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1、10申请公布号CN104152628A43申请公布日20141119CN104152628A21申请号201410427192422申请日20140827C21C5/50200601C21C5/3020060171申请人中冶南方工程技术有限公司地址430223湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路33号72发明人蔡炜赵菁苏瑞淼周登科74专利代理机构北京汇泽知识产权代理有限公司11228代理人张瑾54发明名称一种倾动电机松闸控制方法及装置57摘要本发明适用于冶金行业炼钢领域，提供一种倾动电机松闸控制方法及装置，所述方法包括设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动电机力矩和电流；转炉开始运行，当抱闸全部。
2、打开到位后，针对每一个中断周期递推获取转炉自重转矩；当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、转动惯量和辅助矩阵；在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相同，当检测到每台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记录的转炉自重转矩后立即松开抱闸。本发明根据转炉的运行状态数据估算出转炉自重转矩大小，并由此来决定最佳抱闸松开时刻，能够保证松闸后转炉的平稳运行。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图2页10申请公布号CN104152628。
3、ACN104152628A1/2页21一种倾动电机松闸控制方法，其特征在于，所述方法包括从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动电机力矩和电流；转炉开始运行，当抱闸全部打开到位后，针对每一个中断周期递推获取转炉自重转矩；当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、转动惯量和辅助矩阵；在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相同，当检测到每台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相反，当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记录的转炉自重转矩后立即松开抱闸。2如权利要求1所述方法，其特征在于，所述针对。
4、每一个中断周期递推获取转炉自重转矩步骤，具体包括对于第K个中断周期，有其中TSTK为第K个周期估算得到的转炉自重转矩，JK为第K个周期估算达到的转炉转动惯量；其中TMKNT1KT2KT3KT4K；N为转炉电机到二次减速机的总传动比；T1K、T2K、T3K、T4K分别为四台电机实际输出转矩；1K、2K、3K、4K分别为四台电机的实际转速；AK为转炉的加速度；TN为中断周期；为遗忘因子；LK、PK为辅助变量，它们分别是21列向量、21列向量和22矩阵。3一种倾动电机松闸控制装置，其特征在于，所述装置包括采样单元，用于从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动电机力矩和电流；递推。
5、计算单元，用于在转炉开始运行时，当抱闸全部打开到位后，针对每一个中断周期递推获取转炉自重转矩；数据记录单元，用于用于当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、转动权利要求书CN104152628A2/2页3惯量和辅助矩阵；松开控制单元，用于在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相同，当检测到每台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相反，当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记录的转炉自重转矩后立即松开抱闸。4如权利要求3所述装置，其特征在于，所述递推计算单元中，对于第K个中断周期，有其中TSTK为第K个周期估算得。
6、到的转炉自重转矩，JK为第K个周期估算达到的转炉转动惯量；其中TMKNT1KT2KT3KT4K；N为转炉电机到二次减速机的总传动比；T1K、T2K、T3K、T4K分别为四台电机实际输出转矩；1K、2K、3K、4K分别为四台电机的实际转速；AK为转炉的加速度；TN为中断周期；为遗忘因子；LK、PK为辅助变量，它们分别是21列向量、21列向量和22矩阵。权利要求书CN104152628A1/6页4一种倾动电机松闸控制方法及装置技术领域0001本发明属于冶金行业炼钢领域，尤其涉及一种倾动电机松闸控制方法及装置。背景技术0002转炉是一种重要的炼钢设备，倾动机构能驱动它360旋转以实现兑铁水、测温取样。
7、、出钢、倒渣等工艺操作过程。目前大多数倾动机构采用四点啮合的全悬挂型式，力矩平衡机构为扭力杆装置。倾动装置主要由四台交流电动机、四套一次减速机、一套二次减速机组成。控制系统包括一套PLC装置和四台变频器。四台电动机同步启、制动，同步运行。电动机转速可调。每台电动机出轴联轴器上配置有一套液压电磁制动器或称作抱闸、刹车片。当转炉停止时，制动器抱紧，依靠制动器闸瓦与电机出轴间的摩擦转矩与转炉自重转矩相互平衡维持转炉的静止。当转炉运行时，制动器松开，电动机驱动转炉转动。转炉倾动装置在冶炼操作中，由于工艺操作需要会频繁的启停，所以松闸的控制格外重要，如果松闸太早以致电机输出的驱动转矩还未达到转炉的自重转。
8、矩则可能出现“溜车”现象，如果松闸太迟以致电机输出的驱动转矩远大于转炉的自重转矩则可能导致启动时加速度过大，引起转炉转速波动和震荡。传统的松闸控制策略以电流作为判断标准，当检测到电机输出电流大于某恒定值时松开抱闸，而由于转炉的自重转矩是时变的，这种控制方法效果并不好。发明内容0003鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种倾动电机松闸控制方法及装置，旨在解决现有电流控制技术方案容易出现“溜车”或者转速波动和震荡的技术问题。0004一方面，所述倾动电机松闸控制方法包括下述步骤0005从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动电机力矩和电流；0006转炉开始运行，当抱闸全部打开到。
9、位后，针对每一个中断周期递推获取转炉自重转矩；0007当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、转动惯量和辅助矩阵；0008在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相同，当检测到每台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相反，当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记录的转炉自重转矩后立即松开抱闸。0009另一方面，所述倾动电机松闸控制装置，包括0010采样单元，用于从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动电机力矩和电流；0011递推计算单元，用于在转炉开始运行时，当抱闸全部打开到位后，针对每一个。
10、中断周期递推获取转炉自重转矩；0012数据记录单元，用于用于当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、说明书CN104152628A2/6页5转动惯量和辅助矩阵；0013松开控制单元，用于在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相同，当检测到每台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相反，当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记录的转炉自重转矩后立即松开抱闸。0014本发明的有益效果是传统的转炉松闸控制方法是判定电机电流大于某特定值后即松开抱闸，由于转炉自重转矩的大小随转炉角度变化而变化，且与钢水装入量、炉口粘渣情况。
11、等有很大关系，所以传统松闸控制方法不可能保证每次松闸后电机输出转矩与转炉自重转矩相平衡，也就无法保证转炉的平稳运行。本发明根据转炉的运行状态数据估算出转炉自重转矩大小，并由此来决定最佳抱闸松开时刻，能够保证松闸后转炉的平稳运行。附图说明0015图1是本发明第一实施例提供的倾动电机松闸控制方法的流程图；0016图2是转炉受力分析示意图；0017图3是本发明第二实施例提供的倾动电机松闸控制装置的结构方框图。具体实施方式0018为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。00。
12、19为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。0020实施例一0021图1示出了本发明实施例提供的倾动电机松闸控制方法的流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。0022倾动电机松闸控制方法包括下述步骤0023步骤S101、从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动电机力矩和电流。0024以设定的中断周期从四台电机倾动变频器中采样倾动电机转速1,2,3,4、倾动电机力矩T1,T2,T3,T4和电流I1,I2,I3,I4。这里中断周期TN取001S0025步骤S102、转炉开始运行，当抱闸全部打开到位后，针对每一个中断周期递推获取转炉自重转矩。00。
13、26参照图2所示的转炉受力分析示意图。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，它满足以下运动方程00270028其中，为转炉角速度，可以通过已知的电机转速和齿轮传动比算出。规定从非传动侧看去，转炉逆时针旋转时的转速为正，转炉顺时针旋转时的转速为负；0029A为转炉的角加速度，是角速度对时间的微分；0030TM为动力扭矩，即电机输出力矩折算到二次减速机转轴的值。规定从非传动侧看说明书CN104152628A3/6页6去，逆时针力矩为正，顺时针力矩为负；0031TST为阻力扭矩，即转炉的自重转矩。规定从非传动侧看去，顺时针力矩为正，逆时针力矩为负；0032J为转炉转动惯量。。
14、0033根据上述公式和定义，在任意第K个采样周期，满足0034TMKTSTKJKAK20035TMK为折算到二次减速机的四台倾动电机的输出转矩之和，0036TMKNT1KT2KT3KT4K30037K的计算采用四台倾动电机转速折算到二次减速机转轴的平均值00380039使用后项差分的方式替代微分运算来计算AK00400041公式2被看做物理模型，TSTK和JK被看做未知的待辨识参数，使用渐消记忆的模型参数最优估计方法在线地求解出TSTK和JK的值。本实施例取带遗忘因子取095。0042考虑到测量噪声的存在，并先假设TSTK和JK与K无关，将公式2转化成标准形式00430044其中TST,JTV。
15、K是测量噪声。0045对于已有的K个采样数据，使准则函数最小的的估计值为的最优值。按照此准则可按下列公式递推计算0046004700480049实际上TSTK和JK与K有关，它们随转炉位置的变化而变化，属于时变参数，对此类参数的计算辨识需要引入遗忘因子使得更早的数据在计算时的权重降低，于是TSTK和JK的使用渐消记忆法的估计值的计算公式为0050说明书CN104152628A4/6页7005100520053由于公式1和公式2只是在制动器完全松开的条件下成立，所以递推计算过程需要转炉运行阶段制动器完全松开时才能开始，同时当制动器开始闭合时，递推计算过程应该立即结束，否则将得到错误的TST的估计。
16、值。0054步骤S103、当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、转动惯量和辅助矩阵。0055当抱闸开始闭合时后，根据步骤S102中的公式可能估算前中断周期M下抱闸闭合时刻的转矩自重转矩TSTM，另外还记录下转动惯JM和辅助矩阵PM，当抱闸闭合后转炉还将继续运行一个小角度后才能停止，此时转矩的自动转矩为TST。经过实际测量这个小角度的值不会大于005，因此TSTN和TST之差将很小，所以可以使用TSTM替代TST作为转炉制动器松开判断条件的参数。0056步骤S104、在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相同，当检测到每台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱。
17、闸；0057步骤S105、若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相反，当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记录的转炉自重转矩后立即松开抱闸，即满足NT1T2T3T4TSTM条件后立即松开抱闸。0058当转炉再次运行时，如果设定转速方向与自重转矩TSTM方向相同，即TSTN0时，则自重转矩将在转炉加速起动过程中起到动力的作用，可以控制直接松开抱闸，但是由于在变频器矢量控制模式下电机的启动过程要经历启动、建立励磁、输出转矩几个阶段。在输出转矩阶段开始前电机还未处于速度闭环控制模式下，处于不可控状态，所以为了保证安全，需要等待励磁结束后才能松开制动器。0059如果设定转速方向与自重转矩TSTM方。
18、向相反，即TSTNTST时松开制动器，制动器松开后，转炉的瞬时加速度将大于零，如果该值过大可能引起转炉的运行速度将大大超过设定转速，即产生过大的超调量，引起转炉运行速度的震荡，影响设备的平稳运行。0060当确认抱闸全部打开到位后，将TSTN、JN和PN作为新一轮计算步骤的初始值进行递推计算转矩。说明书CN104152628A5/6页80061实施例二0062图3示出了本发明实施例提供的倾动电机松闸控制装置的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。0063倾动电机松闸控制装置包括0064采样单元201，用于从四台电机倾动变频器中，以设定的中断周期采样倾动电机转速、倾动电机力矩和电流；。
19、0065递推计算单元202，用于在转炉开始运行时，当抱闸全部打开到位后，针对每一个中断周期递推获取转炉自重转矩；0066数据记录单元203，用于当抱闸开始闭合时，记录下当前中断周期下的自重转矩、转动惯量和辅助矩阵；0067松开控制单元204，用于在下一次转炉运行时，若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相同，当检测到每台倾动电机的实际电流大于该电机的励磁电流后松开抱闸；否则若转炉设定转速与记录的自重转矩方向相反，当检测到四台倾动电机合成输出转矩大于该位置下记录的转炉自重转矩后立即松开抱闸。0068对于第K个中断周期，有0069其中TSTK为第K个周期估算得到的转炉自重转矩，JK为第K个周期估算达到。
20、的转炉转动惯量；0070其中TMKNT1KT2KT3KT4K；00710072007300740075N为转炉电机到二次减速机的总传动比；0076T1K、T2K、T3K、T4K分别为四台电机实际输出转矩；00771K、2K、3K、4K分别为四台电机的实际转速；0078AK为转炉的加速度；0079TN为中断周期；0080为遗忘因子；0081LK、PK为辅助变量，它们分别是21列向量、21列向量和22矩阵。0082以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精说明书CN104152628A6/6页9神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104152628A1/2页10图1说明书附图CN104152628A102/2页11图2图3说明书附图CN104152628A11。