机械论文钢铁厂高炉炼铁方向论文范文
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【摘要】：本文介绍了山东某钢铁厂新建的一座450m3高炉，上料主卷扬系统以6SE7系列变频器作为传动部分的核心控制部件,并与主控PLC自动化系统紧密结合使用,从而使系统更稳定,操控更灵活。
【关键词】：主卷扬,变频器,PLC高炉
随着电力电子与计算机技术的发展，使得变频器的性能更趋完善。作为对交流电动机的一种控制方法，近年来在电气传动领域中得到广泛的应用。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方法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，可以取得理想的效果。
一、高炉卷扬上料过程简介：
此高炉设计炉容为450m3，采用一台卷扬拖动两台料车交替上料，运行过程中电机始终处于负载状态。料车在料坑底部（另一料车在顶部），备料装好后，地坑闸门关闭，炉顶受料斗料空，申请上料，由主PLC发出命令给变频器，6SE70在接到开车命令后系统解封。通过6SE70系统中的抱闸控制功能，建立在抱闸状态下的转矩限幅给出的启车力矩电流后，6SE70系统发出打开抱闸命令，使抱闸打开，实现料车的平稳启动。当料车启动运行后，所需的运行力矩电流大于启车力矩电流后，原来建立的转矩限幅将恢复到正常的限幅值。启车后，料车频率由0开始升到固定频率低速7.5Hz。1#车低速上行直到2#料车下行走出分歧轨位置，然后加速直到全速50Hz运行。当上行料车运行至接近炉顶时，主令控制器的K1闭合，由PLC发出中速指令，选通变频器的固定频率25Hz，电机以中速运行；当上行料车进入分歧轨前，主令控制器的K2闭合，选通变频器的固定频率7.5Hz，电机以低速运行；在此过程中主令控制器器还会发出低速检查命令，6SE70系统此时会根据料车在此点的实际运行速度作出比较判断，料车运行至炉顶时，主令控制器发出停车命令，由PLC控制6SE70完成停车，抱闸闭合，此时料车的停车位置应是工艺要求的角度，即能将车内的炉料倒净而又不撞极限弹簧。料车l送料完毕。料车2重复如上过程。
二、系统配置
（一）上料系统主要电气设备
1．主卷扬电机为一台交流异步变频专用电机，三相交流380伏，功率160kW。
2．料车变频器选西门子6SE7033-7EG60200kW两台。
3、制动单元两台，型号为6SE7031-6EB87-2DA1。
4、料车制动器为两台两相交流380V，功率70kW。
5、冷却风机为三相交流380伏7.5kW电机，一台。
6．料车行程编码器，OMRON一台。
7．智能主令控制器两台。
8．料车双路进线柜一面，交流变频传动柜2面，一用一备，切换柜一面，制动电阻另放置于一电阻柜内。
（二）控制系统设计方案
系统框图如图2所示：
图2
（三）、主卷扬变频调速装置
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PLC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。点动操作专为检修、极限调试、紧钢丝绳时使用。
本卷扬系统采用西门子公司的6SE70交流-直流-交流变频调速供电装置。系统配置了配套制动单元和独立的制动电阻柜，采用能耗制动方式实现卷扬系统的制动。供电装置的工作方式选用一备一用方式，通过切换柜中的转换开关完成备用切换。每个变频器的控制信号通过切换柜的电气设备来完成基本联锁及控制，在主PLC与切换柜之间、操作台与切换柜之间利用继电器相互隔离，使料车的控制可以由PLC或操作台分别控制系统，提高整个系统的可靠性。抱闸由6SE70装置中的抱闸专用控制功能来实现料车运行中的抱闸控制及联锁控制。调速装置的交流进线是通过交流进线电抗器解耦，并且进线电抗器设置在电源切换柜中，相当于两套变频器共用一台进线电抗器。在切换开关后面分别接两台出线电抗器，消除出线高次谐波，保护电机。
（四）．料车运行保护
料车运行保护为防止卷扬机上料时料车冲顶，飞出预定的轨道，采取以下措施：
（1）采用超上限限位开关进行保护，当超上限限位开关出故障或料车在上限位开关处没有停止继续上行至超上限位开关位置时，PLC向变频发出停车指令，并报警，在PLC中控制变频的主接触器跳电，从而使抱闸瞬时抱死，将料车停止。
（2）为防止料车因故障停车后又满足运行条件突然运行，在PLC中设计了在变频主接触器跳电之后，不可以自动复位，只有在现场确认跳闸原因之后在现场复位才能使主接触吸合，避免了料车因突然启动造成的不可预见的伤害。
（3）为了防止料车卡住而变频还在运行而损坏电机，在PLC中设计了检测小车是否在运行的程序，现场在料车上安装了滚筒检测旋转脉冲接近开关，当小车运行时此信号为脉冲信号。程序中当小车有上升或下降命令时，此接近开关信号为脉冲信号则正常，若此信号为非脉冲信号则程序中会有报警信号并发出停车指令；当小车没有运行命令时，此信号为脉冲信号则也产生报警并停车。
（4）在现场安装了拉绳开关，一旦现场发现故障则操作工可以立即拉起拉绳，此时PLC中会立即发出停车命令。
三、系统特点
本卷扬系统将PLC技术与变频器技术相结合，极大地提高了系统性能，成为生产控制的坚实基础。在此基础上还开发出料车启动控制、料车定位、安全独立操作方、设备故障检测报警等有特色的功能。
（四）结语
山东某钢铁厂卷扬控制系统实现了高炉生产全过程自动控制的基础，大大提高了这个高炉生产最重要环节的准确性和稳定性。卷扬上料系统自投入运行以来设备运行平稳，料车停车位置准确，未出现变频控制失控及料车飞车、悬挂、下滑现象，对高炉稳产、高产，降低成本，减轻工人劳动强度起着重要作用，取得了较好的经济效益和社会效益。
参考文献：1、李永钢《高炉主卷扬双料车变频控制系统》《冶金自动化》2006年第30卷第1期
2、邓波《高炉料车主卷扬变频控制》《企业科技与发展》2010年14期
3、王晓柏等.《以变频器为核心的高炉卷扬控制系统[J]》.变频器世界,2004,1：101-103
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