的峰值压力可高达正常系统压力的 3～4 倍。 只要回转油缸无杆腔压力达到系统#高压力， 压力传感器自动向计算机发出堵 铁口指令，就会出现 TMT 液压炮在回转过程中或 炮头未压紧铁口门时打泥机构提前向铁口内射炮 泥现象。 一旦这种现象发生，轻者出现“跑泥”使铁 口内射入炮泥量过少；重者炮头被烧毁，甚至堵不 上铁口，严重影响高炉正常生产。

 

2.2 TMT 液压炮运动速度失控

TMT 液压炮由打泥机构、 回转机构和液压系统组成。 炮身依靠四杆机构固定在斜底座上，由于 炮身旋转轴是倾斜的，TMT 液压炮在整个回转过程中，要经过上升和下降两个过程，刚刚启动时要克服自身重量,运动速度较慢，炮身运动到#高点 后下降时，旋转油缸活塞杆受到拉力作用（旋转油 缸无杆腔产生负压）开始加速，当炮嘴靠近铁沟时 以非常大的冲击力冲向铁口撞击在铁口门上。 这种冲击力危害非常严重， 可造成四杆机构及斜底 座连接螺栓疲劳断裂， 液压系统的可靠性和稳定 性也会受到冲击力的影响，引起液压系统升温，产 生振动和噪声以及连接件松动漏油， 使压力阀的 调整压力（设定值）发生改变，重则致使管路破裂、液压元件和测量仪表损坏， 压力传感器会因液压冲击而发出错误指令。