武鋼高爐主卷?yè)P(yáng)抱閘系統(tǒng)的故障分析與處理

武鋼高爐主卷?yè)P(yáng)抱閘系統(tǒng)的故障分析與處理

武鋼一號(hào)高架的主要上料設(shè)備是主輥上料機(jī)系統(tǒng)，其性能直接關(guān)系到高密度手機(jī)的正常生產(chǎn)。在2001—2003年,1號(hào)高爐主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)連續(xù)出現(xiàn)了幾次重大事故,導(dǎo)致料車(chē)鋼繩拉斷,料車(chē)從斜橋上滑下,料車(chē)車(chē)輪被撞掉,高爐被迫休風(fēng)20h以上。在平時(shí)生產(chǎn)中,也經(jīng)常出現(xiàn)料車(chē)“上天”,即料車(chē)超極限,4個(gè)輪子懸空、抱閘打不開(kāi)、抱閘落閘滯后等故障。通過(guò)對(duì)歷次事故的分析,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題主要出在抱閘控制系統(tǒng)。1號(hào)高爐主卷?yè)P(yáng)抱閘控制系統(tǒng)原先采用的是接觸器控制,控制要求高,動(dòng)作頻繁,控制和切換電流大,極易造成觸點(diǎn)燒損,使觸點(diǎn)合不上或粘連,運(yùn)行極不穩(wěn)定。由此造成的抱閘打不開(kāi)而將閘皮、閘瓦磨壞或?qū)⒈чl線(xiàn)圈燒毀,而且故障發(fā)生后的排查困難,更換抱閘、接觸器的時(shí)間長(zhǎng),對(duì)高爐安全順行造成極大危害。經(jīng)過(guò)分析總結(jié),決定用西門(mén)子SIMOREG6RA70全數(shù)字直流調(diào)速裝置替換原有接觸器對(duì)抱閘系統(tǒng)進(jìn)行控制。16裝置及硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)西門(mén)子SIMOREG6RA70直流調(diào)速裝置為三相交流電源直接供電的全數(shù)字控制裝置,用于給可調(diào)速直流電機(jī)電樞和勵(lì)磁供電,裝置額定電流范圍為15～2200A,并可通過(guò)并聯(lián)SIMOREG整流裝置進(jìn)行擴(kuò)展。該裝置體積小,結(jié)構(gòu)緊湊。裝置的門(mén)內(nèi)裝有1個(gè)電子箱,箱內(nèi)裝入調(diào)節(jié)板及用于技術(shù)擴(kuò)展和串行接口的附加板。外部信號(hào)的連接(開(kāi)關(guān)量輸入/輸出,模擬量輸入/輸出)通過(guò)插接端子排實(shí)現(xiàn)。裝置軟件存放在快閃EEP-ROM中,使用基本裝置的串行接口可以方便地使軟件升級(jí)。2臺(tái)高效能的微處理器(C163和C167)承擔(dān)電樞和勵(lì)磁回路所有的調(diào)節(jié)和傳動(dòng)控制功能。調(diào)節(jié)功能在軟件中通過(guò)參數(shù)構(gòu)成的程序模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。裝置本身帶有參數(shù)設(shè)定單元,不需要其他任何附加設(shè)備即可完成參數(shù)的設(shè)定。所有的控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視及附加功能都由微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部軟件帶有4種智能優(yōu)化功能,可自動(dòng)測(cè)取、優(yōu)化參數(shù)。6RA70本身具有147種F代碼故障和128種報(bào)警保護(hù)功能,主要典型故障保護(hù)有:通訊故障、過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)速、欠磁、測(cè)速反饋故障、堵轉(zhuǎn)、電機(jī)過(guò)熱、過(guò)載、硬件損壞等。故障分類(lèi)清楚,提示明晰,便于故障的診斷和處理。2電磁式冷凝器內(nèi)結(jié)構(gòu)電路主卷?yè)P(yáng)抱閘采用的是電磁式制動(dòng)器,屬于常閉型設(shè)計(jì),即無(wú)電流通過(guò)時(shí),其軸處于制動(dòng)狀態(tài),制動(dòng)器的制動(dòng)力矩由摩擦力產(chǎn)生,并且能在干式狀態(tài)下工作,當(dāng)接通直流電時(shí),制動(dòng)器即松開(kāi)。電磁式制動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。當(dāng)制動(dòng)時(shí)(即斷電時(shí)),經(jīng)由滑鍵安裝于軸套上的轉(zhuǎn)子通過(guò)銜鐵盤(pán)被彈簧壓向反磨擦面,從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩。此時(shí),在銜鐵盤(pán)與定子之間會(huì)產(chǎn)生1個(gè)氣隙S。當(dāng)放松制動(dòng)時(shí)定子線(xiàn)圈被通以直流電,所產(chǎn)生的磁場(chǎng)使銜鐵盤(pán)壓縮彈簧被定子吸附,此時(shí)轉(zhuǎn)子被松開(kāi),制動(dòng)解除。3直流減速裝置主卷?yè)P(yáng)抱閘控制系統(tǒng)由3臺(tái)西門(mén)子SIMO-REG6RA70直流調(diào)速裝置(兩用一備)和2臺(tái)電磁式制動(dòng)器組成,1號(hào)直流調(diào)速裝置控制南臺(tái)電機(jī)制動(dòng)器,2號(hào)直流調(diào)速裝置控制北臺(tái)電機(jī)制動(dòng)器。當(dāng)1號(hào)或者2號(hào)直流調(diào)速裝置出現(xiàn)故障時(shí),通過(guò)倒換開(kāi)關(guān),啟用3號(hào)直流調(diào)速裝置。正常使用時(shí),由西門(mén)子S7-300PLC向直流調(diào)速裝置發(fā)出指令,通過(guò)直流調(diào)速裝置來(lái)控制抱閘的分合?？刂葡到y(tǒng)流程如圖2所示。3.1門(mén)觸發(fā)控制系統(tǒng)的硬件配置主卷?yè)P(yáng)抱閘控制系統(tǒng)主回路如圖3所示。PLC與直流調(diào)速裝置端子連接圖如圖4所示。3.26裝置的參數(shù)化構(gòu)造6RA70直流調(diào)速裝置除了根據(jù)實(shí)際需要合理選型外,就是使用DriveMonitor對(duì)其參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置,經(jīng)過(guò)參數(shù)化步驟,便可激活裝置功能。3.2.1計(jì)算設(shè)備在k0103中的電特性參數(shù)1)抱閘給定流程。4級(jí)主開(kāi)關(guān)給定:抱閘打開(kāi)指令經(jīng)由控制端子37,即開(kāi)關(guān)量B0012輸入到整流裝置。一路連接到4級(jí)主開(kāi)關(guān)給定的開(kāi)關(guān)U660,設(shè)定U665=110%、U666=110%、U667=110%。另一路經(jīng)過(guò)延時(shí)接通(激活U952.40延時(shí)功能塊,U440=B0012,類(lèi)型U442=0,延時(shí)時(shí)間U441=0.82s),其輸出B9850也被連接到4級(jí)主開(kāi)關(guān)給定的選擇開(kāi)關(guān)U664,它將U668=12%作為給定值,輸出K0510。未選擇爬行給定:爬行給定接入的源P440=0、P441=0、P442=0,給定值P443=K0510直接傳遞到K0206。給定值處理:給定值P644=K0206經(jīng)過(guò)雙向限幅、附加給定綜合、比例調(diào)節(jié)等給定值處理后傳遞到K0193。該功能塊中其余參數(shù)按出廠(chǎng)值給定。斜坡函數(shù)發(fā)生器:當(dāng)控制字1的4位為高電平時(shí),K0193經(jīng)斜坡函數(shù)發(fā)生器傳遞到K0190。預(yù)留強(qiáng)磁余量設(shè)定P300=150%,預(yù)留退磁給定設(shè)定P301=-5%,盡快建立吸合力矩設(shè)定P303=0,適當(dāng)?shù)碾娏飨陆敌甭时苊怆娏鬟^(guò)沖設(shè)定P304=0.5s。速度調(diào)節(jié)器:P620=K0165=P625-P626。P625連接到斜坡函數(shù)發(fā)生器的輸出K0190;P626連接到內(nèi)部電樞實(shí)際電流值K0117。二者差值并沒(méi)有經(jīng)過(guò)速度調(diào)節(jié)器的比例積分,而是直接連接到電流限幅。電流限幅:P601.03=K0165,經(jīng)過(guò)限幅,直接輸出K0120。這樣連接的結(jié)果是跳過(guò)速度調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)矩限幅、速度限幅幾個(gè)環(huán)節(jié)。電樞電流閉環(huán)控制:K0120跳過(guò)齒輪平滑處理直接連接到P601.05,進(jìn)行電樞電流閉環(huán)控制,設(shè)定P153=0(電樞預(yù)控制禁止),輸出K0102。電樞觸發(fā)單元:觸發(fā)單元輸入的源P600.01=K0102,經(jīng)過(guò)電網(wǎng)頻率矯正,輸出觸發(fā)脈沖,控制門(mén)級(jí)電路的導(dǎo)通角。實(shí)際上,K0120直接連接到電樞電流控制器,并且以電流實(shí)際值K0117作為反饋值,因此給定值就是電流值。按照整流裝置的能力,抱閘強(qiáng)磁電流可以給到40A,是現(xiàn)在33A的1.2倍。2)復(fù)位給定流程。復(fù)位指令經(jīng)由控制端子36,即開(kāi)關(guān)量B0010輸入,P665.01連接到B0010,控制字1的7位連接到P665.01,當(dāng)高電平來(lái)時(shí),復(fù)位。3)運(yùn)行給定流程。運(yùn)行指令經(jīng)由控制端子38,即開(kāi)關(guān)量B0014輸入,P654.01連接到B0014。選擇P445=0,運(yùn)行指令(控制字1的0位)由端子37來(lái)的信號(hào)和B0014通過(guò)與門(mén)生成,當(dāng)輸出是高電平時(shí),運(yùn)行。3.2.2k953接口電路1)運(yùn)行狀態(tài)輸出。設(shè)定U099.01=85%、U099.02=8%、U099.03=12%,U099.01連接到K9501,U099.02連接到K9502,U099.03連接到K9503。激活U950.65限幅器功能塊。K9501連接到U175.02,上限設(shè)為K0117,下限設(shè)為0。當(dāng)K9501超出上限時(shí),輸出B9150;當(dāng)K9501超出下限時(shí),輸出B9151;當(dāng)K9501介于0到K0117之間時(shí),輸出K9167。激活U952.15RS觸發(fā)器功能塊。B9510連接到U415.01,設(shè)定U415.02=B0013(控制端子37的狀態(tài)取反),輸出B9550。K9502經(jīng)過(guò)U950.66限幅器功能塊進(jìn)行連接,當(dāng)K9502超出上限時(shí),輸出B9152;K9503經(jīng)過(guò)U950.67限幅器功能塊進(jìn)行連接,當(dāng)K9503超出下限時(shí),輸出B9155。U950.66和U950.67這兩個(gè)限幅器功能塊的上下限分別為K0117和0。激活U951.20三輸入與門(mén)功能塊。設(shè)定U320.01=B9550,U320.02=B9152,U320.03=B9155,輸出B9350。P771連接到B9350,P771為輸出端子46的輸入源。當(dāng)高電平來(lái)時(shí),向PLC返回運(yùn)行信號(hào)。2)準(zhǔn)備好狀態(tài)輸出。設(shè)定P772=B0107(狀態(tài)字1的3位狀態(tài)取反),P772為輸出端子48的輸入源,狀態(tài)字1的3位為低電平時(shí)無(wú)故障。3.3其他費(fèi)用的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)抱