炼钢转炉的氧枪系统

毕业论文

课题名称：炼钢转炉的氧枪系统系别：机电工程系

专业班级： 05级机电一体化技术学生姓名：

指导教师：

二OO 八年五月

毕业论文任务书

指导教师：教研室主任：系主任：

开题报告

目录

摘要 (1)

引言 (2)

1 炼钢转炉氧枪系统概述 (3)

1.1氧枪系统的组成 (3)

1.2氧枪系统的参数 (3)

2 氧枪的操作系统 (3)

3 氧枪升降的变频调速控制系统 (4)

4 炼钢转炉氧枪事故提升电源 (5)

4.1 工艺要求 (5)

4.2应急电源的配置 (5)

4.3应急电源的原理设计和参数计算 (5)

4.3.1 原理设计 (5)

4.3.2参数计算 (6)

4.3. 3 应急电源的设备组成 (8)

4.4 可变频应急电源的工作状态 (8)

4.4.1 交流电源正常时的运行 (8)

4.4.2 交流电源断电时的运行 (8)

4.4.3 交流电源恢复时的运行 (8)

5 维护与点检 (8)

5.1 设备维护与检修 (8)

5.2日常点检 (9)

结论 (10)

参考文献 (11)

致谢 ............................................... 错误!未定义书签。

摘要

氧枪系统由机械和介质供应系统两部分组成。氧枪升降采用双卷扬型升降机构，在升降过程中速度是可控制的有高速和低速。氧枪升降的变频调速控制系统，是转炉控制系统中变频技术应用的另一个重点和难点。氧枪的操作可以在主控室也可以在现场，在停电或者氧枪在炉中不能提出来时要用事故电机提枪，由EPS供电。炼钢转炉氧枪电机目前多采用交流电动机，交流电源正常时由变频器供电，实现氧枪的下降、吹氧、提升的调速运行；交流电源事故停电时必须由另一套应急电源供电，紧急提升氧枪，防止发生设备事故。要保证设备的稳定运行，在一定的周期要对设备进行检修。

关键词：介质 EPS 事故电源

引言

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多种学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要方向有数字化、智能化、模块化、网络化、微型化。尤其在钢铁行业中，机电一体化系统以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置结合在一起。

自2007年七月份到中厚板实习以来，在炼钢工序设备点检对设备的情况有了一定的了解。炼钢工序的工艺程序为铁水到以后加入转炉对其成分冶炼，过程中加氧、氮、辅原料、铁合金原料，然后到精炼继续冶炼使成分合格，再到连铸浇成钢坯，为成品。

在下面主要介绍氧枪。氧枪电机是交流电机，双卷扬型升降机构带动滚筒使氧枪小车上升和下降，氧枪本体采用三层套管式，喷头为四孔在冶炼过程中吹氧。厂区设备为自动控制、设备，使用电脑操作，应用了PLC技术，画面与设备之间进行编程，控制设备的运行。PLC 技术在各个行业中得到了广泛的应用，为生产提供了方便。

1炼钢转炉氧枪系统概述

1.1氧枪系统的组成

氧枪系统由机械和介质供应系统两部分组成。机械设备包括有：两台氧枪横移车和两台氧枪升降车（左右装配）。正常生产时，一台工作（位于转炉中心上方），一台备用（位于待机位），交替使用。介质供应系统包括：氧枪冷却水、氧气、氮气阀门站及管道。

氧枪升降采用双卷扬型升降机构，交流电机带动卷筒减速机为二级减速，钢丝绳装有张力传感器，在张力过高或过低时报警氧枪不能升降。氧枪在升降过程中速度是可控制的有高速和低速。氧枪电机连减速机两侧,使用液压推动制动器，工作时同时打开和抱死。还装有事故电机，在电源发生故障时备用EPS备用电源自动投入。进行事故提枪。氧枪横移车行走采用交流电机驱动，在工作位设有定位锁紧装置。

1.2氧枪系统的参数

采用双卷扬升降装置机构，卷扬能力：14.5t

卷筒直径：ф630mm

减速机：HH121B3-2

速比：34.6（正常）、99.2（事故）

氧枪横移车装置参数：

负载：30吨

行程：4000mm

定位装置由电液推杆使其定位，保证了冶炼过程中枪的准确位置。

2氧枪的操作系统

氧枪的操作系统为全自动操作,本系统的监控采用了西门子公司的S7系列PLC控制，每座转炉的氧枪倾动系统使用一套PLC控制。主操作室设在主控制室，设有S7-400PLC主站、多个远程I/O站以及HMI操作站。整个系统接入转炉自动化控制系统的100M光纤环网之中，实现与其他系统间的信息交换。

在程序中倾动有操作外部连锁条件：

1 升降烟罩位于下限时，转炉不能倾动；

2 氧枪位于待吹位以下时，转炉不能倾动；

3 倾动机构润滑站不正常时，转炉不能倾动。

倾动本身的条件还有变频器正常，按钮指示灯显示正常，这些在程序中都作为倾动的条件，与氧枪的连锁，在炉子垂直时才能下枪，钢丝绳张力没报警。

氧枪有四种控制方式：计算机、自动、手动、机旁手动。

计算机：由二级传送氧枪高度设定值，由PLC自动完成；

自动：操作工通过键盘给出氧枪位置设定值，PLC自动完成；

手动：操作工按画面的按钮；

机旁手动：用于紧急处理事故，有优先选择权。

因此在主控室就可以对氧枪下枪进行确认，对它的位置有准确的反馈信号显示在画面上，氧枪在整个行程有8个点分别为最低吹氧点、换枪点、上变速点、等待点、开闭氧点、下极限点、开闭氮点、最低吹氮点。这8个点使氧枪在下降和上升过程中对氧、氮的开闭进行控制，在氧枪的主电机卷筒一侧由凸轮控制器的限位进行控制由编码器进行定位反馈给主控室。氧枪也可以在现场进行控制，在程序出现问题时把选择开关打在现场就可以操作了，现场也可以对枪的进行快速和低速提升，在倒枪过程中要先把横移小车解锁，横移到位要进行锁紧。在停电或者氧枪在炉中不能提出来时要用事故电机提枪，它是由EPS供电，EPS是由交流电变直流电再由直流电变交流电使氧枪在停电时提枪。在正常生产的情况下事故电机是不工作的。

3氧枪升降的变频调速控制系统

氧枪升降的变频调速控制系统，是转炉控制系统中变频技术应用的另一个重点和难点。氧枪升降是典型的位能负载，靠钢丝绳牵引，按照炼钢工艺专业的要求，氧枪在升降过程中要实现慢速到快速以及快速到慢速的转换，在待吹点和吹炼点均要求准确停车。尤其是在吹炼点，氧枪的枪位直接影响到炼钢的质量。因此，应用变频器控制氧枪升降是氧枪调速控制系统的理想之选。下面以唐山中厚板材钢铁公司120吨转炉为例，说明ABB、ACS800系列变频器在氧枪升降设计中的应用：

唐山中厚板材钢铁公司120吨转炉设有2套氧枪，互为备用。每套氧枪升降系统由一台YZPFM315M-6 110KW交流电动机传动，在生产过程中当工作氧枪发生故障时，可快速通过横移换枪等操作，使用备用氧枪继续生产。当氧枪系统停电时，可自动切换到EPS将氧枪提起，并且还能使两台变频器实现对应和交换控制。实现氧枪升降系统联锁条件较多，是转炉控制系统中最重要的部分，其工作程序和联锁控制是通过计算机控制系统（PLC）实现的。

同样，为了抑制电源侧过电压以及变频器对其它设备的高频干扰，减少电流畸变，在变频器输入侧配有进线电抗器，在变频器输出侧配有输出电抗器。

变频器与计算机控制系统之间的信号与数据传输同样采用了国际开放式的DEVICE NET网络进行通讯，而不是采用以往常用的控制电缆硬线连接的方式，这样，节省了许多控制电缆，而且在以后的调试工作中也证明了这种通讯方式大大方便了变频器与计算机控制系统之间的信号采集与数据传输。

氧枪实际枪位的检测由脉冲编码器和计算机系统高速计数模块实现，在现场设一个氧枪上极限接近开关检测氧枪换枪位，以确定高速计数模块计数的起始点及枪位校验点。

交流变频技术在转炉调速控制系统中的应用越来越广泛，具有极大的应用潜力，经济效益非常客观。目前在我国许多中小型转炉的自动化控制水平还不是很高，如有条件对这些转