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掌握高爐爐料的運行狀況，為高爐的精準操作提供堅實的基礎(chǔ)。本文論述的高爐探尺自動控制系統(tǒng)，是采用先進的西門子交流變頻調(diào)速器，實現(xiàn)高爐探尺的放尺、浮尺、提尺全過程的自動控制。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)控制回路來實現(xiàn)。在自動方式下由計算機過程站給定命令,變頻器實時調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對高爐探尺自動控制。

自動控制；交流變頻調(diào)速；編碼器；速度與轉(zhuǎn)矩控制

1.引言

隨著社會的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，國內(nèi)大型高爐生產(chǎn)工藝的先進控制技術(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控制采用了先進的西門子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范圍、更小的體積、更強的通訊能力，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，交流電源供給電動機。

系統(tǒng)組件有：進線側(cè)開關(guān)組件，包括進線電抗器和進線濾波器；直流回路器件，包括制動裝置和制動電阻，系統(tǒng)產(chǎn)生的再生能量可通過制動電阻轉(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，以及外部擴展接口；整流裝置組件，用于實現(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)于傳動變頻器工作的進線電壓、以及關(guān)于所連接的電機及編碼器的情況。在系統(tǒng)設(shè)置中，電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩信號額定值也可確定。系統(tǒng)設(shè)置中必須確定電機的接線是星形還是三角形，必須正確輸入電機的額定電流，對于專門的強制通風(fēng)電機，可以通過轉(zhuǎn)矩和動態(tài)電流的極限值設(shè)定一個較高的轉(zhuǎn)矩。電機額定電流的精度直接影響到轉(zhuǎn)矩精度，因為通常額定轉(zhuǎn)矩由額定電流標稱。

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、減速機構(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，連接一個鑄鐵重錘掛在一個由交流變頻電動機、變速齒輪箱組成的一個機構(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，動態(tài)的控制驅(qū)動探尺電機的運行，使探尺能夠按技術(shù)工藝要求實現(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)料面的真實狀況。

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

多圈絕對值編碼器用于與上位機進行通訊，把探尺的實際位置信號實時傳遞給上位機，以實現(xiàn)探尺的自動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、放尺過程進行限位控制。主要分為：待機位、零米料線、上超極限、上超極限保護、下超極限、下超極限保護、檢修位限位等。

交流變頻電動機及抱閘系統(tǒng)接收變頻調(diào)速器發(fā)出的動態(tài)指令，直接驅(qū)動探尺的運行與停止。

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機轉(zhuǎn)速。

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

探尺在每下完一批料開始下降，探到料面后自動跟蹤；在下一批料開始下料前，探尺開始提升，直至待機位停止。在這個控制過程中采用轉(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)來的放尺信號后，主回路合閘、變頻器準備好、變頻器無故障信號具備時，變頻器發(fā)出放尺信號，放尺時先給定正向轉(zhuǎn)矩使探尺向下運行，經(jīng)幾秒延時后給負向轉(zhuǎn)矩，在此過程中用速度限幅控制最大速度到達料面后，給定負向轉(zhuǎn)矩使探尺向下運行扶正，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后，探尺以一定的速度提升直至待機位停止。

4.探尺的參數(shù)設(shè)置

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

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

在探尺運行過程中，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，使高爐探尺實現(xiàn)了全閉環(huán)電器控制的智能化，探尺控制精度進一步提高，運行更加平穩(wěn)，同時變頻調(diào)速還具有維護簡便、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。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)今電氣傳動控制技術(shù)的主流。

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