变频调速技术是目前国际上最流行、应用最广泛、最节能的调速技术之一。对当前的高炉炉前液压设备来说，由于有很大的功率损失，所以如何汲取变频调速技术的优点是极其重要的课题。本论文研究了高炉炉前液压设备的变频改造，并对其性能进行了分析。
    高炉炉前液压系统改造
    1.1原高炉炉前液压系统分析
    1.1.1.原高炉炉前液压系统特点
    原炉前设备采用KD300泥炮及KDIA型开铁口机，液压系统使用节流调速，各液压缸所需流量相差较大，难以与主泵的额定流量相匹配。由于使用节流调速，泥炮液压系统的溢流阀根据系统所需最大压力设定为25MPa，转炮和打泥两个环节所需要的实际压力均小于18MPa，泥炮回转时的压力则更小，这相对于溢流阀设定压力有较大差距，导致了很大的节流压力损失。由于各个油缸的流量相差非常大，泥炮旋转前进时要求迅速流量可达371L/min，而后退时则要求慢速平稳，开铁口机冲钻小车前进时仅要求流量4L/min,而后退时则要求90L/min，压炮过程中流量要求更小，这些工况都不能很好地匹配主泵的额定流量，溢流量过大造成系统较大的节流流量损失。节流压力和流量的损失导致了不必要的能量损失。因此对原液压系统进行节能改造，减少过度溢流导致的压力和流量损失，可以很大程度提高炉前液压系统的效率。
    1.2高炉炉前液压系统的变频改造
    1.2.1.液压系统的改造
    分析原炉前液压系统可以得出能源的浪费主要是由于不必要的大流量造成的，而流量和泵排量及电机转速成正比，炉前液压系统中常用柱塞泵的排量只能采用手动调整变量机构调整，无法实现频繁快速控制，所以此次采用变频控制电机转速来控制流量，由于流量的可控所以原开口机泵站可合并到泥炮泵站中，系统采用3台电机及3台定量泵，两用一备，电机采用变频器控制，泥炮及开铁口机阀台中所有节流阀及调速阀1可以去掉，液压系统中的溢流阀也可以去掉。由于系统变频需要采用PLC控制，所以换向阀采用y机能三位四通电液换向阀，这样就可以用PLC控制三位四通电液换向阀来自动控制泥炮的工作，提高炉前液压系统的自动化程度。液压系统的溢流阀4采用两级溢流，由两组溢流阀和三位四通电磁换向阀作为安全阀用，将溢流阀的遥控口通过三位四通电磁换向阀与油箱组成，通过控制电磁阀，实现泥炮25Mpa及开口机16Mpa的压力需求。
    1.2.2.电气控制的改造
    由于炉前液压系统对力矩的控制精度要求不高，所以采用普通型变频器即可，采用变频器后可以省去原系统中的软启动器，系统的控制点及I/O接口均不多，所以改造采用西门子S7-300系列PLC完全可以满足使用，系统采用V/F开环控制方式进行控制。这种控制方法成本低廉，容易实现，最重要的是无需增加任何检测和控制设备，对变频器性能要求低。但是它的缺点也很明显，它对变频器的控制特性比较差，变频器低频时可能转矩不足，设定低频补偿功能容易产生过补偿或欠补偿而引起跳阐，也会带来附加能耗，V/F开环控制不能补偿液压系统的泄漏和电机转速的变化，系统调速精度得不到保证。由于本变频驱动液压泥炮不需要在很低频率下工作，因此可以对变频器输入控制量进行补偿以获得较好的稳态速度。