基于變頻調(diào)速技術(shù)的高爐主卷揚(yáng)機(jī)電氣傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于變頻調(diào)速技術(shù)的高爐主卷揚(yáng)機(jī)電氣傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、交流電氣傳動近年來，高頻驅(qū)動器的出現(xiàn)，使高效能源通信技術(shù)成為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中重要因素的電氣傳動。根據(jù)高爐主卷揚(yáng)機(jī)電氣傳動的特點(diǎn),本設(shè)計(jì)采用交—直—交電流型的變頻器,應(yīng)用在昆鋼煉鐵廠煉鐵高爐主卷揚(yáng)機(jī)電氣傳動系統(tǒng)中,取得良好效果。二、停車條件復(fù)雜煉鐵4號高爐上料主卷揚(yáng)機(jī)的拖動采用的是繞線式交流異步電動機(jī),通過控制轉(zhuǎn)子繞組接入的多級附加電阻來增大電動機(jī)的轉(zhuǎn)差,使電動機(jī)的機(jī)械特性變軟,在起動和減速時達(dá)到調(diào)速的目的,再通過改變定子供電的相序,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的可逆運(yùn)行。高爐上料由兩臺料車交替完成。電動機(jī)拖動滾筒,通過滾筒上纏繞的鋼絲繩牽引兩臺料車交替從料槽里把原料送往爐頂。當(dāng)一臺料車位于料坑裝料時,另一臺料車則位于爐頂向爐內(nèi)卸料。料車裝料剛起動時電動機(jī)承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩最大,隨后料車低速行駛,很快能加速到額定轉(zhuǎn)速,然后穩(wěn)速駛?cè)胄逼露?。這一時段對轉(zhuǎn)速變化的要求不高。為了使料車停車時位置準(zhǔn)確,當(dāng)料車接近爐頂時,電動機(jī)開始制動減速,電動機(jī)以低速慢爬行,到爐頂點(diǎn)時電動機(jī)斷電,同時機(jī)械制動器抱閘制動,料車在爐頂向爐內(nèi)卸料。原高爐上料主卷揚(yáng)機(jī)的拖動采用繞線轉(zhuǎn)子交流異步電動機(jī),調(diào)速的方法具有控制簡單,易于實(shí)現(xiàn),但是在高爐上料傳動中,由于頻繁地可逆起停切換運(yùn)行,加速了對轉(zhuǎn)子集電環(huán)、電刷的磨損,使維護(hù)工作量加大,也帶來了附加電阻上的能量損耗,使功率因數(shù)降低,電動機(jī)的機(jī)械特性變軟;同時為了使電動機(jī)具有一定的起動轉(zhuǎn)矩,以及在低速運(yùn)行時有一定的機(jī)械特性硬度,串入的轉(zhuǎn)子附加電阻又不能太大。這樣,就造成電動機(jī)在起動和切換附加電阻時仍有較大的沖擊電流,而且低速運(yùn)行轉(zhuǎn)速也不是很低,使得料車鋼絲繩受拉伸沖擊而影響使用壽命;由于料車在停車時的速度仍然較高,加速了電動機(jī)機(jī)械制動器制動輪和摩擦片的磨損。另外,當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組串入了一確定的附加電阻后,對不同的負(fù)載,電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是不同的,對高爐上料來說,在料車容積一定的情況下,由于焦碳和燒結(jié)礦的比重不同,一車燒結(jié)礦通常是一車焦碳重量的3倍左右,使運(yùn)送燒結(jié)礦和焦碳時電動機(jī)在低速運(yùn)行的轉(zhuǎn)速不一樣,造成停車機(jī)械制動時料車的沖程不同。為了保證料車到達(dá)爐頂時停車位置的準(zhǔn)確,就需要分設(shè)重車和輕車的停車限位開關(guān),使限位開關(guān)機(jī)械調(diào)試繁瑣和電氣控制復(fù)雜。為了提高生產(chǎn)效率,減少能量損耗,改善高爐上料電氣傳動性能,昆鋼煉鐵廠引進(jìn)技術(shù),改造原電氣傳動系統(tǒng),把變頻調(diào)速技術(shù)運(yùn)用到煉鐵高爐主卷揚(yáng)機(jī)電氣傳動系統(tǒng)中。三、鐵路工程上料的頻效傳統(tǒng)1.異步電動機(jī)運(yùn)行電氣傳動系統(tǒng)中采用的是SIMOVERT-A變頻器,其主回路是交-直-交電流源型,無需外加其它設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)異步電動機(jī)的四象限運(yùn)行,制動能量回饋電網(wǎng),適用于頻繁快速起、制動,動態(tài)性能要求較高的場合。變頻器控制系統(tǒng)采用按磁場定向的負(fù)載角控制方式,恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍1:10(5～50HZ),具有電動機(jī)參數(shù)自識別、參數(shù)自適應(yīng),自動調(diào)節(jié)等功能。2.采集頻率對轉(zhuǎn)速的影響,使電機(jī)具備降低制犯罪時間,系統(tǒng)運(yùn)行通過頻率設(shè)置來保證轉(zhuǎn)速主卷揚(yáng)電動機(jī)電氣傳動屬恒轉(zhuǎn)矩頻繁可逆四象限運(yùn)行,重復(fù)性短期工作制,周期性起停加減速,主要是要求有足夠的起動轉(zhuǎn)矩和過載能力,對加減速時間盡管有要求,但一般不作為選擇變頻器容量的主要依據(jù)。一般通過核算電動機(jī)由變頻器驅(qū)動時的起動轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩,并以電流值作為選擇變頻器容量的依據(jù)。電動機(jī)由變頻電源驅(qū)動時,電動機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩,除受變頻器能夠提供的電流影響外,還受變頻器輸出頻率的影響。電動機(jī)以額定電流在低頻運(yùn)行時,轉(zhuǎn)矩會有所降低。因此,應(yīng)提高電動機(jī)在起動時的轉(zhuǎn)矩,可以通過變頻器的參數(shù)設(shè)定使轉(zhuǎn)矩適當(dāng)提升。在變頻器給出ON信號的同時,如果打開機(jī)械制動器,由于此時電動機(jī)還沒有建立起足夠的起動轉(zhuǎn)矩,會造成溜車現(xiàn)象。而在高爐主卷揚(yáng)機(jī)電氣傳動中,最嚴(yán)重的事故是料車出現(xiàn)溜車和掉軌現(xiàn)象,溜車嚴(yán)重時會造成一料車墩底,此時另一料車在爐頂彎軌上。因此,實(shí)際試車時,應(yīng)以料車超重裝料時反復(fù)調(diào)試,來設(shè)定變頻器起動時的頻率參數(shù)。待轉(zhuǎn)矩建立達(dá)一定值時,變頻器運(yùn)行繼電器得電,再打開機(jī)械制動器B,從而保證起動時不溜車。由于制動器打開時電動機(jī)轉(zhuǎn)子才開始運(yùn)轉(zhuǎn),為了防止變頻器過電流,應(yīng)對變頻器轉(zhuǎn)矩加以限制。當(dāng)出現(xiàn)料車在爐頂超極限時,變頻器能得到超極限信號,并封鎖變頻器,使機(jī)械制動器B抱閘,立即停車。料車在接近爐頂之前,變頻器接受到減速信號時,變頻器由50HZ按設(shè)定的下降速率,使電動機(jī)開始制動減速,以低速慢爬行,以設(shè)定的停車前爬行速度運(yùn)行,當(dāng)料車到達(dá)爐頂點(diǎn)時,變頻器給出OFF信號,電動機(jī)斷電,同時機(jī)械制動器抱閘制動,從而使料車準(zhǔn)確停車。另外,系統(tǒng)還設(shè)置有變頻故障停車、故障復(fù)位、操作臺急?？刂?需要緊急停車時,變頻器輸入主回路斷電,同時使故障繼電器得電,制動器控制機(jī)械制動器動作,使料車立即停車。四、轉(zhuǎn)子擺動時的機(jī)械特性在高爐上料的電氣傳動中,應(yīng)用變頻調(diào)速控制系統(tǒng),能夠較好地改善異步電動機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)的性能,可以較好地解決由于頻繁地可逆起停切換運(yùn)行對轉(zhuǎn)子集電環(huán)、電刷的磨損大、附加電阻上的能量損耗大、功率因數(shù)較低,電動機(jī)的機(jī)械特性變軟、電動機(jī)在起動和切換附加電阻時仍有較大的沖擊電流、調(diào)試繁瑣和維護(hù)困難等一系列問題。電動機(jī)采用變頻調(diào)速后,盡管在低頻起動運(yùn)行時電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會有所降低,但仍比轉(zhuǎn)子繞組中串電阻方式起動時的機(jī)械特性硬。根據(jù)需要可適當(dāng)?shù)丶尤朕D(zhuǎn)矩提升功能。在應(yīng)用中,只要注意機(jī)械制動器打開的時刻同最低運(yùn)行頻率及轉(zhuǎn)矩電流的建立相配合,則完全能夠勝任大起動轉(zhuǎn)矩的負(fù)載特性要求。起車平穩(wěn)無沖擊電流,停車準(zhǔn)確無沖程。機(jī)械設(shè)備和機(jī)械制動器的磨損小、鋼絲繩使用壽命延長,滾筒緊鋼絲繩工作的周期延長。線路行程開關(guān)由轉(zhuǎn)子繞組串電阻的7對減少了3對,簡化了控制,減少了對行程開關(guān)調(diào)試工作量,降低了成本。采用變頻調(diào)速時,由于加減速時間的延長使得比轉(zhuǎn)子繞組串電阻工作方式時間上增加約10%,但并不影響輸送原料的總節(jié)奏。采用變頻調(diào)速后,緩慢的起車和平穩(wěn)的停車,減少了對機(jī)械的沖擊;同時,通過對變頻器參數(shù)的設(shè)定,能自動檢測電動機(jī)定子給定頻率和轉(zhuǎn)子實(shí)際頻率之差,在可能出現(xiàn)溜車和掉軌現(xiàn)象之前,能夠在1～2S時