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济钢120t转炉倾动装置交流变频调速系统开发与应用

作者:邵克志 济南济钢设计院,张海昆 济钢第三炼钢厂2008.12.03

  摘 要:本文介绍了交流调速系统转炉倾动装置中的应用及注意事项,阐述了控制方案和有关同步、预励磁、装置通讯的实现方法。
  关键词:转炉  交流调速系统  直接转矩控制  PLC  DeviceNET
  1 概述
  随着交流变频控制技术的不断发展,交流传动系统得到了广泛应用,并逐步取代直流传动系统。特别是在120t转炉倾动装置传动系统中CONTROL ENGINEERING China版权所有,该级别转炉的倾动装置,国内外一直采用直流电动机传动控制系统。济钢120t转炉倾动装置首次采用交流变频传动系统并取得成功。为120t及以上级别转炉倾动传动交流化提供了宝贵经验。为提高炼钢自动化水平,降低生产维护成本奠定了基础。
  2  转炉倾动工艺设备概况
  2.1 工艺设备结构
  济钢120t转炉炉壳为全焊接式固定炉底结构,转炉托圈为焊接箱形结构,其内通循环水冷却,转炉炉壳与托圈的连接,采用三点支承方式,此结构既能有效地在360?范围内支承炉壳又可适应炉壳的热膨胀。倾动装置采用全悬挂扭力杆平衡型式。由以下几部分组成:驱动电动机、一次减速机、二次减速机、扭力杆平衡装置和润滑装置等。扭力杆平衡装置是平衡转炉倾动时引起悬挂减速机(二次减速机)壳体旋转的旋转力矩平衡装置,通过扭力杆扭转来吸收扭矩并将扭矩转化为垂直的拉力和压力,通过扭力杆轴的固定轴承座和浮动轴承座传递到基础上,由于拉力和压力使扭力杆形成相反的扭矩,从而导致产生了吸收倾动力矩的效果。
  转炉倾动采用全正力矩方式www.cechina.cn,即转炉倾动到任一角度时都保证是正力矩,确保转炉在360?回转过程中都是正力矩,事故断电时,转炉能够以自身重力自动返回垂直位置,从而排除翻炉泼钢事故的发生。转炉倾动驱动系统主要工艺设备参数:
  转炉容量:125t 最大:135t
  最大倾动力矩:300T.m
  转炉折算到电动机轴上的最大转动惯量:675kg.m2
  机械齿轮速比:523
  额定转矩:1700N.m
  最大力矩倍数:Mcr/Me = 2.9
  倾动速度: 0.13-1.3 r/min
  倾动角度: 0-360?
  加速时间:4S
  变频电动机:4台 132KW  YZP355S-8  AC380V  735r/min
  电动机冷却方式:强迫风冷
  倾动电动机附编码器: 1024P/R DC24V
  倾动位置接近开关:4个
  倾动装置制动器:YTD-2000/60
  制动器电动机:4台0.55KW  AC380V
  转炉托圈耳轴端部编码器: 3600P/R  DC24V
  2.2工艺控制要求
  120t转炉倾动机械设备采用4台交流变频电动机驱动,4台电动机采用4点啮合全悬挂形式,通过扭力杆装置进行力矩平衡。
  转炉倾动控制系统的基本要求为:
  (1)4台电动机同步启动、制动及同步运行,根据要求转炉可以在0.13~1.3r/min之间进行倾动速度调节,转炉可以做±360°旋转。转炉倾动时4台电动机负载应相同。
  (2)当一台电动机发生故障,而转炉正处于吹炼状态,则剩余3台电动机降速运行维持该炉钢炼完,此时转炉速度控制在0.14~0.8r/min。
  (3)当转炉正在出钢、出渣时,交流电源系统发生停电故障,此时利用UPS电源将4台制动器打开,转炉依靠自重复位, 转炉处于安全位置。
  (4)当转炉出现塌炉等事故时,倾动机械的机电设备能短时过载,转炉以0.13r/min速度旋转,倾动转炉倒出炉内装盛物,然后进行事故处理。
  (5)转炉为全正力矩设计控制工程网版权所有,即在整个工作倾动角度内由0°~士180°方向倾动均为正力矩。
  (6)电力系统应能记忆炼上一炉钢时,转炉转动0~180°的电动机参数,如电压、电流转矩等,本炉次转炉冶炼时,应将电动机当前参数与上一炉钢转炉转动时的电动机参数进行对比,如果误差超过10%则报警,操作工人应立即检查设备是否故障。
  (7)为防止电动机突然启动对设备的冲击,转炉开始倾动时电动机转速应从零开始逐渐加速,从零到正常速度的加速时间是4S。
  (8)由于制动器制动力矩较大,为了防止制动时对设备的冲击,转炉制动时应先通过能耗制动将电动机减速,当转炉倾动速度接近零时CONTROL ENGINEERING China版权所有,制动器失电制动,制动时间为4S。
  (9)在现场操作台和CRT上设置故障报警灯,显示转炉稀油润滑系统是否正常,稀油站的故障信号包括油位低、油压低及油温高,三种故障信号合成一个"给油异常"信号,当此信号灯亮时,操作工人应立即检查及排除稀油站故障。
  (10)转炉在零位时如果电动机的驱动力矩大于700Nmwww.cechina.cn,则报警,操作工人应及时检查制动器是否出现故障。
  (11)如果电动机最大驱动力矩大于1800Nm10秒以上则报警,此时表示电动机超负荷工作,检查机械系统,有故障立即排除。
  (12)转炉正常操作时

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