變頻調(diào)速在卷揚(yáng)上料系統(tǒng)中的應(yīng)用

變頻調(diào)速在卷揚(yáng)上料系統(tǒng)中的應(yīng)用

1特性及工作原理頻速通信是通過改變電機(jī)定居器的頻率來實(shí)現(xiàn)頻帶通量的目的。我們知道,交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為:n=60f(1-s)/p式中:n-異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速;f-異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率;s-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率;p-電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)由式可知,轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比,只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,當(dāng)頻率f在0~50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻調(diào)速就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源電壓和頻率來實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。變頻器是一種將電壓、頻率固定的交流電變成電壓、頻率可調(diào)的交流電的電氣設(shè)備,它的工作原理是把電源(380V、50Hz)通過整流器變成平滑直流,然后利用半導(dǎo)體器件組成的三相逆變器,將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電,即AC-DC-AC(交-直-交)變頻方式,由于采用微處理器編程的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)方法,使輸出波形近似正弦波,用于驅(qū)動(dòng)異步電機(jī),實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級(jí)調(diào)速。因此變頻器是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。它具有以下特點(diǎn):(1)變頻器的頻率可連續(xù)調(diào)節(jié),分段預(yù)置,調(diào)速范圍比較廣可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)無級(jí)調(diào)速。(2)具有恒轉(zhuǎn)矩輸出和大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩系統(tǒng),帶負(fù)載能力強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)。(3)電流沖擊小,加、減速過程平滑,大大減輕了機(jī)械沖擊的強(qiáng)度。卷揚(yáng)上料系統(tǒng)的主要過程是:各種原料經(jīng)過槽下料后放入中間料斗,料車到料坑后,中間料斗把料放入料車,中間料斗閘門關(guān)到位并且爐頂準(zhǔn)備好后,料車啟動(dòng),經(jīng)過加速-勻速(高速)-減速1-減速2-停車,到達(dá)爐頂。料車運(yùn)行速度如圖1所示。西門子6SE70矢量控制型變頻器的通過兩個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)可以確定變頻器需要變換的頻率。設(shè)定變頻器的參數(shù)就可以輸出系統(tǒng)想要的頻率。這樣料車就可以按照預(yù)定的速度在軌道上運(yùn)動(dòng)。2系統(tǒng)組成2.1裝爐料上升上料系統(tǒng)由一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)拖動(dòng)兩臺(tái)料車,料車位于軌道斜面上,工作過程中,當(dāng)裝滿爐料的料車上升時(shí),空料車下行,空車重量相當(dāng)于一個(gè)平衡錘,平衡了重料車的自重。兩料車交替上料,即其中一臺(tái)料車載料上行,另一臺(tái)為空車下行,整個(gè)運(yùn)行過程中電機(jī)始終處于負(fù)載狀態(tài)。2.2電源切換方案高爐主卷揚(yáng)是高爐生產(chǎn)的核心設(shè)備,考慮到卷揚(yáng)運(yùn)行的安全性和可靠性,故選用具有恒轉(zhuǎn)矩控制功能型的西門子6SE70系列矢量控制型變頻器。變頻器容量根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率(160KW)及卷揚(yáng)提升特性選用容量為315KW的6SE7036變頻器。供電裝置的工作方式選用一備一用方案采用雙路電源,兩套6SE7036變頻器,變頻器采用能耗制動(dòng)方式完成卷揚(yáng)的制動(dòng),配置了制動(dòng)單元和相應(yīng)的制動(dòng)電阻。兩路電源和變頻器可以自動(dòng)切換,如圖2所示,1KM-4KM為變頻器的電源切換接觸器,5KM、6KM為抱閘電機(jī)和主電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)的電源切換接觸器。當(dāng)一路電源或變頻器出現(xiàn)失電或故障時(shí),通過轉(zhuǎn)換開關(guān)1SA切換至另一路電源或變頻器,控制回路如圖3所示。2.3plc和sse60控制系統(tǒng)高爐上料控制系統(tǒng)利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)將PLC系統(tǒng)與變頻器系統(tǒng)緊密結(jié)合在一起,實(shí)現(xiàn)PLC與變頻器控制的統(tǒng)一。系統(tǒng)由一臺(tái)S7-400的PLC做主站,6SE70變頻器、主令控制器用控制電纜傳輸。卷揚(yáng)低速軸同軸安裝絕對(duì)值編碼器通過PROFIBUS與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,通訊介質(zhì)采用雙絞帶屏蔽的銅芯電纜。操作指令由WINCC人機(jī)界面發(fā)送到PLC?？刂葡到y(tǒng)組成如圖4所示,3系統(tǒng)工作原則3.1停車控制和控制方式料車1在料坑底部(料車2在頂部),待料裝好后,下料電動(dòng)閘門閉合后,由PLC發(fā)出運(yùn)行命令給變頻器,6SE70變頻器在接到開車命令后系統(tǒng)解封,通過6SE70系統(tǒng)中的抱閘控制功能,當(dāng)達(dá)到設(shè)定的啟動(dòng)力矩電流限幅后,即當(dāng)變頻器輸出電流達(dá)到60-80%Ie時(shí),6SE70變頻器輸出信號(hào)至PLC,PLC控制抱閘延時(shí)打開,實(shí)現(xiàn)料車的平穩(wěn)啟動(dòng)。當(dāng)料車啟動(dòng)運(yùn)行后,料車開始由0Hz進(jìn)行加速至50Hz。待爐頂另一料車2退出分歧軌道后,當(dāng)上行料車1運(yùn)行至接近爐頂時(shí),由主令控制器發(fā)出減速1信號(hào)給PLC,由PLC控制6SE70變頻器使料車由50Hz減速至30Hz中速運(yùn)行。當(dāng)上行料車1進(jìn)入分歧軌道前,主令控制器發(fā)出減速2的命令,使料車由30Hz減速至10Hz進(jìn)行低速運(yùn)行,在此過程中,PLC通過安裝在卷揚(yáng)同軸位置的絕對(duì)值編碼器對(duì)料車運(yùn)行速度和位置進(jìn)行監(jiān)控,并根據(jù)料車在此點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行速度作出比較判斷,保證料車的位置和速度在設(shè)定范圍內(nèi)運(yùn)行。料車1運(yùn)行至爐頂停車點(diǎn)位置時(shí),主令控制器發(fā)出停車命令,由PLC控制6SE70變器封鎖輸出,同時(shí)控制抱閘閉合,料車l送料完畢。此時(shí)料車1的停車位置應(yīng)是工藝要求的角度,即能將料車內(nèi)的爐料倒凈而又不撞極限彈簧。6SE70變頻器電氣原理圖如圖5所示。3.2防止卷揚(yáng)主令控制器失靈3.2.1系統(tǒng)選用兩套無機(jī)械觸點(diǎn)的電子主令控制器,一用一備,料車位置通過電子主令控制器傳送至PLC。并在卷揚(yáng)同軸位置安裝一只掛在PROFBUSDP網(wǎng)上的絕對(duì)值編碼器,上位PLC讀取編碼器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),通過計(jì)算設(shè)定為極限保護(hù)點(diǎn),以防止主令控制器失靈時(shí)的最后保護(hù),防止料車“沖頂”事故的發(fā)生。3.2.2編碼器另一個(gè)重要功能是測定料車的實(shí)時(shí)速度,通過主令控制器的配合,完成對(duì)料車的超速保護(hù)、低速檢查,反向保護(hù)。3.3設(shè)置頻率參數(shù)根據(jù)高爐生產(chǎn)工藝設(shè)備要求及變頻器電氣原理圖,6SE70變頻器參數(shù)設(shè)定如表:4基于s1鋼管系統(tǒng)可靠性的高爐自動(dòng)控制略陽鋼鐵有限責(zé)任公司煉鐵分廠1號(hào)、2號(hào)高爐分別在2005年、2008年大修改造工程中對(duì)高爐主卷揚(yáng)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)。改變了過去傳統(tǒng)控制方式存在的故障率高、精確度差、調(diào)整費(fèi)時(shí)、不適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)需要等等弊端,實(shí)現(xiàn)了高爐生產(chǎn)全過程自動(dòng)控制,并通過采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)以及穩(wěn)定的PLC控制系統(tǒng)大大提高了高爐生產(chǎn)最重要環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。自系統(tǒng)投入運(yùn)行以來,一直穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)高爐穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn),降低成本,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度起著重要作用,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。6SE70變頻器參數(shù)設(shè)置好以后,