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西门子变频器在高炉上料系统的应用

发表时间：2020/7/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：高安东于超

[导读] 摘要：本文介绍了高炉主卷扬上料变频控制系统的配置及控制系统的功能，并对主卷变频控制系统设计及系统运行过程中遇到的相关问题进行了分析讨论。

        日照钢铁有限公司山东日照 276806
        摘要：本文介绍了高炉主卷扬上料变频控制系统的配置及控制系统的功能，并对主卷变频控制系统设计及系统运行过程中遇到的相关问题进行了分析讨论。
        关键词：变频控制高炉卷扬
        1.引言
        高炉上料卷扬系统是炼铁生产中的关键环节，主要作用是将炼铁所需的各种原料源源不断地送到高炉内，本论文依据山东日照钢铁公司高炉自动化控制系统电气设备及控制系统的设计要求，设计了一套基于PLC和变频器的高炉料车电控系统,本设计已在现场通过运行检验。
        2.主卷设备及变频系统配置
        2.1传统系统机械部分构成
        （1）斜桥：斜桥的结构一般为桁架式的，也有用实腹梁式的。桁架式结构是用槽钢和角钢焊接而成，其角度一般为55°~60°,100m3以下的高炉铺单轨，一个料车上料。大于255m3高炉铺复线，双料车上料。
        （2）卷扬机：卷扬机是上料的驱动设备，主要由电机、减速机和卷筒组成。卷扬机必须安全可靠，调速容易，在终点位置能准时停车，自动倾翻卸料。卷扬机的作业率一般不应超过75%。
        （3）料车：料车由车体、车轮、辕架、三部分组成。料车容积为高炉容积的0.7%~1.0%，高炉东、西两辆上料小车在同一卷扬电机牵引下交替上料。
        2.2传统系统电气部分构成
        传统系统由一台6极315kW电机拖动，使用西门子6SE70变频器实现变频调速，通过主令控制器（与电机同轴连接）采集料车的位置，控制变频使速度改变，同时控制机械抱闸的开闭。
        3.新系统构成
        3.1构成框图

        3.2电气部分改造过程
        在不改变工人操作习惯的前提下，增加一台S7－300的PLC，采取双用双备变频，保证高炉上料的连续性，保留原来主令控制器，在轨道斜面安装两个行程开关，作为料车位置的极限保护，信号进入PLC，经PLC处理后统一向变频发出指令。
        3.3工作原理
        操作工发出料车1上行指令，转矩达到100%，给出开抱闸指令，开启抱闸，变频器由0Hz开始提速，到8HZ后保持一段时间使料车平稳的出地坑过湾轨进入直轨开始全速运行所选的变频器的固定频率为50Hz；随着电机的转动，主令控制器的K1闭合至PLC，由PLC发出中速指令，选通变频器的固定频率30Hz，电机以中速运行；当主令控制器的K2闭合时，选通变频器的固定频率8Hz，电机以低速运行，低速料车可以在很小的冲击下停止；当主令控制器的K3闭合时，说明料车已经达到终点，变器封锁输出，同时关闭机械抱闸，料车l送料完毕。料车2重复如上过程。
        3.4速度曲线（以料车1上行为例）

        3.5变频器相关参数设置表

        3.6系统保护：在轨道斜面上位于料车终点稍后一点安装两个行程开关，作为极限保护点，以防止主令控制器失灵时的最后保护，再次防止料车，“挂顶”事故的发生。还有一个松绳开关，防止挂车事件发生。对于变频器自身故障由PLC采集，当故障发生时，立即关闭机械抱闸，以防止料车下滑。
        4.过程中遇到的问题
        4.1变频器选型:考虑到冶金系统的设计特点，电机已经加大了余量，而且原系统电机的实际运行电流在300安培左右，故变频器同级选配315kW。必选配制动单元和制动电阻。
        4.2加速曲线的调整:变频器从0Hz开始加速，通过斜坡时间至全速，已经实现了对电机的软启动，考虑到卷扬机钢丝绳的伸缩以及减速机的齿隙影响，在加速开始加入圆弧曲线.从而进一步减小对机械部分的冲击。
        4.3制动器的配合：当变频器收到正转(或反转)指令后，经过0.5秒延时后，打开抱闸，料车上行，随着低段速的选通，电机处于爬行状态，当PLC检测到终点信号时，发出停车命令，变频器封锁输出执行OFF2停止，同时关闭抱闸。如此控制抱闸既防止变频器过流保护.又防止料车下滑。