高炉主卷扬双料车变频控制系统

高炉主卷扬双料车变频控制系统

李　永　刚

(郑州大学材料科学与工程学院,河南郑州450001)

[摘　要]结合河南安阳永兴钢铁有限公司新建的450m3高炉,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,并对主卷扬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]变频器;高炉;卷扬机

[中图分类号]TF32　[文献标识码]B　[文章编号]100027059(2006)0120052204

I nverter control system of main hoist double charging car for blast furnace

LI Y ong2gang

(School of Materials Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,China)

Abstract:The con figuration and functions of inverter control system for main hoist charging car of new built 450m3blast furnace in Anyang Y ongxing Iron and Steel C o Ltd,Henan Province,is introduced.Several rel2 evant problems in design and practical operation of main hoist inverter control system are analyzed and dis2 cussed.

K ey w ords:inverter;blast furnace;hoist

0　前言

高炉上料卷扬系统是炼铁生产中的关键设备,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,保证高炉炼铁的正常需要,而整个高炉上料卷扬系统的核心就是料车的主提升设备。早期的传动调速控制多采用直流电机调速或绕线异步电机串电阻、串级等调速控制方式,效率低,可靠性差,用交流变频替代上述调速方式,可获得理想效果。本文结合河南安阳永兴钢铁有限公司新建的两座450m3高炉,介绍高炉主卷扬上料设备及变频系统的配置、变频控制系统的控制功能,对主卷扬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。

1　系统配置

111　上料设备

1#,2#高炉设计炉容均为450m3,采用双料车交替上料,配套上料系统设备情况为:

主卷扬电动机　Y TSP400L210交流异步变频专用电动机,三相380V220kW,10极,I

e

=475A, n e=590rΠmin,50H z,防护等级IP54,工作制S1。

抱闸制动器　E D231Π6电力液压推动器(2台),三相220Π380V,△ΠY接法,功率380W,额定推力300N,行程60mm。

主卷扬减速机　IRC750三齿环减速器,减速比i=1∶2517,许用扭矩17300N・m。

上料小车　共2台,单台容积515m3,罐体重量9176t。

斜桥轨道　总长6413m,其中料坑段轨道长1012m,倾角60°,料坑以上轨道长5411m,倾角为54°36′57″。

112　变频控制系统

每座高炉主卷扬成套变频系统共有4台控制柜,GG D柜型:2台主卷扬变频柜,1台主卷扬变频切换柜,另有炉顶溜槽倾动、旋转变频柜1台。

主卷扬电机配套2台变频柜,一用一备,通过切换柜切换。变频器均采用日本三菱公司产品,

[收稿日期]2005208202;[修改稿收到日期]2005210218

[作者简介]李永刚(19672),男,河南郑州人,讲师,主要从事教学、科研工作。经验交流

型号为FR 2A540L 2280K;功率280kW ;额定电流547A ;过载能力150%,60s 。每台变频器配置三菱UFS 2110制动单元3台,每台制动单元配套RX2122000W Π2712　被漆波纹制动电阻4只,并联连接,每台变频器共配制动电阻12只,整套变频系统共配制动电阻24只,因散热问题及变频柜尺寸限制,制动电阻均安装在切换柜内。

炉顶溜槽旋转电机配套日本三菱公司FR 2A540211K 变频器1台,并配制动单元UFS 2151只和制动电阻RX2121200W Π401只。

炉顶溜槽倾动电机配套日本三菱公司FR 2A5402317K 变频器1台,内置制动单元,并配制动

电阻RX2121200W Π401只。

成套变频柜预留相应外接P LC 和主令控制接线端子排,联络柜设有主卷扬抱闸控制回路。

主卷扬变频系统主控原理如图1所示。2台变频器一用一备(互为备用),通过选择开关切换。

图1　主卷扬变频控制原理图

Fig 1　Principle diagram of main hoist inverter control system

2　控制系统设计

主卷扬变频控制系统具有自动、手动和点动三种操作方式。自动操作方式主要通过总控P LC 自动控制上料。手动操作方式主要用于设备调试、自动系统故障、变频器故障时使用。点动操作方式专为检修、极限调试和紧钢绳时使用。为提高系统可靠性,主卷扬变频柜设有两台,一用一备,通过主卷扬切换柜实现切换。

主卷扬料车设高、中、低三级速度控制。由变频器多段转速设定,满足技术、生产工艺对上料时间的要求,低、中、高速分别设为15,30,50H z 。变频器加速模式按双S 型设定,以保证料车出料坑时

低速运行,出料坑后尽快平稳达到高速,到达炉顶前快速平稳减至低速,确保准确停车,提高料车运行的安全性。

为防止打开抱闸器瞬间料车溜车,机械抱闸器打开时变频器输出了足够的提升转距,由变频器输出频率检测信号控制抱闸器打开,设定检测频率为216H z 。为提高变频器低频时的输出转矩,设定转矩提升为311%。

用主令控制器实现主卷扬料车加减速及行程极限控制,主卷扬左右料车行程极限均分为上极限、下极限、超速极限、减速极限等。

系统还设有过流、过载、松绳、超极等多种保护功能,一旦系统保护,变频停机,同时抱闸电机失电紧急抱闸。变频器外配有制动单元、制动电阻结合机械抱闸,实现准确停车。

控制系统还设有料车超速和溜车保护,当料车速度超过设定速度时自动抱闸停车,料车上行或停车时出现溜车,系统自动控制变频器停机,同时制动器抱闸停车并报警提示。

3　设计、运行过程中的相关问题

高炉主卷扬是高炉上料系统的心脏,冶炼原料通过主卷扬料车输送至炉缸内,它的稳定运行直接关系到高炉的正常生产。现就其变频控制系统设计、运行过程中相关问题进行分析。311　变频器选型

高炉上料卷扬系统的特点是主卷电动机工作频繁,负荷重,启动转矩要求高,要有足够的提升、运载能力,上料量及上料速度要满足高炉强化生产的

要求,所以变频选型时首先要注重可靠性。变频器设计转矩计算比较复杂,实际选用时多以经验选型,变频器容量应比卷扬电机容量大1～2挡。312　变频器故障复位

变频器故障时不应当自动复位,因为故障原因可能依然存在,如自动复位继续运行,会存在安全隐患。这时应将控制模式切换至手动模式,再进行变频复位,必要时先检查故障原因。本系统早期运行采用自动复位,由于料车起动时变频器频繁“故障→复位→运行”,使机械抱闸器频繁打开、关闭,造成重料车剧烈抖动“溜车”、空料车挂车等事故。

313　制动单元、制动电阻的选配

在双料车卷扬上料系统上料运行时,变频器均工作在第1象限,在料车定位停车时,除采用机

高炉主卷扬双料车变频控制系统