傾動(dòng)電機(jī)特性

1、風(fēng)光JD-BP32系列變頻器在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)中的應(yīng)用作者：新風(fēng)光電子郭培彬歡迎訪問e展廳展廳熔煉爐/高爐/煉鋼爐展廳連鑄機(jī)，中頻爐，無芯感應(yīng)熔煉爐，7k1冷套，電爐鐵芯,.摘要：本文介紹了山東某鋼鐵集團(tuán)50T轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和控制要求。通過風(fēng)光JD-BP32系列變頻器的系統(tǒng)配置和現(xiàn)場調(diào)試，滿足了轉(zhuǎn)爐設(shè)備的控制要求。轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)多年平穩(wěn)運(yùn)行，印證了調(diào)試JD-BP32系列變頻器的方案是可行的。關(guān)鍵詞：風(fēng)光JD-BP32變頻器轉(zhuǎn)爐應(yīng)用1轉(zhuǎn)爐傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)轉(zhuǎn)爐設(shè)備是煉鋼廠的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，其爐體外形如圖1示。轉(zhuǎn)爐像一個(gè)掛著的水桶轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)主要電力傳動(dòng)設(shè)備包括爐體傾動(dòng)的電力傳動(dòng)設(shè)備及氧槍傳動(dòng)的電力控制設(shè)備。下面介紹爐

2、體傾動(dòng)的電力傳動(dòng)設(shè)備。在大中型轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)中，爐體傾動(dòng)部分一般采用四臺(tái)傾動(dòng)電機(jī)，通過減速機(jī)剛性連接，并采用全懸掛固定方式和扭力矩吸收方式。耳地座煉鋼廠轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中，需對(duì)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置進(jìn)行頻繁的起動(dòng)、制動(dòng)及加減速操作，所以對(duì)傾動(dòng)裝置的控制精度及系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間有很高的要求。轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)負(fù)載特性及電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)分析如下：根據(jù)轉(zhuǎn)爐控制工藝要求，轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)角度為正反360°,當(dāng)轉(zhuǎn)爐爐口與爐底方向軸線與地平面垂直時(shí)為垂直狀態(tài)，故轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)負(fù)載力矩為角度的函數(shù)，即Tfz=f(，屬于反阻性的位能負(fù)載。另外，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)說明，轉(zhuǎn)爐按正力矩設(shè)計(jì)，即轉(zhuǎn)爐的耳軸下部比上部高，下部比上部重，從而保證轉(zhuǎn)

3、爐控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置的實(shí)際操作中，進(jìn)行倒渣或出鋼時(shí)，可能出現(xiàn)負(fù)力矩。當(dāng)轉(zhuǎn)爐爐體處于正力矩狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)轉(zhuǎn)爐爐體處于負(fù)力矩狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài),傾動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載特性如圖2所示：0.21.0r/min之間進(jìn)UPS電源將4臺(tái)，轉(zhuǎn)爐以0.2r/min速度旋2轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求(1)四臺(tái)電動(dòng)機(jī)同步啟動(dòng)、制動(dòng)及同步運(yùn)行，根據(jù)要求轉(zhuǎn)爐可以在行傾動(dòng)速度調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)爐可以做七60。旋轉(zhuǎn)。(2)當(dāng)轉(zhuǎn)爐正在出鋼、出渣時(shí)，交流電源系統(tǒng)發(fā)生停電故障，此時(shí)利用制動(dòng)器打開，轉(zhuǎn)爐依靠自重復(fù)位，轉(zhuǎn)爐處于安全位置。(3)當(dāng)轉(zhuǎn)爐出現(xiàn)塌爐

4、等事故時(shí)，傾動(dòng)機(jī)械的機(jī)電設(shè)備能短時(shí)過載轉(zhuǎn)，傾動(dòng)轉(zhuǎn)爐倒出爐內(nèi)裝盛物，然后進(jìn)行事故處理。(4)轉(zhuǎn)爐為全正力矩設(shè)計(jì)，即在整個(gè)工作傾動(dòng)角度內(nèi)由0°土180°方向傾動(dòng)均為正力矩。(5)為防止電動(dòng)機(jī)突然啟動(dòng)對(duì)設(shè)備的沖擊，轉(zhuǎn)爐開始傾動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)從零開始逐漸加速，從零到正常速度的加速時(shí)間是2s。(6)由于制動(dòng)器制動(dòng)力矩較大，為了防止制動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備的沖擊，轉(zhuǎn)爐制動(dòng)時(shí)應(yīng)先通過能耗制動(dòng)將電動(dòng)機(jī)減速，當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)速度接近零時(shí)，制動(dòng)器失電制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)間為2S。(7)轉(zhuǎn)爐冶煉工藝過程轉(zhuǎn)動(dòng)角度及速度控制范圍要求見表孟1代士加勃旬度及速醺拄制范國序號(hào)工藝HI作過程幀勖逋朦密注1克鐵，加圜*+45'

5、_露24$于=一高3吹摞/爐件里苴4人工舞6瓶春+70"-+E5°惠什卡時(shí)自動(dòng)忸慢5出闞一TO"一9(T-90T100*嵬低一力時(shí)停并投指演球一lof時(shí)停止6出情04-+120*“緲T】婚惠7艮位8高建允陣角度地固一即同出銅惻快坳向出酒偶領(lǐng)動(dòng)果中向度拒田謖足底尢鋅限建關(guān)際探件噫況進(jìn)行網(wǎng)壁3山東某鋼鐵集團(tuán)50T轉(zhuǎn)爐主要控制難點(diǎn)3.1 主要控制難點(diǎn)轉(zhuǎn)爐控制主要完成爐前的爐門動(dòng)作和爐體的傾動(dòng)操作，爐后傾爐和出鋼鋼包車、出渣渣車操作，煙罩的升降操作和冷卻水流量、壓力聯(lián)鎖控制，氧槍的升降操作和氧槍定位及冷卻水流量壓力聯(lián)鎖控制，氧槍橫移換槍操作，上料稱重和進(jìn)料操作，并完成轉(zhuǎn)爐

6、水冷煙罩、水冷爐壁、水冷氧槍等水冷系統(tǒng)多個(gè)測溫點(diǎn)溫度變化的實(shí)施數(shù)據(jù)采集以及冷卻水系統(tǒng)壓力、流量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視和超限及事故報(bào)警。通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)PLC和操作站之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送，由人機(jī)界面完成生產(chǎn)過程監(jiān)控。圖3為轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場圖。圖3轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場圖其中，四臺(tái)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)電機(jī)的控制是該項(xiàng)目中技術(shù)難度最大的課題，要求必須做到快速響應(yīng)，控制精度、安全可靠性能要求比較高。設(shè)計(jì)采用的傳動(dòng)控制裝置是風(fēng)光JD-BP32系列變頻器產(chǎn)品，型號(hào)為JD-BP32-315T(315kW/380V),較好地解決了以上難題。3.2 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)變頻控制方式選擇根據(jù)近幾年轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用情況，設(shè)計(jì)單位針對(duì)工拖四”控制方式(即一臺(tái)

7、變頻器拖動(dòng)四臺(tái)電動(dòng)機(jī))和四拖四”主從控制方式進(jìn)行了認(rèn)真的比較，認(rèn)為&拖四”的控制方式，系統(tǒng)簡單，易編程調(diào)試和維護(hù)，從安全、合理的角度考慮，每座轉(zhuǎn)爐另外設(shè)一套變頻器裝置作為備用，以化解轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)時(shí)，因變頻器故障而帶來的停產(chǎn)。最終設(shè)計(jì)單位確定了四臺(tái)電動(dòng)機(jī)采用工拖四”控制方式。轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)主回路如圖4所示。圖4轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)主回路圖RsT3.3 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)變頻控制特點(diǎn)(1)再生能量的處理：對(duì)于轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)這種負(fù)載，變頻器選用的最重要原則之一是：所選變頻器必須具有在滿載或過載時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩恒定的高性能變頻器，以保證轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的安全性。另外要具有再生發(fā)電制動(dòng)功能。為了保證轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的連續(xù)性，采用傳統(tǒng)的制動(dòng)單元和制動(dòng)電

8、阻，而不采用回饋單元，處理電機(jī)的再生發(fā)電。(2)開抱閘的控制：轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)在控制過程中，應(yīng)防止出現(xiàn)溜車”故障。利用PLC控制程序，使抱閘在系統(tǒng)起動(dòng)后電機(jī)轉(zhuǎn)矩建立到足夠大時(shí)松開，大大提高了系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性。3.4 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)控制系統(tǒng)操作(1)三地操作：根據(jù)煉鋼工藝的要求，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)需三地控制，分別是主控室主操作臺(tái)控制、轉(zhuǎn)爐爐前操作臺(tái)控制、轉(zhuǎn)爐爐后操作臺(tái)控制。主控室主操作臺(tái)控制：在主控室通過主操作臺(tái)上的按鈕及搖爐主令控制器可對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行搖爐、加料、出料及其它所有的操作均能在主控室主操作臺(tái)上進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐爐前、爐后操作臺(tái)控制：主要是在出料出渣及轉(zhuǎn)爐維護(hù)時(shí)現(xiàn)場工人使用，由于在主控室只能看到轉(zhuǎn)爐的一個(gè)正面，在出料出渣

9、時(shí)無法看到出料的多少，這樣只能借助于現(xiàn)場爐前爐后操作臺(tái)工人的現(xiàn)場操作。TE公司生產(chǎn)的(2)開停機(jī)及速度給定一一傾動(dòng)搖爐主令控制器開停機(jī)及速度給定控制由傾動(dòng)搖爐主令控制器給出，現(xiàn)主令控制器選用XDA-V11122型。XDA-V11122型主令控制器與PLC之間進(jìn)行電壓模擬量輸入，電壓范圍為-10V+10V。當(dāng)輸入電壓-10V0V時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)輸入電壓0V+10V時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)。在PLC程序中，將-10V+10V的范圍對(duì)應(yīng)劃分為-27648+27648數(shù)字范圍。當(dāng)輸入在-27648-300時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；在30027648時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；在-300+300時(shí)，電機(jī)不動(dòng)，防止控制器漂移而發(fā)生誤動(dòng)。4山東

10、某鋼鐵集團(tuán)50T轉(zhuǎn)爐工藝參數(shù)該鋼鐵集團(tuán)50T轉(zhuǎn)爐工程為新建項(xiàng)目，采用了當(dāng)時(shí)國內(nèi)外先進(jìn)的控制工藝、控制技術(shù)，項(xiàng)目于2003年7月一次性投運(yùn)成功。該轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)部分的主要工藝參數(shù)如下：轉(zhuǎn)爐公稱容量：50T額定傾動(dòng)力矩：1000kN.m最大事故力矩：2300kN.m傾動(dòng)速度：0.21.0rpm總傳動(dòng)比：563.08傾動(dòng)電機(jī)：YGP315M-8,45kW,電機(jī)為輻道用變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，定子Y接，H級(jí)絕緣，工作制S5(40%),cos=0.76,額定電流85.9A,額定轉(zhuǎn)矩659.1N.m。5JD-BP32系列變頻器產(chǎn)品特點(diǎn)JD-BP32系列變頻器是山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司采用全新理念自主開發(fā)的

11、一系列高性能，簡易型、低噪音變頻器。在提高穩(wěn)定性的前提下增加了簡易PLC、實(shí)用的PI調(diào)節(jié)，靈活的輸入輸出端子、參數(shù)在線修改、自識(shí)別信號(hào)傳輸故障、停電和停機(jī)參數(shù)存儲(chǔ)、定長控制、擺頻控制、RS485控制、現(xiàn)場總線控制等一系列實(shí)用先進(jìn)的運(yùn)行、控制功能。為設(shè)備制造和終端客戶提供了集成度高的一體化解決方案，對(duì)降低系統(tǒng)采購和運(yùn)營成本，提高系統(tǒng)可靠性具有極大的幫助。JD-BP32系列變頻器產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)如表2所示。表2JD-BP32系列變頻器產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1喻入額定電壓/頻率三相380V;50Hz/60Hz變動(dòng)容許值電壓：-20%+20%電壓失衡率：3%頻率：±5%輸出額定電壓頻率范圍38

12、0V0Hz500Hz頻率解析度0.01Hz力匕匕A目載過150%額定電流1min,180%額定電流3s調(diào)制方式優(yōu)化空間電壓矢量SVPWM調(diào)制控制方式空間電壓矢量SVPWM控制(具有最優(yōu)低頻死區(qū)補(bǔ)償特性)頻率精度數(shù)字設(shè)定：最高頻率X此01%;模擬設(shè)定：最高頻率X幻.2%頻率分辨率數(shù)字設(shè)定：0.01Hz;模擬設(shè)定：最高頻率X0.1%起動(dòng)頻率0.40Hz20.00Hz主要控制功能轉(zhuǎn)矩提升自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升，手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升0.1%30.0%V/FFFFF曲線五種方式：恒轉(zhuǎn)矩V/F曲線、1種用戶定義多段V/F曲線方式和3種降轉(zhuǎn)矩特性曲線方式（2.0次嘉、1.7次嘉和1.2次募）加減速曲線兩種方式：直線加減速、S

13、曲線加減速；七種加減速時(shí)間，時(shí)間單位（min/s）可選，最長6000min直流制動(dòng)直流制動(dòng)開始頻率：015.00Hz制動(dòng)時(shí)間：060.0s制動(dòng)電流：080%能耗制動(dòng)內(nèi)置能耗制動(dòng)單元，可外接制動(dòng)電阻n點(diǎn)動(dòng)點(diǎn)動(dòng)頻率范圍：0.1Hz50.00Hz,點(diǎn)動(dòng)加減速時(shí)間0.160.0s內(nèi)置PI可方便地構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)多段速運(yùn)行通過內(nèi)置PLC或控制端子實(shí)現(xiàn)多段速運(yùn)行紡織擺頻可實(shí)現(xiàn)預(yù)置頻率、中心頻率可調(diào)的擺頻功能自動(dòng)電壓調(diào)整（AVR）當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)，維持輸出電壓恒定不變自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行根據(jù)負(fù)載情況，自動(dòng)優(yōu)化V/F曲線，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行自動(dòng)限流對(duì)運(yùn)行期間電流自動(dòng)限制，防止頻繁過流故障跳閘定長控制到達(dá)設(shè)定長度后變頻器停機(jī)

14、n通訊功能具有RS485標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，支持ASCII和RTU兩種格式的MODBUS通訊協(xié)以。具有主從多機(jī)聯(lián)動(dòng)功能運(yùn)行功能運(yùn)行命令通道柒作面板給定；控制端子給定；串行口給定；可三種方式切換頻率設(shè)定通道鍵盤模擬電位器給定；鍵盤、鍵給定；功能碼數(shù)字給定；串行口給定；端子UP/DOWN給定；模擬電壓給定；模擬電流給定；脈沖給定；組合給定；可多種給定方式隨時(shí)切換開關(guān)輸入通道正、反轉(zhuǎn)指令；8路可編程開關(guān)量輸入，可分別設(shè)定35種功能。卜擬輸入通道2路模擬信號(hào)輸入，420mA、010V可選莫擬輸出通道模擬信號(hào)輸出，420mA或010V可選，可實(shí)現(xiàn)設(shè)定頻率、輸出頻率等物理量的輸出開關(guān)、脈沖輸出通道1路可編程開路

15、集電極輸出；1路繼電器輸出信號(hào)；1路020kHz脈沖輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各種物理量輸出|操作面板LED數(shù)碼顯示可顯示設(shè)定頻率、輸出電壓、輸出電流等參數(shù)|外接儀表顯示諭出頻率、輸出電流、輸出電壓顯示等物理量顯示|按鍵鎖定實(shí)現(xiàn)按鍵的全部鎖定|參數(shù)拷貝使用遠(yuǎn)控鍵盤可以實(shí)現(xiàn)變頻器之間的功能碼參數(shù)拷貝功能。保護(hù)功能過流保護(hù)；過壓保護(hù)；欠壓保護(hù)；過熱保護(hù)；過載保護(hù)等|任選件制動(dòng)組件；遠(yuǎn)程操作面板；遠(yuǎn)程電纜；鍵盤安裝座等|使用場所室內(nèi)，不受陽光直射，無塵埃、腐蝕性氣體、油霧、水蒸汽等|海波高度低于1000m（高于1000m時(shí)需降額使用）環(huán)境溫度10C+40C濕度小于90%RH,無結(jié)露環(huán)境振動(dòng)小于5.9m/s2(0

16、.6M)存儲(chǔ)溫度20C+60C結(jié)構(gòu)防護(hù)等級(jí)P20（在選用狀態(tài)顯示單元或鍵盤的狀態(tài)下）冷卻方式強(qiáng)制風(fēng)冷6具體調(diào)試過程由千丁經(jīng)青驪也理悄國力n卜白自黃曷和他內(nèi)趙的黃曷次160口山K心仔郡梧pqJ乙I女仙女次吊切4示:量,出日與里里住獷由下tl=IU里里0160"七ZH勾堤軌I貝性大，為確保在任意位置小卜滑,每臺(tái)電機(jī)的機(jī)械抱閘何時(shí)打開、何時(shí)關(guān)閉是倜試的關(guān)鍵。在實(shí)際調(diào)試過程中，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，選擇四臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流值之和的空載值（3035%）,此時(shí)電機(jī)已建立起足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩，通過與PLC配合，制動(dòng)器可以打開。這樣可以避免出現(xiàn)溜車”現(xiàn)象。由于轉(zhuǎn)爐變頻器是&拖四”控制，所以變頻控制只能采

17、用“V/F控制，為了提高變頻器在低速的轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)時(shí)應(yīng)加上一個(gè)合適的提升電壓。電壓提升參數(shù)：P0.09=6%啟動(dòng)時(shí)電壓提升的數(shù)值。P0.10=10Hz轉(zhuǎn)矩提升截止頻率。變頻器主要調(diào)試參數(shù)如表3所示。表3變頻器主要調(diào)試參數(shù)1F1>0.01=6頻率給定通道選擇|2F1>0.04=00運(yùn)轉(zhuǎn)方向設(shè)定3Fr1>0.06=40最大輸出頻率4>0.07=50基本運(yùn)行頻率5r1>0.09=6轉(zhuǎn)矩提升6>0.10=10轉(zhuǎn)矩提升截止頻率7>0.12=2載波頻可8>0.16=0加減速時(shí)間單位9>0.17=2加速時(shí)間10F1>0.18=2減速時(shí)間11F>

18、2.01=3啟動(dòng)頻率12F>2.05=1停機(jī)方式13>4.00=9三線式運(yùn)轉(zhuǎn)控制14>4.02=17故障復(fù)位15>4.12=0變頻器運(yùn)行信號(hào)16>4.13=15變頻器故障信號(hào)17>4.17=1輸出電流然后根據(jù)工藝要求，變頻器與PLC控制系統(tǒng)連接信號(hào)主要有：正轉(zhuǎn)運(yùn)行，反轉(zhuǎn)運(yùn)行，急停,復(fù)位，變頻器運(yùn)行信號(hào)（開抱閘信號(hào)）和變頻器故障信號(hào)。根據(jù)現(xiàn)場接線圖5示。在居制訕薜編JDBP3I31JT_撕心單元麥?zhǔn)绿?hào)表巖邕運(yùn)行信號(hào)丁丁電機(jī)電灌".*，口.圖5變頻器與PLC接線圖7現(xiàn)場使用情況轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)電機(jī)的具體控制過程如下：(1)起動(dòng)過程當(dāng)系統(tǒng)準(zhǔn)備運(yùn)行時(shí)，變頻器主回路各開關(guān)及接觸器接通，主令控制器將模擬量數(shù)值輸入PLC中，通過主令控制器輸入的正負(fù)值，PLC判斷變頻器正、反轉(zhuǎn)，對(duì)主令控制器的輸入值取絕對(duì)值后作為變頻器的速度控制而輸出