抱闸在转炉倾动控制系统中的应用

变频器在转炉倾动抱闸控制系统中的应用

■新钢炼钢厂周卫华

摘要：通过对转炉倾动抱闸现有电气控制方式存在的不足进行分析，结合现有的设备及控制系统的现状，对变频器的优异定位性能进行的阐述，并成功将变频器控制抱闸应用到控制系统中。

关键词：转炉倾动S7-400 变频器变频器参数表液压推杆器

一、设备现状

炼钢厂有3座100吨转炉，转炉倾动电气控制系统传动部分采用西门子6SE70系列矢量逆变器，但倾动电机抱闸控制系统是通过西门子S7-400系列PLC 程序控制。转炉正常工作时炉体內100多吨钢水，当转炉炉体停止时工艺要求极高，设备及工艺位置有放钢位、倒渣位、测温取样位、吹炼位‘除尘风机高/低速位，炉体在停止过程中经常出现抱闸提前或滞后现象，抱闸提前动作时，造成炉体抖动很大，使钢水喷出而且使电机经常过流引起逆变器报故障，当转炉放钢及倒渣抱闸滞后时，造成炉体下滑使钢水倒出，而且出现翻炉现象，，而且上述亦出现过几次。因此，这给日常正常生产及安全事故带来极大压力。

二、技改措施

针对电机抱闸控制的现状，必须尽快找到一种可靠并且简单和技术先进的抱闸控制系统来代替现有的控制系统。SIEMENS公司的变频技术是比较成熟的，在国际国内都有比较成功的应用。特别是矢量控制系列变频器具有模块化以及高性能系统元件组成，异步电机变频器调速的原理是将交流顺变成直流，平滑滤波后经过逆变将直流变成不同频率的交流电，使电机获得无级调速成据点需的电压和频率，本系统中，倾动变频调速系统采用SIEMENS公司的6SE70系列产品，每座转炉由一座800KW四象限运行的整流回馈装置，四套90KW逆变器通过公共直流母线构成。为了确保生产正常，整流/回馈单元容量按两座转炉传动电机驱动设计；每个倾动传动装置容量按两台传动电机驱动设计；抱闸控制系统完全可利用逆变器内部的功能块进行组态，来实行对现有控制方式进行改造。

本系统电气传动采用的是四套逆变器控制四台电机来驱动机械传动，根据逆变器的性能和工艺要求也可同时控制四台抱闸的动作，抱闸开启可利用逆变器内部电流检测功能块，将采集到的电流数据进行A/D转换后通过电流磁通分量和放大限幅运算后送入电流比例调节阀及与或功能块置复位功能块来实行对抱闸开启的控制。抱闸关闭可利用逆变器内部速度检测功能块，将采集到的速度信号放大限幅运算后送入电流比例调节阀及与或功能块置复位功能块来实行对抱闸关闭的控制。为了使抱闸使用过程中达到安全和可靠性，在四个逆变器外部可加装保护控制线路。并在每个逆变柜装设一转换开关，分成四个挡位，正常时转换开关可摆在靠本身逆变柜控制的档位，当本逆变柜控制及外部出现故障时，转换开关可切换到由其它三个逆变柜进行控制。并可在逆变器内部设置了紧停及逆变器故障参数对抱闸进行控制，当本系统在使用过程中出现意外情况时，外部发出紧停信号时，逆变器接收到指令后，控制系统在无任何条件下发出抱闸指令，当逆变器本身及外部机械出现问题，造成逆变器报故障时，逆变器抱闸控制系统立既发出抱闸指令。

变频器抱闸內部原理图

电流信号:

速度信号:

编

码

器

抱 闸 控 制 继 电 器

控制参数及连接量号

矢量控制连接量号

K238：变频器U相电流输出瞬时值K239：变频器W相电流输出瞬时值

K182：电流磁通分量实际值K183：电流磁通分量实际值K22：输出电流（滤波后）K242：输出电流基波频率均方根值

KK148：速度/频率（实际值）K90：编码器检测到的转角

KK91：编码器检测到的速度值

矢量控制开关量号

B104：运行开关量B105：没有运行开关量

B106：故障开关量B275：控制抱闸开关量输控制参数

P151：输出脉冲编码器圈数P130：设定测速机的连接方

式

P222：读入转速实际值BICO连接量P215：设定所允许的转速

实际值最大变化

的功能参数P216：设定N/F实际值予控滤波参数P217：设定N/F实际值转

差失败校正功能参

数

P608：选择读入打开制动指令开关量的P609：选择读入关闭制动指BICO参数BICO参数P610：连接电流信号BICO参数P611：连接电流比例调节阀

阀值信号P615：连接速度信号BICO参数P616：连接速度比例调节调

阀阀值信号P617：制动闭合延时控制参数P651：连接控制抱闸输出的

开关量信号

参数的连接

抱闸打开：当转炉倾动发出运行指令后，逆变器工作，电机开始启动，逆变器内部电流功能块将采集1L1、1L3两相的电流，经內部运算处理后，通过矢量控制连接量K242将电流信号送入控制参数P610后通过电流比例调节阀控制参数P611将所设定百分比值送入与或功能块及置位功能块，最后通过矢量控制连接量B275将信号送入控制参数P651连接到控制抱闸输出的开关量。抱闸关闭：

当转炉倾动发出停止指令后，逆变器停止工作，电机开始慢慢停止运转，逆变器内部速度功能块将采集现场编码器的速度信号通过矢量控制连接量参数KK91连接到功能参数P222后经过P215设定所允许的转速实际值最大变化值和P216设定N/F实际值予控滤波参数以及P217设定N/F实际值转差失败校正功能参数后通过矢量控制连接量参数KK148连接到功能参数P615后经过速度比例调节阀P616设定百分比值后经过P617延时后送入与或功能块及置位功能块，最后通过矢量控制连接量B275将信号送入控制参数P651连接到控制抱闸输出的开关量。P608功能参数主要用于接收运行开关量参数来控制抱闸的开启，P609功能参数主要用于接收停止开关量参数来控制抱闸的关闭。

三．实际应用效果

自改造以来，经过一年多的连续使用，抱闸提前动作及滞后现象明显好转，效果良好，得到各级领导及生产操作人员的认可。在减少生产及设备事故的前提下，并减化了电控设备的线路，优化了逆变器內部可控参数，减轻了维护人员的劳动强度，缩短了处理故障的时间，并在电控系统中加大了安全系数，避免重大安全事故的发生。另外，逆变器控制与PLC控制抱闸重要区别之一就是工作方式不同。逆变器控制是取决于电机的实际电流及转速。而PLC控制是按运行开关量输入，输出的信号及PLC内部时间继电器控制，所以会造成抱闸提前及滞后的现象。PLC控制所出现的问题改成逆变器控制就不会发生。

四．结束语

逆变器控制抱闸具有完备而通用的功能，简单可靠的系统结构和控制参数，如工艺及机械需变动及出现误差时，只需改变可控参数的百分比既可，外部电控系统不需更改，省时有省力。

（参考文献）

1．SIMOVERTMASERDRIVES 矢量控制使用大全