一种转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114674491A(43)申请公布日2022.06.28(21)申请号202011571485.1(22)申请日2020.12.27(71)申请人上海梅山钢铁股份有限公司地址210039江苏省南京市雨花台区中华门外新建(72)发明人饶刚(74)专利代理机构南京众联专利代理有限公司32206专利代理师杜静静(51)Int.Cl.G01M1/12(2006.01)G01M1/10(2006.01)G01G17/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法(57)摘要本发明涉及一种转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法，所述测量方法包括以下步骤一：建立起包含转炉倾动电动机、减速机、炉体三者之间的动力学关系，并以方程形式体现；步骤二、依据所建立的方程推导出空炉重心位置和质量的测量方法；测量方法在炼钢过程中倒渣后的空炉阶段进行，通过自动操控空炉的归位、在特定的炉体倾角区段进行匀速运行和加速运行等实验来实现。本发明提出空炉的重心和质量测量方法可实现在线测量，实时感知炉衬状态，实时感知炉衬状态变化的趋势。空炉的重心和质量的在线测量不仅有利于及时把控转炉炼钢运行状态和提高转炉倾动操作控制水平，使炼钢转炉设备安全高效地运行，而且能为实现智能炼钢提供数据保障。CN114674491ACN114674491A权利要求书1/2页1.一种转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤一：建立起包含转炉倾动电动机、减速机、炉体三者之间的动力学关系，并以方程形式体现；步骤二、依据所建立的方程推导出空炉重心位置和质量的测量方法；测量方法在炼钢过程中倒渣后的空炉阶段进行，通过自动操控空炉的归位、在特定的炉体倾角区段进行匀速运行和加速运行等实验来实现。2.根据权利要求1所述的一种转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法，其特征在于，所述步骤一中，转炉倾动电动机、减速机、炉体三者之间的动力学关系方程形式如下：式(1)中，MT为电机输出力矩(N.m)；dω/dt为转炉角加速度；I0为电机及减速机转动惯2量(kg.m)；Mm为减速机摩擦损耗和炉耳摩擦损耗等效的阻力矩(N.m)；m为空炉质量，即炉壳和炉衬的总质量(kg)；r为空炉质心与耳轴中心的距离(m)；g为重力加速度；α为转炉倾动角度(°)；θ0为空炉质心对耳轴中心的初始夹角(°)；式(1)中的M为空炉质心形成的力矩，M会随电机转向变化而发生数值符号改变，即若电机正转时其为正值，反转时其为负值；利用式(1)进行空炉重心位置及重量测量，使式(1)中的部分变量可预知或可准确测量，这些变量包括：电机及减速机转动惯量I0，转炉倾动角度α，转炉角速度ω，转炉角加速度dω/dt，MT为电机输出力矩MT；在确知这些变量基础上，可依据以下步骤间接测量出空炉的重心位置(θ0，r)和质量。3.根据权利要求1所述的转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法，其特征在于，所述步骤二依据所建立的方程推导出空炉重心位置和质量的测量方法，具体如下：步骤1：测量空炉质心对耳轴中心的初始夹角θ0；在空转炉回归炉口向上的位置后，打开抱闸，若空炉重心与耳轴中心连线不在垂直向位置，炉体会转动，直到停滞到空炉重心与耳轴中心连线垂直向下的位置，记录的α角即为θ0测量值；步骤2：依据测得的MT、α，间接测量出总摩擦力矩Mm；在测量Mm时，需要避免在某一倾角点受偶然因素干扰对Mm测量值准确度的影响，我们选择在α的一个区域(α1‑α2)范围，对Mm连续测量，并将这一区间所有测量数据取平均值作为最终Mm测量值，具体做法如下：在α的(α1‑α2)区间匀转速((dω/dt)＝0,)往返运行，测得对应α角的电机输出转矩MT，其中，在转炉倾角α情况下，正转时的转矩MTz(α)，反转时的转矩MTf(α)，将(dω/dt)＝0代入式(1)，得：MT＝±mgrsin(α+θ0)+Mm(2)将MTz(α)和MTf(α)代入(2)得：2CN114674491A权利要求书2/2页将式(3)中的2式相加，整理后得：Mm(α)＝(MTz(α)+MTf(α))/2(4)Mm(α)是在转炉倾角α位置的阻力矩，需在(α1‑α2)区间进行均值滤波，具体公式如下：步骤3：依据测得的MT、α，求出mr；由式(3)可导出：mr(α)＝(MTz(α)‑MTf(α))/(2gsin(α+θ0))(6)2步骤4：依据测得的Mm、MT、α、dω/dt，间接测量出空炉转动惯量mr；2在α的(α1‑α2)区间匀加速转速运行，测得对应α角的空炉转动惯量mr，为实现这一目标，对电机转矩进行精确控制，设定MT＝M(α)+M*，其中，M*为恒定值，将设定的MT代入式(1)，可推