摘 要：皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，面對當(dāng)前高容量的爐體或多座高爐集中輸料等情況，對皮帶的運(yùn)輸能力和穩(wěn)定性帶來了較大的挑戰(zhàn)。結(jié)合某鋼鐵廠的八座1080 m3高爐，講解高爐焦場上料設(shè)備及控制系統(tǒng)的配置情況，并介紹了國內(nèi)料場中使用數(shù)量不多的雙軟啟雙電機(jī)控制系統(tǒng)的控制功能及參數(shù)設(shè)置，最后對皮帶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)運(yùn)行過程中遇到的相關(guān)問題進(jìn)行了分析討論。

關(guān)鍵詞：雙軟啟動器控制；雙電機(jī)拖動；參數(shù)設(shè)置；故障處理第一章 系統(tǒng)配置

1.供料區(qū)域主要設(shè)備

機(jī)械化焦場負(fù)責(zé)煉鐵，焦炭儲存和供給，采用集中上料，配套焦場供料系統(tǒng)設(shè)備情況為：

焦場皮帶44條，雙電機(jī)輸料皮帶7條，而C106-C506皮帶寬1400 mm，平均長度697.6 m的焦炭皮帶，拖動電動機(jī)Y2-315M-4，132 kW三相異步電動機(jī)2臺，Ie=240 A，ne=1460 rpm，防護(hù)等級IP54，F(xiàn)級絕緣等級，S1工作制。

制動器ED121/16，2臺，每臺皮帶上配置DQLZ30型斗輪堆取料機(jī)1臺。

2.雙軟啟控制系統(tǒng)

每條皮帶配套軟啟GGD型控制柜2面，出線電流互感400/5器3個，電流變送器將電機(jī)電流轉(zhuǎn)換為4-20 mA送至主控室PLC實(shí)時監(jiān)控；

主回路采用分別控制形式，斷路器選用NSD400 M 400 A，Im整定為6；進(jìn)線接觸器選用LC1-D410 410A，旁路接觸器選用LC1-D300300A，軟啟選用ATS48C25Q，電機(jī)電纜選用3×185 m2+1×95 m2電纜。

第二章 軟啟動器簡介

數(shù)字軟啟動器由微處理器和大功率晶閘管組成，用微處理器控制晶閘管導(dǎo)通角，以控制其輸出電壓。因此數(shù)字軟啟動器實(shí)際上是可自動控制的降壓啟動器。由于參數(shù)可根據(jù)負(fù)載自行設(shè)定，能夠隨意調(diào)節(jié)輸出電壓做電流閉環(huán)控制，并且具有限流啟動、電壓斜坡啟動、軟停止功能和過流、過載、缺相等多種保護(hù)功能。

數(shù)字軟啟動器串接于電源與電動機(jī)之間，電機(jī)的轉(zhuǎn)距與加在定子端的電壓平方成正比，而電機(jī)電流與定子端的電壓成正比，因此通過控制電壓對加速轉(zhuǎn)距和啟動電流進(jìn)行限制，電壓的控制是通過控制晶閘管的相位角實(shí)現(xiàn)的。軟啟動器采用三對反并聯(lián)晶閘管，利用無速度全數(shù)字矢量控制技術(shù)，通過速度與電流的閉環(huán)調(diào)節(jié)來完成對電機(jī)端電壓、電流的控制，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動等。工作時，軟啟動器接收控制信號后，由微處理器根據(jù)面板設(shè)定的參數(shù)或通過PC口輸入數(shù)據(jù)，控制三相晶閘管的導(dǎo)通角，使得電機(jī)按設(shè)定的曲線平滑啟動。啟動結(jié)束后，由控制器發(fā)出信號，使旁路接觸器進(jìn)入正常工作，晶閘管暫停工作。

第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

皮帶上料系統(tǒng)具有上位機(jī)自動、手動和機(jī)旁手動三種操作方式。上位機(jī)自動操作方式主要通過焦場主控室西門子PLC300與堆取料機(jī)PLC發(fā)出的連鎖信號共同自動控制上料。機(jī)旁手動操作方式主要用于設(shè)備調(diào)試、自動系統(tǒng)故障，以及檢修時使用。

主回路斷路器安裝有分勵線圈，作為緊急故障停機(jī)保護(hù)。進(jìn)線接觸器的使用則作為失壓保護(hù)，旁路接觸器的選用則大大提升了軟啟動器的使用壽命。

兩臺軟啟同時接受運(yùn)行、停止命令，分別旁路控制，任何一臺出現(xiàn)故障則會導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。

因輸料皮帶長均長為697米，所以啟動時必須進(jìn)行預(yù)警，因此在控制回路中專門做了一個預(yù)警單元并在現(xiàn)場分段安裝聲光報(bào)警器，只有發(fā)出預(yù)警一段時間后才能啟動皮帶，充分增大了皮帶運(yùn)行的安全性。

啟車后，通過現(xiàn)場安裝的速度檢測裝置來判斷皮帶是否正常啟動，如果未順利啟動則通過延時輸出故障報(bào)警并停車。

皮帶安裝的常規(guī)保護(hù)裝置有跑偏開關(guān)、拉繩開關(guān)、打滑開關(guān)等。

反饋信號方面有運(yùn)行反饋、各類故障反饋、電流反饋等，充分保證了自動化方面的信息采集。

皮帶與斗輪堆取料機(jī)之間設(shè)有連鎖信號。

第四章 設(shè)計(jì)、運(yùn)行過程中相關(guān)問題探討

1.軟啟動器選型

皮帶供料系統(tǒng)的特點(diǎn)是工作頻繁，負(fù)荷重，啟動轉(zhuǎn)矩要求高，要求有足夠的提升、運(yùn)載能力，上料量要滿足生產(chǎn)的要求，所以軟啟動器選型時首先要注重可靠性。軟啟動器設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩計(jì)算比較復(fù)雜，實(shí)際選用時多以經(jīng)驗(yàn)選型，以軟啟動容量應(yīng)比電機(jī)容量大1～2擋選型。

2.雙軟啟參數(shù)的設(shè)置

參數(shù)設(shè)置是整個控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，正確的參數(shù)時設(shè)備平穩(wěn)啟動的基礎(chǔ)，以下為部分軟啟參數(shù)設(shè)置：

名稱 軟啟1軟啟2

額定電流 240240

限制電流 300% 300%

初始力矩 20% 20%

加速時間 15 s15 s

停止方式 F自由停車F自由停車

熱保護(hù)10級 10級

電流過載激活 DEFDEF

電流過載時間 10 s10 s

R1故障 故障

R2旁路 旁路

R3 電機(jī)通電 電機(jī)通電

AO OCr電機(jī)電流OCr電機(jī)電流

模擬輸出4-20 mA4-20 mA

顯示方式LCR電機(jī)電流LCR電機(jī)電流

3.進(jìn)線接觸器選型

以下兩種情況下進(jìn)線接觸器是必須的：

①皮帶屬于有潛在危險的機(jī)械設(shè)備，當(dāng)出現(xiàn)故障時可能發(fā)生危險，所以將進(jìn)線接觸器線圈接入控制回路中，當(dāng)發(fā)生故障時切斷接觸器使軟啟動器徹底斷電，保證安全。

②皮帶機(jī)日常檢修和連鎖停機(jī)，當(dāng)軟啟動器要頻繁通電斷電時，如果不使用進(jìn)線接觸器而用斷路器通電斷電，斷路器由于壽命較短容易出現(xiàn)線路故障，且不能實(shí)現(xiàn)自動分合閘，這時應(yīng)使用進(jìn)線接觸器操作。

由于軟啟動器的功能很強(qiáng)，在實(shí)際運(yùn)行時軟啟動器故障率較低，但是晶閘管的壽命跟運(yùn)行電流、時間有著密切的關(guān)系，所以使用旁路接觸器后，晶閘管只在啟動時工作，大大延長了晶閘管的使用壽命，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。在選型方面因?yàn)榕月方佑|器動作前上下口壓降很小，所以不用考慮沖擊電流的因素，故選型時小于進(jìn)線接觸器容量，減少成本。

第五章 運(yùn)行中改進(jìn)與故障處理

1.感應(yīng)電的問題

因皮帶較長，存在較高的感應(yīng)電壓，在設(shè)備投用初期，經(jīng)常會有保護(hù)裝置誤動作的現(xiàn)象。針對此現(xiàn)象采取的方法是：

①將備用電纜接地

②加裝分段隔離繼電器

③加裝信號延時

通過上述幾點(diǎn)方法有效地克服了感應(yīng)電問題的發(fā)生。

2.旁路控制問題

初期設(shè)計(jì)為兩臺軟啟旁路控制點(diǎn)并聯(lián)，既有一臺軟啟啟動結(jié)束就都進(jìn)行旁路，因兩臺電機(jī)的安裝位置不同，啟動時所帶負(fù)載不一樣大，經(jīng)常出現(xiàn)軟啟報(bào)故障的發(fā)生。后經(jīng)分析改為分別控制，各自根據(jù)自身軟啟檢測進(jìn)行旁路，改造后未出現(xiàn)類似故障。

3.過載保護(hù)問題

皮帶電氣設(shè)計(jì)中電機(jī)的過載保護(hù)為電流互感器和熱繼電器進(jìn)行保護(hù)，但是由于熱繼電器調(diào)節(jié)存在精度上的不足，不能精確調(diào)節(jié)，而且普通熱繼電器內(nèi)部發(fā)熱元件的動作時間曲線為特定值，不能改變，而對于該皮帶系統(tǒng)則需要更靈活的參數(shù)調(diào)節(jié)。根據(jù)上述問題，后期充分利用軟啟動器自身電流檢測功能，調(diào)節(jié)熱保護(hù)電流和過流動作時間準(zhǔn)確地對電機(jī)進(jìn)行量化管理。同時利用軟啟動器的繼電器輸出功能輸出過載信號控制其他連鎖元件。

4.故障停機(jī)問題

原皮帶電氣設(shè)計(jì)其中一臺電機(jī)出現(xiàn)故障后軟啟自身停止輸出，而對于另一臺電機(jī)仍會運(yùn)行，這就造成單個電機(jī)設(shè)備單獨(dú)出力，造成機(jī)械過載。根據(jù)此現(xiàn)象將兩臺電機(jī)的故障進(jìn)行串聯(lián)，可靠地保護(hù)了設(shè)備。

5.啟動和急停問題

原皮帶電氣設(shè)計(jì)控制回路取自第一臺電機(jī)斷路器下口，如果第二臺電機(jī)主回路斷路器脫扣，如果有運(yùn)行命令另一臺電機(jī)仍會啟動運(yùn)行，這就也會造成單個電機(jī)設(shè)備單獨(dú)出力，造成機(jī)械過載。根據(jù)此現(xiàn)象將進(jìn)線接觸器的控制電源改自第二電機(jī)斷路器下口并經(jīng)過現(xiàn)場操作箱的急停按鈕形成回路。既能起到急停作用又能避免單電機(jī)啟動的誤操作。

第六章 結(jié)束語

上述供料系統(tǒng)均采用施耐德電氣元件進(jìn)行控制，已分別于2006年至2007年投入運(yùn)行，在系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行過程中，通過不斷改進(jìn)，目前設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，該系統(tǒng)的成功應(yīng)用也為其他料場設(shè)計(jì)和選型時起到較好的借鑒，2009年該廠在雙電機(jī)的基礎(chǔ)上成功上線一套三電機(jī)三軟啟的皮帶上料設(shè)備，運(yùn)行穩(wěn)定，為生產(chǎn)打下了穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

作者簡介：梁文強(qiáng)，男（漢族），山東省臨沂市人，日照鋼鐵有限公司，主要從事煉鐵電氣、自動化設(shè)備維護(hù)工作。

（作者單位 日照鋼鐵有限公司）

?誗編輯 段麗君