本发明专利技术公开了一种根据转炉倾动电机电流大小计算转炉倾动力矩的方法，包括如下步骤：根据动力学公式，将转炉视为一个整体对象且忽略摩擦转矩，简化运行规律；以转炉总重量的变化为标准，将一个炉次内转炉的运行过程划分为加料阶段、测温取样阶段、出钢阶段和倒渣阶段；在每个阶段内对电机输出转矩、倾动电机转速进行N次采样；求得同一个炉次下不同阶段的转矩表达式，再进一步分析比较某一个阶段在多个炉次的转矩值，从而找到转矩随炉位变化的一定规律。本发明专利技术在现有在线设备测量转炉倾动电机电流等数据的基础上，利用对实测数据进行拟合分析，得到转炉最大倾动力矩值，指导和修正转炉倾动力矩理论计算；不用额外增加测量设备，分析结果可靠。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于炼钢
，具体涉及一种根据转炉倾动电机电流大小计算转炉倾 动力矩的方法。
技术介绍
转炉倾动系统是转炉炼钢设备的核心设备之一，它的作用是驱动转炉炉体±360° 旋转，完成兑铁水、加废钢、取样、出钢和倒渣等冶炼操作要求，并使转炉倾动平稳，停位准 确。转炉倾动力矩作为倾动装置设计的重要基本参数一直受到高度关注，合理的倾动力矩 值是使转炉倾动系统兼具可靠性和经济性的前提。然而，倾动力矩的理论计算值与实际生 产中的转炉倾动力矩存在较大差异，这是由于理论计算中涉及到转炉炉型、耳轴位置、炉衬 侵蚀、炉口粘渣等众多因素影响，所以理论计算值与实际值必定存在一定差异。因此测量转 炉倾动力矩的实际值对于指导理论计算、修正理论计算结果具有重要意义。 传统的测量转炉倾动力矩的方法是贴片法。它是将应变片直接粘贴在传动轴的表 面上，组成测量电桥，用应变仪测量由转矩作用产生的剪应变或剪应力，进而推算出转矩。 这种方法的优点是直接测量传动轴的扭转变形，减少了由功率和转速推算的间接影响因 素;它的缺点是： 1)测量时需要停产，每台转炉停炉时间大约两天(48h); 2)只能测量出空炉转矩，无法测量带钢水的负荷转矩： 3)测量时需要安装传感器支架等设备； 4)测量设备费用较高，含贴片、粘接剂等耗材费，检测仪器设备折旧费、人工费等。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对传统贴片法测量转炉倾动力矩存在的上述不 足，提供，在现有在线设备测量 转炉倾动电机电流等数据的基础上，利用对实测数据进行拟合分析，从而得到转炉最大倾 动力矩值，指导和修正转炉倾动力矩理论计算;不用额外增加测量设备，分析结果可靠。 本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是： -种根据转炉倾动电机电流大小计算转炉倾动力矩的方法，包括如下步骤： S1、转炉倾动系统PLC通过变频器读取驱动电机的电流值，经过变频器内部的计算 模型得到变频电机的电机输出转矩;转炉倾动系统PLC通过变频器和速度编码器读取倾动 电机转速;转炉倾动系统PLC通过角度编码器读取转炉倾动角度； S2、根据动力学公式，当转炉自由运动，即没有受到制动器约束时，将转炉视为一 个整体对象且忽略摩擦转矩，其运行规律简化为以下方程式： Tu. - T(θ, η?) - J((9,m) (1) '. dt 其中， ω为转炉转速，通过转炉驱动电机尾部的速度编码器测得的倾动电机转速经齿轮 减速比算出； 为转炉的加速度，通过转炉转速对时间的差分运算算出； c/f TM为转炉驱动电机输出力矩折算到倾动耳轴的值，通过测得的电机输出转矩经齿 轮减速比算出； Θ为转炉倾动角度，通过角度编码器测量得到； m为转炉总重量，包括转炉自重和装入的铁(钢)水重量，是未知量； Τ(θ，πι)为转炉的合成力矩(包括空炉力矩、钢液力矩），与Θ和m有关； J(0，m)为转炉转动惯量，与Θ和m有关； S3、以m的变化为标准，将一个炉次内转炉的运行过程划分为以下几个阶段： (a)加料阶段转炉倾动角度Θ运行范围：+90°~0°~+45°，即倒渣完毕后回零位然后至加料位阶 段，这个阶段转炉无钢液、无钢渣，近似于空炉状态； (b)测温取样阶段转炉倾动角度Θ运行范围：+45°~0°~-45°，即测温取样返回到打开出钢口阶段， 这个阶段转炉重量无变化，而且炉内钢水未出，是最大力矩可能出现的可能阶段，该工况是 在吹炼结束后、出钢操作前； (c)出钢阶段转炉倾动角度Θ运行范围：-45°~-115°这个阶段钢水逐渐流出转炉，转炉重量逐 渐变小，钢水出量近似与转炉角度相关，因此将转炉重量变化的影响折算到转炉角度上考 虑，该过程操作点动频繁，加速度和转矩变化剧烈，是最复杂的过程； (d)倒渣阶段转炉倾动角度Θ运行范围：-115°~+90°，这个阶段，转炉中只有渣和少量残液，整 个阶段转炉质量无变化； S4、在步骤S3所述每一个阶段内T(Θ，m)简化为T(Θ)，J( Θ，m)简化为J( Θ)，在每个阶 段内对电机输出转矩、倾动电机转速进行N次采样，根据公式(1)，N次采样得到N个方程组成 的方程组 ΓΜ1，) = ./〇9丨)' (il = - 一 dt t2) ··· = dt 式中，各个下标1~N为第1~第N次采样得到的对应参数值； S5、根据泰勒定理，T(0)、J(0)近似由Θ的幂级数多项式来表示，设： Γ(?〇 =芝>,.6*' (3) /=：0 m2 ,ΗΘ、= ?^;Θ: >? (:4> /=0 其中，ai，bi是待求的多项式系数，ml, m2为拟合阶数； 将公式(3)、公式(4)带入公式(2)得到： -= ΓΜ1 />0 /.-.-..ο "t· m] m2 /1 Γ? Σ"式 + Σ'祝 $ = η /-〇 /=〇 cit \ ο / ··· -^?. dco = ?=? i-0 0 公式(5)是关于ai，bd^线性方程组，!111，1112满足111 1+1112<1使用最小二乘法得到&1， 1^的最优解，求得同一个炉次下不同阶段的τ(θ)表达式，再进一步分析比较某一个阶段在 多个炉次的τ(θ)的值(从而找到转矩随炉位变化的一定规律，为转炉倾动系统的设计给出 指导）。 按上述方案，所述步骤S4中转炉倾动角度Θ在各个阶段的运行范围根据实际情况 微调。按上述方案，所述步骤S5中ml，m2取5-7阶。本专利技术的有益效果： 1、在现有在线设备测量转炉倾动电机电流等数据的基础上，利用对实测数据进行 拟合分析，从而得到转炉最大倾动力矩值，指导和修正转炉倾动力矩理论计算； 2、该技术不用额外增加测量设备，分析结果可靠;利于优化转炉倾动系统，提高其 可靠性及经济性，具有实际指导意义。【附图说明】 图1为本专利技术实施例多个炉次出钢阶段和测温取样阶段的Τ(θ)绘制的曲线图； 图2为本专利技术实施例多个炉次倒渣阶段的Τ(θ)绘制的曲线图；图3为本专利技术实施例多个炉次加料阶段的Τ(θ)绘制的曲线图。【具体实施方式】 下面结合附图和一个较佳实施例对本专利技术技术方案进行详细的描述。 本实施例的系应用于 某钢厂210t转炉中。...
【技术保护点】
一种根据转炉倾动电机电流大小计算转炉倾动力矩的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、转炉倾动系统PLC通过变频器读取驱动电机的电流值，经过变频器内部的计算模型得到变频电机的电机输出转矩；转炉倾动系统PLC通过变频器和速度编码器读取倾动电机转速；转炉倾动系统PLC通过角度编码器读取转炉倾动角度；S2、根据动力学公式，当转炉自由运动，即没有受到制动器约束时，将转炉视为一个整体对象且忽略摩擦转矩，其运行规律简化为以下方程式：TM-T(θ,m)=J(θ,m)dωdt---(1)]]>其中，ω为转炉转速，通过转炉驱动电机尾部的速度编码器测得的倾动电机转速经齿轮减速比算出；为转炉的加速度，通过转炉转速对时间的差分运算算出；TM为转炉驱动电机输出力矩折算到倾动耳轴的值，通过测得的电机输出转矩经齿轮减速比算出；θ为转炉倾动角度，通过角度编码器测量得到；m为转炉总重量，包括转炉自重和装入的铁(钢)水重量，是未知量；T(θ,m)为转炉的合成力矩，与θ和m有关；J(θ,m)为转炉转动惯量，与θ和m有关；S3、以m的变化为标准，将一个炉次内转炉的运行过程划分为以下几个阶段：(a)加料阶段转炉倾动角度θ运行范围：﹢90°～0°～+45°，即倒渣完毕后回零位然后至加料位阶段，这个阶段转炉无钢液、无钢渣，近似于空炉状态；(b)测温取样阶段转炉倾动角度θ运行范围：+45°～0°～‑45°，即测温取样返回到打开出钢口阶段，这个阶段转炉重量无变化，而且炉内钢水未出，是最大力矩可能出现的可能阶段，该工况是在吹炼结束后、出钢操作前；(c)出钢阶段转炉倾动角度θ运行范围：‑45°～‑115°这个阶段钢水逐渐流出转炉，转炉重量逐渐变小，钢水出量近似与转炉角度相关，因此将转炉重量变化的影响折算到转炉角度上考虑，该过程操作点动频繁，加速度和转矩变化剧烈，是最复杂的过程；(d)倒渣阶段转炉倾动角度θ运行范围：‑115°～+90°，这个阶段，转炉中只有渣和少量残液，整个阶段转炉质量无变化；S4、在步骤S3所述每一个阶段内T(θ,m)简化为T(θ)，J(θ,m)简化为J(θ)，在每个阶段内对电机输出转矩、倾动电机转速进行N次采样，根据公式(1)，N次采样得到N个方程组成的方程组TM1-T(θ1)=J(θ1)dω1dt]]>TM2-T(θ2)=J(θ2)dω2dt---(2)]]>…TMN-T(θN)=J(θN)dωNdt]]>式中，各个下标1～N为第1～第N次采样得到的对应参数值；S5、根据泰勒定理，T(θ)、J(θ)近似由θ的幂级数多项式来表示，设：T(θ)=Σi=0m1aiθi---(3)]]>J(θ)=Σi=0m2biθi>0---(4)]]>其中，ai,bi是待求的多项式系数，m1,m2为拟合阶数；将公式(3)、公式(4)带入公式(2)得到：Σi=0m1aiθ1i+Σi=0m2biθ1idω1dt=TM1]]>Σi=0m1aiθ2i+Σi=0m2biθ2idω2dt=TM2---(5)]]>…Σi=0m1aiθNi+Σi=0m2biθNidωNdt=TMN]]>公式(5)是关于ai,bi的线性方程组，m1,m2满足m1+m2＜N，使用最小二乘法得到ai,bi的最优解，求得同一个炉次下不同阶段的T(θ)表达式，再进一步分析比较某一个阶段在多个炉次的T(θ)的值。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：严淑，蔡炜，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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