高爐主卷揚(yáng)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高爐主卷揚(yáng)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0主卷揚(yáng)電機(jī)和系統(tǒng)新鋼改造第二階段，1#和2#路橋從錳鐵轉(zhuǎn)變?yōu)榫珶掕T鐵。兩側(cè)的爐被拆除和重建，體積從255m3擴(kuò)大到350m3。高爐上料主卷揚(yáng)電機(jī)采用一用一備變頻器速度負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。速度無反饋取樣元件為增量型編碼器。主卷揚(yáng)工藝條件程序控制,由西門子S7-200小型PLC擔(dān)任。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)很有特色,穩(wěn)定性和可靠性都很高,技術(shù)上較先進(jìn),是一個(gè)較成熟的高爐主卷揚(yáng)調(diào)速控制系統(tǒng)。1a、b變壓器主回路原理圖如圖1所示。調(diào)速系統(tǒng)采用雙變頻器控制,在線備用,通過雙投刀開關(guān)進(jìn)行切換,保證不因變頻器故障影響高爐生產(chǎn)。主回路工作原理:380V電壓接AQA空氣斷路器上樁頭,空氣斷路器出線接進(jìn)線主接觸器AKA,AKA出線再接電抗器A2A1,A2A1出線再接到快熔AFU,AFU接到A變頻器進(jìn)線端R、S、T;B變頻器進(jìn)電順序與A變頻器相似;A變頻器出線接雙投刀開關(guān)的上樁頭,B變頻器出線接雙投刀開關(guān)的下樁頭;若使用A變頻器,雙投刀開關(guān)上投,這時(shí)B變頻器備用,若使用B變頻器,雙投刀開關(guān)下投,這時(shí)A變頻器備用。兩臺(tái)變頻器都設(shè)計(jì)了直流制動(dòng)單元,用于吸收制動(dòng)產(chǎn)生的再生電能,防止母線過壓。主回路元件選型見表1。2變壓器切換AZK與BZK變頻器有各自獨(dú)立的控制電路。輸入到兩臺(tái)變頻器小PLC的控制信號(hào)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行切換。每臺(tái)變頻器擁有一個(gè)單獨(dú)的配電柜。變頻器與控制元件都裝在變頻器柜內(nèi)。一臺(tái)變頻器完整的控制電路如圖2所示。2.1變壓器主卷揚(yáng)電機(jī)變頻器來自小PLC的輸入控制信號(hào):料車允許運(yùn)行、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、減速一、減速二,這些信號(hào)控制料車的起動(dòng)、減速、正反轉(zhuǎn)。另外,還有來自速度負(fù)反饋的編碼器輸入信號(hào)。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋編碼器采用德國依爾徹(Itra)增量型編碼器。編碼器工作電壓為+15V,通孔式法蘭安裝,防護(hù)等級(jí)IP54,3通道(A、B、Z),每轉(zhuǎn)1024個(gè)脈沖,長線驅(qū)動(dòng)。編碼器到變頻器有5根線:A、B、Z、+15V、0V。編碼器安裝在主卷揚(yáng)電機(jī)非負(fù)載端。編碼器孔套在電機(jī)軸上,法蘭固定在端蓋上。變頻器內(nèi)CPU電路通過計(jì)算編碼器脈沖數(shù),確定主卷揚(yáng)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速。變頻器輸出信號(hào):運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流值,均為模擬信號(hào)。開關(guān)量輸出信號(hào):X9端子排(4)(5)號(hào)端子、變頻器送電信號(hào)。只要變頻器送電,(4)(5)號(hào)端子內(nèi)部的常開點(diǎn)就會(huì)閉合。由于主卷揚(yáng)電機(jī)功率巨大,又工作在4個(gè)象限,所以,變頻器設(shè)計(jì)了制動(dòng)單元。制動(dòng)單元ZD串接在變頻器C、D端子。制動(dòng)電阻RZ串接在制動(dòng)單元C1、D1端子。RZ由3箱鎳鉻鐵合金電阻組成。每臺(tái)變頻器有一個(gè)制動(dòng)電阻柜。所有控制電纜都要用屏蔽電纜。變頻器到主卷揚(yáng)電機(jī)電纜采用帶屏蔽的變頻器專用電纜。為了減少變頻器到電機(jī)電纜長度,變頻器安裝在主卷揚(yáng)房。主卷揚(yáng)有電源柜1個(gè)、控制柜1個(gè)、變頻器柜2個(gè)、制動(dòng)電阻柜2個(gè),共計(jì)6個(gè)電氣柜。這6個(gè)電氣柜構(gòu)成了主卷揚(yáng)在線備用變頻器調(diào)速系統(tǒng)。2.2小plc輸入信號(hào)分析小PLCQ2.0、Q2.1、Q2.2、Q2.3、Q2.4分別給出允許料車運(yùn)行、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、減一、減二信號(hào)。信號(hào)輸入到變頻器開關(guān)量輸入/輸出雙向選擇接口。這4個(gè)接口通過參數(shù)設(shè)定為輸入工作方式。每個(gè)變頻器柜設(shè)計(jì)有1臺(tái)西門子S7-200小型PLC。2個(gè)小PLC的輸入信號(hào)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行選擇。哪一臺(tái)變頻器工作,其小PLC就接受輸入信號(hào)。小PLC型號(hào)為西門子6ES7-214,帶擴(kuò)展模塊。小PLC接線圖如圖3所示。小PLC輸入信號(hào)分析:(1)變頻器供電信號(hào)檢測(cè):熔斷器工作狀態(tài)FU,進(jìn)線空氣斷路器合閘KA,進(jìn)線交流接觸器合閘KM,操作電源合閘Q12,變頻器已送電K26。(2)工藝條件信號(hào)檢測(cè):鋼繩松馳,左右料車超極限,左料車減一,左料車減二,左料車到爐,右料車減一,右料車減二,右料車到爐,抱閘運(yùn)行,變頻器故障。(3)主令信號(hào)檢測(cè):合交流接觸器KA,分交流接觸器,自動(dòng)/手動(dòng)選擇,復(fù)位,手動(dòng)操作變頻器(左低、左高、右低、右高),緊急停車,左料車上行,右料車上行。變頻器自動(dòng)運(yùn)行的信號(hào)來自DCS系統(tǒng)大PLC,K9為大PLC發(fā)出的左料車上行指令;K10為大PLC發(fā)出的右料車上行指令。2.3實(shí)行變壓器輸入接口PLC輸入到變頻器的控制信號(hào)有:料車允許運(yùn)行Q2.0,料車正轉(zhuǎn)Q2.1,料車反轉(zhuǎn)Q2.2,減速一Q2.3,減速二Q2.4。Q2.0~Q2.4直接與變頻器輸入接口連接。變頻器設(shè)定Q2.0~Q2.4高電位(+24V)時(shí),指令有效。Q2.0~Q2.4輸出端等效于開關(guān)量信號(hào),高電位+24V,低電位0V。合閘信號(hào)有:主接觸器KA合閘信號(hào)K3,料車抱閘打開信號(hào)K1,主卷揚(yáng)電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行信號(hào)K2。信號(hào)燈指示信號(hào):變頻器進(jìn)線接觸器KA已合閘信號(hào)燈SB1,變頻器KA已分閘信號(hào)燈SB2,系統(tǒng)運(yùn)行正常信號(hào)燈AH1,運(yùn)行指示燈AH2,系統(tǒng)故障指示燈SB5,超極限指示燈AH3,鋼繩松弛指示燈AH4。2.4事件處理過程變頻器小PLC程序如圖4所示。只有主回路已送電、變頻器得電、控制電源正常、鋼繩松弛開關(guān)正常、沒有急停指令,料車才允許起動(dòng)。這些條件既是料車起動(dòng)條件,同時(shí)也是運(yùn)行條件,一旦某一個(gè)條件不滿足,變頻器就要停止運(yùn)行。當(dāng)小PLC發(fā)出變頻器允許運(yùn)行指令(即Q2.0=1)時(shí),只要大PLC發(fā)出料車上行指令,即K9或K10=1,料車上行。料車上行變頻器輸出頻率曲線如圖5所示。變頻器從0到基頻50Hz的起動(dòng)時(shí)間為6s。變頻器以50Hz基頻運(yùn)行29s后,開始以25Hz減一頻率運(yùn)行8s。減一運(yùn)行時(shí)間較長,有利于吸收料車運(yùn)行的慣性。減一結(jié)束,料車變頻器再以6Hz減二頻率運(yùn)行5s。料車在減二時(shí),速度很慢,幾乎是爬行,有利于停車。變頻器小PLC梯形圖如圖6所示。3料車控制器的控制PLC的控制信號(hào)主要是手動(dòng)主令信號(hào):合/分KA,自動(dòng)/手動(dòng)選擇SA2,復(fù)位SB5,左高,右低。有些是來自按鈕、選擇開關(guān)的信號(hào),有些是來自繼電器的信號(hào)。來自變頻器的運(yùn)行和故障信號(hào)K5和K6為變頻器內(nèi)部繼電器。K9和K10為大PLC開主卷揚(yáng)料車的指令繼電器,其余輸入繼電控制電路如圖7所示。料車在軌道上運(yùn)行的行程依靠一臺(tái)絕對(duì)型編碼器進(jìn)行檢測(cè),編碼器輸出信號(hào)再送PLC進(jìn)行運(yùn)算,確定料車的準(zhǔn)確位置。料車位置編碼器向主卷揚(yáng)發(fā)出以下重要信號(hào):減一、減二超極限信號(hào)和料車停車信號(hào)。料車運(yùn)行到哪個(gè)點(diǎn),編碼器小PLC相應(yīng)點(diǎn)繼電器即閉合。另外,通過繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換信號(hào)有:鋼繩松弛開關(guān)K36,緊急停車?yán)^電器K27,變頻器已送電K26。4設(shè)置頻率