高爐主卷揚變頻調(diào)速系統(tǒng)的改進

高爐主卷揚變頻調(diào)速系統(tǒng)的改進

1改造全數(shù)字交流交流變槳恒轉(zhuǎn)速控制2001年，該大型為此項目進行了重新設(shè)計，容量從1386m3擴展到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。一高爐主卷揚傳動控制系統(tǒng)在大修前一直采用的是前蘇聯(lián)的F—D發(fā)電機組,盡管上世紀九十年代對該機組模擬勵磁裝置進行了改進(采用MENTOR全數(shù)字裝置控制勵磁),但該F—D發(fā)電機組裝置聯(lián)鎖環(huán)節(jié)多,繼電器維護量大,調(diào)速性能差,故障率比較高,且料車走行速度慢,可靠性差等缺點決定了其不能滿足一高爐大修后主卷揚傳動的工藝需要。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,可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,并保持過載能力不變。因此,此次一高爐大修主卷揚采用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卷揚交流變奏主從方式交流電機變頻調(diào)速采用的是交流電機磁場定向矢量控制理論。矢量控制即磁場定向閉環(huán)控制理論是1970年左右德國BLASCHKE等人提出的,該理論經(jīng)過近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)用于高動態(tài)性能傳動系統(tǒng)的頻率控制、轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制,使交流電機的調(diào)速性能達到并超過了直流電機的調(diào)速性能。矢量控制能準確地推斷和調(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。一高爐主卷揚變頻裝置采用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,運行中的兩臺6SE71變頻柜分別給兩臺變頻電機供電,通過機械減速機并聯(lián)驅(qū)動卷筒,正常生產(chǎn)時,兩臺電動機同時按速度曲線工作,停車靠電氣制動和機械抱閘。變頻柜與電機單線圖如圖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(主機采用速度閉環(huán)控制方式,從機采用力矩閉環(huán)控制方式)。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試情況來看,當采用V/f控制方式時,主卷揚電機的低頻特性很差,尤其是頻率為10Hz左右時,低頻震蕩特別明顯,而主卷揚又需要在這個頻率段運行很長時間,因此,V/f控制方式不能滿足一高爐主卷揚的速度精度要求,當采用速度閉環(huán)主從控制方式時,此時的主卷揚調(diào)速性能超過了2、3、4高爐的全數(shù)字直流調(diào)速性能,結(jié)合變頻柜和電機單線圖,決定主卷揚只允許采用以下三種工作方式:1#柜主機/2#柜從機,2#柜主機/3#柜從機和l#柜主機/3#柜從機。2.2高爐主卷揚速度檢測編碼一高爐主卷揚速度檢測編碼器選用美國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個脈沖,工作電源為直流15V,具有很強的抗震動和防塵性能。一高爐主卷揚速度檢測編碼器共3臺,其中兩臺用于變頻柜的速度反饋,分別安裝在南北電機的非負荷端,南電機上的編碼器信號給1#變頻柜,北電機上的編碼器信號給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#變頻器通過二極管隔離后并聯(lián)供電,保證在2#、3#變頻器只投用一個時仍能正常工作,剩下的一臺用于PLC檢測電機轉(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單,這種速度編碼器與電機非負荷段出軸連接具有高同心度精度,這為以后高爐主卷揚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軟件的主卷揚參數(shù)讀取軟件SIEMENS公司的變頻器6SE71的軟件參數(shù)設(shè)定可以通過兩種方式實現(xiàn),一種是由人工通過PMU操作面板進行參數(shù)設(shè)定、修改以及調(diào)試,當傳動系統(tǒng)很小時,此種操作方式簡單易行,而一高爐主卷揚需要調(diào)整的參數(shù)上千個,并且需要監(jiān)控一些參數(shù)的歷史和適時曲線,顯然這種PMU方式不能滿足主卷揚的需要,另一種就是通過PC機上的SIMOVIS軟件對6SE71里的參數(shù)進行讀寫。一高爐主卷揚采用版本V5.3的SIMOVIS軟件以表格的形式實現(xiàn)對參數(shù)組的讀寫、過程數(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揚系統(tǒng)中比較難判斷的交流電壓過壓欠壓故障、直流電壓過壓欠壓故障、過電流故障、激磁電流分量過低故障、電機堵轉(zhuǎn)故障、變頻器溫度高故障、缺相故障、電子板電壓故障、測速編碼器故障、速度變化率過大故障、接地故障以及錯相保護程序等一些故障。2.4高爐主卷揚安全保護與抱閘控制根據(jù)煉鐵廠幾十年的經(jīng)驗,直接影響主卷揚行車安全的就是主卷揚的啟動和停車,這兩個問題如果不處理好,輕則造成主卷揚超極限,重則造成主卷揚“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)人員認真分析和總結(jié)了以前主卷揚事故產(chǎn)生的原因,在一高爐主卷揚系統(tǒng)中采取了一系列安全保護措施,如主卷揚啟動時的建張、閘應(yīng)答,走車過程中的高速保護,停車時的先電氣制動然后機械抱閘制動等(整個過程如圖2所示)。抱閘控制是專門為卷揚系統(tǒng)設(shè)計的。卷揚系統(tǒng)在開閘之前,電機必須產(chǎn)生一定的提升力矩,防止開閘時重車“坐底”,輕車“上天”。一高爐主卷揚大修前是采用力矩(電流)繼電器來控制抱閘開落。6SE71的抱閘控制,在軟件中設(shè)置了一個開閘力矩參數(shù),可以提供電機開閘時的力矩給定,當電機力矩達到設(shè)定力矩時,6SE71發(fā)出允許開閘指令,系統(tǒng)開閘,延時2s后,系統(tǒng)檢測抱閘是否打開。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)系交流傳動系統(tǒng)與槽下PLC的通訊方式采用點對點的通訊方式,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,傳動系統(tǒng)故障,故障復(fù)位,緊急停車,傳動系統(tǒng)就緒等信號。變頻器與PLC的信號連接如圖3所示。2.6根據(jù)現(xiàn)場驗證一高爐進行串罐無料鐘爐頂改造后,盡管料車在整個斜橋上的實際走行長度由原來的79.4m增加到85.5m,但高爐生產(chǎn)工藝要求料車在整個斜橋上的走行時間由原來的44min減少到39min,因此,煉鐵廠的技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試情況對一高爐主卷揚速度曲線的設(shè)計作了修改,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高爐主卷揚系統(tǒng)通過煉鐵廠工程技術(shù)人員的努力,一高爐改造性大修主卷揚調(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。為了進一步完善主卷揚控制系統(tǒng),在一高爐生產(chǎn)過程中對部分參數(shù)進行了精調(diào),一高爐投產(chǎn)后一個月之內(nèi)連續(xù)三天利用系數(shù)超過2.0,這與主卷揚強大的上料能力是分不開的。到目前為止,一高爐主卷揚已經(jīng)連續(xù)安全生產(chǎn)運行25個月而無一次設(shè)備事故,并且整個傳動系統(tǒng)的特性沒有一點變化