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案例应用:变频器在高炉上料卷扬机中的应用

http://www.electric.hc360.com2013年04月28日09:33 来源:慧聪变频器网T|T

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

INI Mmax1
  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1.5/1min,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,TaTc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。

责任编辑:蔡亚微推荐

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