欧科变频器在高炉上料卷扬机中的应用

powtech2013

概述
　　本文详细介绍了POWTECH变频器在高炉上料卷扬机中的应用，该应用方案中POWTECH变频器根据外部控制信号的要求和实际的运行速度，控制输出频率的大小，实现了高炉上料卷扬机加减速段的平稳制动和稳定爬行，具有较大的实用和推广价值。
一、概况：
　　在高炉炼铁生产中，上料系统是设备的重要组成部分，其可靠性直接影响到生产效率及经济效益。本文对变频器在该系统变频改造部分的应用，以及该系统的传控部分进行讨论。
　　
二、 系统简介：
　　1、原系统机械部分构成
　　高炉上料机主要有两种：斜桥料车上料机和带式上料机。对于3000m3以下的高炉或使用热烧结矿的高炉，目前还是以斜桥式料车上料机为主。斜桥式上料机主要由斜桥、料车、卷扬机三部分组成，由一台卷扬机拖动两台料车，料车位于轨道斜面上，互为上行、下行，即其中一台料车载料上行，另一台为空车下行，空车重量相当于一个平衡锤，平衡了重料车的车厢自重，运行过程中电机始终处于电动状态，免去了电动机处于发电运行状态所带来的种种问题。　
    2、原系统电气部分构成
    原系统由一台6极55kW绕线式电机拖动，转子回路靠切换电阻实现速度调整，通过主令控制器（与电机同轴连接）采集料车的位置，控制电阻的投入切除，同时控制机械抱闸的开闭。　
　　3、原系统存在的问题：
　　由于该调速方式为转子串电阻调速，频繁启动，启动电流大，电阻容易烧毁，料车上料品种不一样，停车减速不平稳，减速时间不易控制， 加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一致，有时出现料车“挂顶”事故，严重影响了生产。　
　　4、新系统构成框图：

　　5、电气部分改造过程：
　　在不改变原来工人操作习惯的前提下，保留原来操作控制台及控制系统，变频器选用的是深圳市欧科传动有限公司生产的PT200系列变频器，变频器的运行、停止信号取自原信号，加、减速点来自主令控制器，重新布线，加减速时间从变频器参数设定，保留原来电机，变频运行时，将其转子滑环短接，保留原来主令控制器， 主令控制器上的行程开关，作为料车位置的到位、极限保护。两套控制系统互为备用，当变频器需要检修维护或出现故障保护时，可切换到原系统运行。 　
      6、新系统工作原理：
　　操作工发出料车1上行指令，选通变频器的多段速频率50Hz，变频器由0Hz开始提速，开启抱闸，直到全速运行；随着电机的转动，主令控制器的K1闭合 ， 选通变频器的频率20Hz，电机以中速运行；当主令控制器的K2闭合时，选通变频器的固定频率6Hz，电机以低速运行；当主令控制器的K3闭合时．说明料车已经达到终点，变器封锁输出，同时关闭机械抱闸，料车l送料完毕。料车2重复如上过程。
　　7、速度曲线；（以料车1上行为例）

      8、变频器相关参数设置如下：

P01.01-1,  P01.03-4,   P01.09-5,  P01.11-20,  P01.12-20,  

P02.05-1,

P05.01-10,

P06.01-1,  P06.02-2,  P06.03-12,  P06.04-13,  P06.05-14,  

P11.01-100,  P11.02-40,  P11.03-12,  P08.02-1
　　
三、变频器的选用
　　1、变频器的容量 变频器的容量及选型,大体上,应注意以下几个方面的问题:
　　　　高炉卷扬系统具有恒转矩特性,重载启动，变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。即

IN＞I Mmax（1）
　　式中，IN为变频器额定电流；I Mmax为电动机的最大工作电流。
　　变频器的过载能力通常为1.5倍/1min，这只是对于在电动机的启动或制动过程才有意义，不能作为变频器选型的最大电流来考虑。
　　因此，在选择变频器容量时，应比变频器说明书中的配用电动机容量加大一档至二档，并应具有无反馈矢量控制功能。使电动机在整个调速范围内，具有真正的恒转矩，满足负载特性要求。
　　2、制动问题 从料车的速度及加速度可以看出，料车在减速或定位停车时，应注意选择相应的制动单元及制动电阻，使变频器直流回路的泵升电压UD保持在允许范围内
　　3、控制与保护 料车卷扬系统是炼铁生产中的重要环节，因此拖动控制系统系统应保持绝对安全可靠。高炉炼铁生产现场环境较为恶劣。因此，系统的故障检测和诊断应完善。对于变频器自身故障由故障报警输出点Ta、 Tb， Tc动作，当故障发生时，Ta、Tc断开，控制回路断开，立即关闭机械抱闸，以防止料车下滑。
　　
四、过程中遇到的问题
　　1、变频器选型：
　　考虑到冶金系统的设计特点，电机已经加大了余量，而且原系统电机的实际运行电流在85安培左右，故变频器同级选配55kW。由于该卷扬机拖动两台料车，变频器工作于第一象限．但当变频器减速停车时，可能有能量回馈，故可选配制动单元和制动电阻, 使变频器直流回路的泵升电压UD保持在允许范围内。
　　2、加速曲线的调整：
　　变频器从0Hz开始加速，通过斜坡时间至全速，已经实现了对电机的软启动，考虑到卷扬机钢丝绳的伸缩以及减速机的齿隙影响，在加速开始加入圆弧曲线．从而进一步减小对机械部分的冲击。
　　３、制动器的配合
　　当变频器收到正转(或反转)指令后，经过0.5秒延时后，打开抱闸，料车上行，随着低段速的选通，电机处于爬行状态，当PLC检测到终点信号时，发出停车命令，变频器封锁输出执行自由停止，同时关闭抱闸。如此控制抱闸既防止变频器过流保护．又防止料车下滑。

该帖已经同步到自动化微博 powtech2013的微博