高爐主卷?yè)P(yáng)變頻調(diào)速系統(tǒng)的改進(jìn)

高爐主卷?yè)P(yáng)變頻調(diào)速系統(tǒng)的改進(jìn)

1改造全數(shù)字交流交流變槳恒轉(zhuǎn)速控制2001年，該大型為此項(xiàng)目進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，容量從1386m3擴(kuò)展到2200m3。由于空間限制，通用域名格式仍然是雙鎖上的原始所有者，但原始所有者的格式記錄系統(tǒng)仍在重建中，直到將其取代，該系統(tǒng)由多功能數(shù)字交流控制系統(tǒng)取代。一高爐主卷?yè)P(yáng)傳動(dòng)控制系統(tǒng)在大修前一直采用的是前蘇聯(lián)的F—D發(fā)電機(jī)組,盡管上世紀(jì)九十年代對(duì)該機(jī)組模擬勵(lì)磁裝置進(jìn)行了改進(jìn)(采用MENTOR全數(shù)字裝置控制勵(lì)磁),但該F—D發(fā)電機(jī)組裝置聯(lián)鎖環(huán)節(jié)多,繼電器維護(hù)量大,調(diào)速性能差,故障率比較高,且料車走行速度慢,可靠性差等缺點(diǎn)決定了其不能滿足一高爐大修后主卷?yè)P(yáng)傳動(dòng)的工藝需要。而變頻調(diào)速性能優(yōu)越,調(diào)速范圍大,平滑性高,低速特性較硬,在V/f一定的情況下,可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,并保持過(guò)載能力不變。因此,此次一高爐大修主卷?yè)P(yáng)采用SIEMENS公司的6SE71全數(shù)字交流變頻調(diào)速裝置。2數(shù)字通信頻率調(diào)整系統(tǒng)2.1卷?yè)P(yáng)交流變奏主從方式交流電機(jī)變頻調(diào)速采用的是交流電機(jī)磁場(chǎng)定向矢量控制理論。矢量控制即磁場(chǎng)定向閉環(huán)控制理論是1970年左右德國(guó)BLASCHKE等人提出的,該理論經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)成為一種成熟的交流調(diào)速控制方式,它能廣泛應(yīng)用于高動(dòng)態(tài)性能傳動(dòng)系統(tǒng)的頻率控制、轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制,使交流電機(jī)的調(diào)速性能達(dá)到并超過(guò)了直流電機(jī)的調(diào)速性能。矢量控制能準(zhǔn)確地推斷和調(diào)節(jié)磁通電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量。主從方式就是矢量控制方式的一種應(yīng)用。一高爐主卷?yè)P(yáng)變頻裝置采用SIEMENS公司全數(shù)字原裝變頻柜(6SE7138-5HG624BA0-Z-94800KW/AC690V/860A),兩用一備的方案,運(yùn)行中的兩臺(tái)6SE71變頻柜分別給兩臺(tái)變頻電機(jī)供電,通過(guò)機(jī)械減速機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)卷筒,正常生產(chǎn)時(shí),兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)按速度曲線工作,停車靠電氣制動(dòng)和機(jī)械抱閘。變頻柜與電機(jī)單線圖如圖1所示:SIEMENS的6SE71變頻柜控制軟件共有兩種控制方式:開環(huán)V/f特性控制方式,速度閉環(huán)主從控制方式(主機(jī)采用速度閉環(huán)控制方式,從機(jī)采用力矩閉環(huán)控制方式)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試情況來(lái)看,當(dāng)采用V/f控制方式時(shí),主卷?yè)P(yáng)電機(jī)的低頻特性很差,尤其是頻率為10Hz左右時(shí),低頻震蕩特別明顯,而主卷?yè)P(yáng)又需要在這個(gè)頻率段運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間,因此,V/f控制方式不能滿足一高爐主卷?yè)P(yáng)的速度精度要求,當(dāng)采用速度閉環(huán)主從控制方式時(shí),此時(shí)的主卷?yè)P(yáng)調(diào)速性能超過(guò)了2、3、4高爐的全數(shù)字直流調(diào)速性能,結(jié)合變頻柜和電機(jī)單線圖,決定主卷?yè)P(yáng)只允許采用以下三種工作方式:1#柜主機(jī)/2#柜從機(jī),2#柜主機(jī)/3#柜從機(jī)和l#柜主機(jī)/3#柜從機(jī)。2.2高爐主卷?yè)P(yáng)速度檢測(cè)編碼一高爐主卷?yè)P(yáng)速度檢測(cè)編碼器選用美國(guó)LAKESHORE公司的MHl024-1K2S01,它采用磁電式工作原理,旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生1024個(gè)脈沖,工作電源為直流15V,具有很強(qiáng)的抗震動(dòng)和防塵性能。一高爐主卷?yè)P(yáng)速度檢測(cè)編碼器共3臺(tái),其中兩臺(tái)用于變頻柜的速度反饋,分別安裝在南北電機(jī)的非負(fù)荷端,南電機(jī)上的編碼器信號(hào)給1#變頻柜,北電機(jī)上的編碼器信號(hào)給2#、3#變頻柜,從而使3#變頻器獲得與1#、2#變頻器相同的控制特性,該速度編碼器的15V電源由2#、3#變頻器通過(guò)二極管隔離后并聯(lián)供電,保證在2#、3#變頻器只投用一個(gè)時(shí)仍能正常工作,剩下的一臺(tái)用于PLC檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速和料車上行距離。該編碼器為空心軸式,使編碼器的安裝變得非常簡(jiǎn)單,這種速度編碼器與電機(jī)非負(fù)荷段出軸連接具有高同心度精度,這為以后高爐主卷?yè)P(yáng)增加速度編碼器用于淘汰前蘇聯(lián)留下的凸輪式開閉器提供了一種解決方案。2.3基于simovis軟件的主卷?yè)P(yáng)參數(shù)讀取軟件SIEMENS公司的變頻器6SE71的軟件參數(shù)設(shè)定可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn),一種是由人工通過(guò)PMU操作面板進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、修改以及調(diào)試,當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)很小時(shí),此種操作方式簡(jiǎn)單易行,而一高爐主卷?yè)P(yáng)需要調(diào)整的參數(shù)上千個(gè),并且需要監(jiān)控一些參數(shù)的歷史和適時(shí)曲線,顯然這種PMU方式不能滿足主卷?yè)P(yáng)的需要,另一種就是通過(guò)PC機(jī)上的SIMOVIS軟件對(duì)6SE71里的參數(shù)進(jìn)行讀寫。一高爐主卷?yè)P(yáng)采用版本V5.3的SIMOVIS軟件以表格的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)組的讀寫、過(guò)程數(shù)據(jù)的操作、故障的診斷以及圖形曲線的記憶。利用SIMOⅥS軟件的這些功能,我們可以非常容易地分析和處理主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)中比較難判斷的交流電壓過(guò)壓欠壓故障、直流電壓過(guò)壓欠壓故障、過(guò)電流故障、激磁電流分量過(guò)低故障、電機(jī)堵轉(zhuǎn)故障、變頻器溫度高故障、缺相故障、電子板電壓故障、測(cè)速編碼器故障、速度變化率過(guò)大故障、接地故障以及錯(cuò)相保護(hù)程序等一些故障。2.4高爐主卷?yè)P(yáng)安全保護(hù)與抱閘控制根據(jù)煉鐵廠幾十年的經(jīng)驗(yàn),直接影響主卷?yè)P(yáng)行車安全的就是主卷?yè)P(yáng)的啟動(dòng)和停車,這兩個(gè)問(wèn)題如果不處理好,輕則造成主卷?yè)P(yáng)超極限,重則造成主卷?yè)P(yáng)“上天”,甚至破壞料車及軌道鋼結(jié)構(gòu)。為了避免這類設(shè)備事故的發(fā)生,煉鐵廠的技術(shù)人員認(rèn)真分析和總結(jié)了以前主卷?yè)P(yáng)事故產(chǎn)生的原因,在一高爐主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)中采取了一系列安全保護(hù)措施,如主卷?yè)P(yáng)啟動(dòng)時(shí)的建張、閘應(yīng)答,走車過(guò)程中的高速保護(hù),停車時(shí)的先電氣制動(dòng)然后機(jī)械抱閘制動(dòng)等(整個(gè)過(guò)程如圖2所示)。抱閘控制是專門為卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)在開閘之前,電機(jī)必須產(chǎn)生一定的提升力矩,防止開閘時(shí)重車“坐底”,輕車“上天”。一高爐主卷?yè)P(yáng)大修前是采用力矩(電流)繼電器來(lái)控制抱閘開落。6SE71的抱閘控制,在軟件中設(shè)置了一個(gè)開閘力矩參數(shù),可以提供電機(jī)開閘時(shí)的力矩給定,當(dāng)電機(jī)力矩達(dá)到設(shè)定力矩時(shí),6SE71發(fā)出允許開閘指令,系統(tǒng)開閘,延時(shí)2s后,系統(tǒng)檢測(cè)抱閘是否打開。2.5西車采用“高/中車階段”,高/中車工況下正確使用速度檢查關(guān)系交流傳動(dòng)系統(tǒng)與槽下PLC的通訊方式采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊方式,主要包括:東/西車低速,高/中速度選擇,穿繩速度選擇,速度檢查信號(hào),傳動(dòng)系統(tǒng)故障,故障復(fù)位,緊急停車,傳動(dòng)系統(tǒng)就緒等信號(hào)。變頻器與PLC的信號(hào)連接如圖3所示。2.6根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證一高爐進(jìn)行串罐無(wú)料鐘爐頂改造后,盡管料車在整個(gè)斜橋上的實(shí)際走行長(zhǎng)度由原來(lái)的79.4m增加到85.5m,但高爐生產(chǎn)工藝要求料車在整個(gè)斜橋上的走行時(shí)間由原來(lái)的44min減少到39min,因此,煉鐵廠的技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試情況對(duì)一高爐主卷?yè)P(yáng)速度曲線的設(shè)計(jì)作了修改,見圖4。這樣既保證了行車安全,又滿足了生產(chǎn)工藝需要。3高爐主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)通過(guò)煉鐵廠工程技術(shù)人員的努力,一高爐改造性大修主卷?yè)P(yáng)調(diào)試于2001年2月結(jié)束,為一高爐于2001年5月19日的順利投產(chǎn)提供了保障。為了進(jìn)一步完善主卷?yè)P(yáng)控制系統(tǒng),在一高爐生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行了精調(diào),一高爐投產(chǎn)后一個(gè)月之內(nèi)連續(xù)三天利用系數(shù)超過(guò)2.0,這與主卷?yè)P(yáng)強(qiáng)大的上料能力是分不開的。到目前為止,一高爐主卷?yè)P(yáng)已經(jīng)連續(xù)安全生產(chǎn)運(yùn)行25個(gè)月而無(wú)一次設(shè)備事故,并且整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的特性沒有一點(diǎn)變化