高爐爐前設備一般是指泥炮、開口機和揭蓋機，其基本功能是及時開、堵鐵口，滿足高爐煉鐵與出鐵要求。隨著高爐容積的不斷擴大、爐頂壓力的提高，液壓泥炮、液壓開鐵口機和液壓揭蓋機在高爐冶煉中已取代了傳統(tǒng)的高爐爐前設備成為高爐爐前液壓配套設備。由于高爐爐前液壓設備在不同工序中需要的流量不同，從而使液壓設備在設計時，是以工作循環(huán)中所需的最大功率來選擇液壓泵和電機，但液壓設備在實際運行時，大部分時間都是欠負載運行，因而液壓設備的效率不高。本文從系統(tǒng)的角度綜合考慮液壓設備的節(jié)能問題，將變頻控制技術與液壓技術結(jié)合起來，構成一種新型節(jié)能傳動方式，從而實現(xiàn)高爐爐前液壓設備的最佳功率匹配。
1利用變頻器控制液壓泵電機，實現(xiàn)變量泵的功能，可減少甚至消除溢流損失，達到很好的節(jié)能效果；而且可克服傳統(tǒng)上的變量泵電氣自動控制復雜的缺點。本文在變頻控制系統(tǒng)中，用帶PID控制模塊的PLC自動控制變頻器根據(jù)系統(tǒng)需求改變液壓泵輸出流量。
2高爐爐前液壓設備中的變頻控制系統(tǒng)
21高爐爐前液壓設備泥炮液壓系統(tǒng)工作原理
高爐爐前液壓設備一般由液壓泥炮、液壓開口機和液壓揭蓋機3部分組成，液壓泥炮是高爐出鐵后，將炮泥壓出堵住出鐵口的設備，主要完成轉(zhuǎn)炮、壓炮和打泥動作。
泥炮液壓系統(tǒng)主要由主泵3、打泥液壓缸9、壓炮液壓缸12和轉(zhuǎn)炮液壓缸14組成。系統(tǒng)中各個執(zhí)行元件均采用手動換向閥控制與節(jié)流調(diào)速，壓炮動作保壓由液控單向閥控制完成。為了避免液壓沖擊，系統(tǒng)各動作壓力值分級監(jiān)控，降低動作壓力（壓炮動作和打泥退動作的壓力均由減壓閥或溢流閥降低）。在轉(zhuǎn)炮回路中設置了平衡閥，用來避免泥炮旋轉(zhuǎn)過程中間停車引起的液壓沖擊。這種泥炮液壓系統(tǒng)動作可靠，安全性也較高。但各液壓缸的流量相差較大，難以與主泵的額定流量相匹配，溢流量過大造成系統(tǒng)較大的能量損失，同時引起油液溫升。
22高爐爐前液壓設備的變頻控制原理
由于高爐爐前液壓設備各執(zhí)行元件所需的流量和液壓泵的輸出流量不匹配，存在很大的溢流損失。研究把變頻驅(qū)動技術用于高爐爐前液壓設備，用變頻器控制液壓泵電機可以從根本上克服高爐爐前液壓設備能量浪費的弊病，同時還可以解決由于定量泵長期以系統(tǒng)所需最大流量流動，而引起的噪聲與溫升問題以及溢流引起的油液溫升問題，從而延長機器壽命。
高爐爐前液壓設備液壓系統(tǒng)的變頻控制改造，包括液壓設備的液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)兩部分。對液壓系統(tǒng)進行集成簡化處理，在執(zhí)行元件進油路上設置節(jié)流閥，并在節(jié)流閥進出口加上壓力傳感器采樣節(jié)流閥進出口壓差。把壓力傳感器的輸出信號傳給帶PID控制模塊的PLC，PLC用PID控制方法控制變頻器的輸出頻率，改變液壓泵電機的轉(zhuǎn)速，使液壓泵輸出流量等于節(jié)流閥所調(diào)整的流量，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的流量匹配，此時節(jié)流閥前后壓力差值和設定壓力差值（根據(jù)工作循環(huán)中不同工序速度情況設定）相等，從而自動控制工作循環(huán)中不同工序時執(zhí)行元件的運行速度。應用變頻調(diào)控電動機轉(zhuǎn)速來控制液壓泵輸出流量，可簡化系統(tǒng)調(diào)速回路，取消溢流閥溢流回路，同時泵的輸出壓力自動與各執(zhí)行元件所需壓力相適應，取消了降低動作壓力的減壓閥和溢流閥，從而使系統(tǒng)降低了功率損失和油液溫升，實現(xiàn)了節(jié)能傳動與控制。
本變頻控制液壓系統(tǒng)實質(zhì)是利用容積節(jié)流式調(diào)速原理進行調(diào)速，通過對節(jié)流閥的開口調(diào)整來改變流入液壓缸的流量，監(jiān)控節(jié)流閥的進出口壓差來保證通過節(jié)流閥的流量為設定值，同時將其進出口壓差作為反饋信號，通過變頻器控制液壓泵電機的轉(zhuǎn)速，使液壓泵的輸出流量自動地與液壓缸所需流量相適應。這種回路雖仍存在一定的節(jié)流損失，但無溢流損失，效率高、速度負載特性好、運動平穩(wěn)、調(diào)速范圍寬。
同時系統(tǒng)還可采用觸摸屏技術，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的無機械按鈕化，設備狀態(tài)的可視化，使得液壓系統(tǒng)控制更加明了，操作簡便。觸摸屏可根據(jù)需要編輯出各種畫面，實時顯示系統(tǒng)的操作指