河鋼宣鋼檢修公司 趙雁峰

交流變頻調(diào)速在宣鋼高爐探尺中的應(yīng)用

河鋼宣鋼檢修公司 趙雁峰

探尺設(shè)備能夠自動(dòng)探測爐內(nèi)料面情況，高爐操作工根據(jù)爐內(nèi)料面情況能夠?qū)崟r(shí)掌握高爐爐料的運(yùn)行狀況，為高爐的精準(zhǔn)操作提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文論述的高爐探尺自動(dòng)控制系統(tǒng)，是采用先進(jìn)的西門子交流變頻調(diào)速器，實(shí)現(xiàn)高爐探尺的放尺、浮尺、提尺全過程的自動(dòng)控制。其控制方式主要由變頻器通過速度控制與轉(zhuǎn)矩控制相結(jié)合，與外部反饋編碼器、主令控制器構(gòu)成全閉環(huán)控制回路來實(shí)現(xiàn)。在自動(dòng)方式下由計(jì)算機(jī)過程站給定命令,變頻器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對高爐探尺自動(dòng)控制。

自動(dòng)控制；交流變頻調(diào)速；編碼器；速度與轉(zhuǎn)矩控制

1.引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，國內(nèi)大型高爐生產(chǎn)工藝的先進(jìn)控制技術(shù)也在不斷更新，宣鋼新建高爐的工藝控制技術(shù)也有了新的發(fā)展。其中高爐探尺電器自動(dòng)控制采用了先進(jìn)的西門子6SE7018-OEA61型交流變頻調(diào)速器控制。西門子6SE7018-OEA61型交流變頻調(diào)速器具有更大允許電壓波動(dòng)范圍、更小的體積、更強(qiáng)的通訊能力，因此在控制過程中提高了設(shè)備的控制精度和穩(wěn)定性，為高爐正常生產(chǎn)提供了保障。

2.交流變頻調(diào)速器的簡介

2.1 交流變頻調(diào)速器的系統(tǒng)組件

交流變頻器主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源，交流電源供給電動(dòng)機(jī)。

系統(tǒng)組件有：進(jìn)線側(cè)開關(guān)組件，包括進(jìn)線電抗器和進(jìn)線濾波器；直流回路器件，包括制動(dòng)裝置和制動(dòng)電阻，系統(tǒng)產(chǎn)生的再生能量可通過制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)換成熱能耗掉；輸出側(cè)組件，包括輸出電抗器和濾波器；控制系統(tǒng)組件，包括控制單元，控制單元安裝在變頻裝置上，用于變頻裝置的智能化控制，控制單元帶有與上位系統(tǒng)通訊的接口，以及外部擴(kuò)展接口；整流裝置組件，用于實(shí)現(xiàn)集中整流，并為中間直流回路提供直流電源。這些系統(tǒng)組件組合連接起來，能夠智能、高效地控制傳動(dòng)系統(tǒng)。

2.2 變頻器的系統(tǒng)設(shè)置

在變頻器的系統(tǒng)設(shè)置中，控制電子板得到關(guān)于傳動(dòng)變頻器工作的進(jìn)線電壓、以及關(guān)于所連接的電機(jī)及編碼器的情況。在系統(tǒng)設(shè)置中，電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩信號(hào)額定值也可確定。系統(tǒng)設(shè)置中必須確定電機(jī)的接線是星形還是三角形，必須正確輸入電機(jī)的額定電流，對于專門的強(qiáng)制通風(fēng)電機(jī)，可以通過轉(zhuǎn)矩和動(dòng)態(tài)電流的極限值設(shè)定一個(gè)較高的轉(zhuǎn)矩。電機(jī)額定電流的精度直接影響到轉(zhuǎn)矩精度，因?yàn)橥ǔｎ~定轉(zhuǎn)矩由額定電流標(biāo)稱。

3.宣鋼高爐探尺系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理

3.1 宣鋼高爐探尺系統(tǒng)的構(gòu)成

高爐探尺主要由交流電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、鏈輪箱、重錘及電器控制系統(tǒng)構(gòu)成。它是由一根金屬鏈條，連接一個(gè)鑄鐵重錘掛在一個(gè)由交流變頻電動(dòng)機(jī)、變速齒輪箱組成的一個(gè)機(jī)構(gòu)上，為了控制它的提、放尺定位，還有一套抱閘裝置。電器控制系統(tǒng)采用西門子6SE7018-OEA61型交流變頻

交流變頻調(diào)速器的主要作用是與其他電器元件配合通過參數(shù)設(shè)定與調(diào)整，動(dòng)態(tài)的控制驅(qū)動(dòng)探尺電機(jī)的運(yùn)行，使探尺能夠按技術(shù)工藝要求實(shí)現(xiàn)提尺、放尺、浮尺的全過程。使探尺能夠精確的反應(yīng)高爐爐內(nèi)料面的真實(shí)狀況。

增量型編碼器安裝于電機(jī)軸頭，用來檢測電機(jī)速度，與交流變頻調(diào)速器組成閉環(huán)控制，為交流變頻調(diào)速器反饋實(shí)時(shí)的速度信號(hào)。

多圈絕對值編碼器用于與上位機(jī)進(jìn)行通訊，把探尺的實(shí)際位置信號(hào)實(shí)時(shí)傳遞給上位機(jī)，以實(shí)現(xiàn)探尺的自動(dòng)控制并為高爐操作人員提供直觀的料線位置以及爐料的運(yùn)行情況。

電子主令控制器其主要作用是對探尺的提尺、放尺過程進(jìn)行限位控制。主要分為：待機(jī)位、零米料線、上超極限、上超極限保護(hù)、下超極限、下超極限保護(hù)、檢修位限位等。

交流變頻電動(dòng)機(jī)及抱閘系統(tǒng)接收變頻調(diào)速器發(fā)出的動(dòng)態(tài)指令，直接驅(qū)動(dòng)探尺的運(yùn)行與停止。

3.2 高爐探尺控制系統(tǒng)原理

高爐探尺 外部控制條件通過6SE7018的接口端子與變頻器連接，接口端子包括X9、X101、X103、X102，通過這些接口實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外輸入、輸出的聯(lián)系。

端子X9接外部24V直流電源和主接觸器控制。端子X101接四個(gè)雙向開關(guān)量輸入/輸出。 端子X103接脈沖編碼器，編碼器用于檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

在控制系統(tǒng)中，提尺時(shí)要串聯(lián)檢修位點(diǎn)、上超位、待機(jī)位；放尺時(shí)要串聯(lián)6m料線、6m料線保護(hù)。

探尺在每下完一批料開始下降，探到料面后自動(dòng)跟蹤；在下一批料開始下料前，探尺開始提升，直至待機(jī)位停止。在這個(gè)控制過程中采用轉(zhuǎn)矩控制和速度控制兩種方式，放尺過程：當(dāng)?shù)玫絇LC發(fā)來的放尺信號(hào)后，主回路合閘、變頻器準(zhǔn)備好、變頻器無故障信號(hào)具備時(shí)，變頻器發(fā)出放尺信號(hào)，放尺時(shí)先給定正向轉(zhuǎn)矩使探尺向下運(yùn)行，經(jīng)幾秒延時(shí)后給負(fù)向轉(zhuǎn)矩，在此過程中用速度限幅控制最大速度到達(dá)料面后，給定負(fù)向轉(zhuǎn)矩使探尺向下運(yùn)行扶正，后給定正向轉(zhuǎn)矩使探尺隨料面下降變送器接收到提尺信號(hào)后，探尺以一定的速度提升直至待機(jī)位停止。

4.探尺的參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置：選擇PO60=5進(jìn)入系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置菜單；應(yīng)用參數(shù)設(shè)置：PO60=1進(jìn)入應(yīng)用參數(shù)設(shè)置菜單；常用參數(shù)調(diào)整：U013先給定一較小負(fù)向轉(zhuǎn)矩探尺向下運(yùn)行，U014經(jīng)過幾秒延時(shí)后給定正向轉(zhuǎn)矩控制探尺向下勻速運(yùn)行，U011正向轉(zhuǎn)矩使探尺向上扶正，

U012經(jīng)過幾秒延時(shí)后給定正向轉(zhuǎn)矩使探尺跟隨料面下降。

在探尺運(yùn)行過程中，系統(tǒng)參數(shù)、應(yīng)用參數(shù)已設(shè)置好，常用參數(shù)需要調(diào)整，例如：高速的頻率可調(diào)整P406的值，低速的頻率可調(diào)整P407的值。

5.結(jié)束語

全數(shù)字交流變頻調(diào)速控制在高爐探尺中的應(yīng)用，使高爐探尺實(shí)現(xiàn)了全閉環(huán)電器控制的智能化，探尺控制精度進(jìn)一步提高，運(yùn)行更加平穩(wěn)，同時(shí)變頻調(diào)速還具有維護(hù)簡便、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。因此，變頻調(diào)速控制裝置廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中，成為當(dāng)今電氣傳動(dòng)控制技術(shù)的主流。

[1]趙艷敏.交流變頻自動(dòng)控制技術(shù)在高爐探尺中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用,2014(03):44-45.

[2]李鵬華.高爐探尺設(shè)備及其矢量控制[J].信息與電腦(理論版),2016(11):18-19.

[3]蒲靜濤,王仰宏.高爐交流探尺SINAMICS S120調(diào)速系統(tǒng)[J].電氣傳動(dòng),2014(09):70-73.

[4]孔祥珍.高爐探尺自動(dòng)調(diào)節(jié)控制的研究與應(yīng)用[J].電子測試,2013(15):7-8.