120吨转炉炉倾传动PLC抱闸控制系统应用研究

关 键词 ： 转炉 传 动 系统 研 究 中图分类 号： Ｔ Ｆ ３ ２ ５ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ７ ， ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ ． ０ １ ３ ４ — ０ １
前 言
莱钢银 山型钢炼钢厂 １ ＃～３ ＃１ ２ ０ 吨转炉 自２ ０ ０ ４ 年投产以来， 转炉在摇炉过程中， 炉倾系统运行不稳定 ， 转炉起制动 ， 尤其是制动 过程 ， 长期存在着冲击大 、 振动大的问题 ， 经常造成一 次减速机箱体 联接螺栓和二次减速 机箱体联接螺栓松动 、 断裂 。 炼钢厂每年都需 要投入大量的人力和资金， 用于维护转炉炉倾减速机 系统 ， 对正常 的生产组织和成本 控制造成不利影响。 目前必须保障现系统稳定运 行 的同时还 要为将来生产能力扩大等考虑 ， 因此有必要对 目前的 １ ＃～３ ＃１ ２ ０ Ｔ转炉炉倾传动系统进行系统分析和研究 ， 制定切实 可行的改进措施 ， 减少炉倾 系统运行过程特别是起动一 制动过程中 的异常载荷冲击 ， 保证炉倾系统的长期安全稳定的运行 。
１ 炉 倾传 动 系统校 核
力能参 数包括耳轴倾动力矩及 扭力杆倾动力矩及其相应的冲 击载荷 。 其测试均采用在轴表面焊接 电阻应变 片的方 式来进行 。 焊 接电阻应变片时采用全桥方式 ， 扭转应变信号通过应变仪和信号接 口箱后 ， 进入计算机进行采样记录。 同时， 为了获得倾动力矩与转角 的关系 ， 从转炉控制系统 引入倾 角信号 。
应 用 研 究
｝ ｝
１ ２ ０ 吨转炉炉倾传动 Ｐ Ｌ Ｃ抱闸控制系统应用研究
王 民
（ 山 东钢铁 莱 芜分 公 司设备 检修 中心 山 东莱芜 ２ ７ １ １ ０ ４ ）
摘要 ： 通过对 １ ２ ０ Ｔ 转 炉炉倾 故障 的研 究及改 造， 在 不增加投 资的情 况下最终 实现 了零速 满力矩制 动的控制要 求， 该技 术具 有较强的先 进性和 实 用性 ， 且没 有应 用先例， 为各钢 厂分析 炉倾 系统故 障提供 了一 种分析 、 确诊故 障源 的有效 手段 ， 改进 措施 的制 定与 实施 值得存 在类似 炉倾故 障 的其 他钢 厂借 鉴和应 用， 特别是 在老 系统 中， 可以以 最小的 成本代 价取得理 想 的效果， 因此该 技术 具有推 广价值 。
转炉炉倾变频控制系统原设计仅有变 频器 电流 内反馈 闭环控 制， 电机抗扰稳速性能差， 造成炉倾转动不平稳， 是炉倾减速机产生 剧烈晃动 的原因之一。 国内同行如天铁集团１ ８ 转炉采用的是带编 码器速度反馈的速度 闭环控 制， 其每 台电机通过编码器将速度反馈 给变频器 ， 当负载变化影响 电机转速时 ， 变频器能够很好的调整输 出， 保持电机恒速， 使 电机具有 良好的抗扰稳速性能。 但 目前我厂的 现状是 ， 电机未设计编码器接手 ， 安装编码器必须全部更换新 电机， 而且型钢炼钢厂建设时未严格按照变频器Ｅ ＭＣ 导则进行设计施工 ， 电机距变频器距离长 ， 信号线、 电机线混放且接地系统不完善， 改造 使用编码器速度反馈可能存在强烈的信号干扰， 埋有更大的事故 隐 患， 因此采用待编码器反馈的速度闭环控制不适合在我厂应用。 经过 反复研究变频器功能图， 结合现场实测 ， 在输出频率５ ＨＺ 以上时变频 器内部检测的速度反馈值与实际电机速度差别不大 ， 完全可以用变 频器 自身检测的速度反馈代替编码器速度反馈 ， 实现速度 内反馈闭 环控制 。 因现场基本用不到５ ＨＺ 以下的运行频率， 速度内反馈闭环控 制完全可以代替速度外反馈闭环控制 ， 且实际应用效果 良好 。 ２ ． ２炉倾抱 闸控 制程 序优 化 重新设计Ｐ Ｌ Ｃ 抱闸控制程序 ， 要求抱 闸得电条件为一主两从变 频器抱闸打开信号输 出； 抱闸失 电条件为～主两从变频器抱 闸打开 信号取消或有停止信号后Ｐ Ｌ Ｃ 延时３ ｓ 强制抱 闸失 电。 程序修改后抱 闸动作条件全部交给变频器分析判断， 为提 高系统可靠性， 变频器 控制抱 闸信号未直接控制抱 闸接触器动作 ， 而是首先接入Ｐ Ｌ Ｃ， 经 过Ｐ Ｌ Ｃ 分析必要条件满足后再输出控制抱闸接触器 。 Ｐ Ｌ Ｃ 保留紧急 情 况下急停功能和变频器停止后延时３ ｓ 强制抱闸失电功能， 确保在 异常情 况下抱闸可靠抱死。
１ ． １空 炉 力 矩 测 试
空炉摇炉摇炉试验 的目的是为了确定零力矩的位置， 试验开始 时转炉从１ ８ １ 。 转动到－ １ ４ ２ 。 ， 再转 回１ ８ １ 。 。 经测试可知摇炉力矩最大 值为 １ ２ ５ ｔ ＊ ｍ。 （ 如 图１ ） １ ． ２ 出钢 力 矩 测 试 ３ ＃炉倾动力矩测试时间为２ ０ ０ ８ 年５ 月， 监测范围为８ 炉数据。 转 炉量在 １ ５ ３ ｔ －１ ５ ６ ｔ 范围内波动。 典型 出钢过程 转炉倾动力矩测试实 ２ ． ３ 设置合适的变频器抱闸控制参数， 并调试满足设备平稳 测 曲线及倾动力矩 随角度 的变化情况如 下左 图所示 。 显然， 由于情 况过程 中存在起制动 及加减速操作 ， 数 ， 阀值力矩值必须设置准确， 既要杜绝 力矩曲线必须经过回归以后才能得到。 下右图中回归曲线的峰值 即 各个位置转炉启动发生点头还要保证启动无冲击 ， 经过反复调试选 为倾动 力矩的最大值 。 （ 如 图２ ） 择力矩 阀值为５ ％ 额定值 ， 延时时间为０ Ｓ ； 制动 ： 阀值选择速度参数 ， ２优 化措 施 理 想状 况下 速 度 阀值 为零 速 ， 但考 虑 抱 闸制 动 过程 有 时 间 ， 速 度 降 ２ ． １变频 器 闭 环 控 制 改 造 落时力矩要保持满力矩防止下滑 ， 因此速度 阀值 的设定必须慎重 ， 经过反复试验和分析历史 曲线 ， 选择速度 阀值为７ ％ 额定值 ， 可以保 证制动轮停止 的同时抱 闸可靠抱死 。 ３结语
应用西门子矢量型变频器基本实现了零速满力矩制动 ， 实际应 用效果 良好 。 改变四台变频器主从 同步静态设置为Ｐ Ｌ Ｃ 控制字动态 调整 ， 消除主从控制在 制动减速期间的控制缺陷 ， 达到减速机平稳 制动 的目的。 研究应用变 频器速度 内反馈代替编码器速度反馈 ， 在 ５ ＨＺ 以上的频率 区间实现可靠的速度闭环控制 ， 提高电机抗扰稳速 性能， 使炉倾转动更加平稳 。 改变模拟量操纵杆 单一控制调速的缺 陷， 根据工艺要求设计三个 自动变速区间， 结合Ｐ Ｌ Ｃ 智能判断功能 ， 使炉倾操作 简单且人性化 ， 同时消除炉倾运动期间频繁变速给减速 机带来的冲击载荷。 采用该技术改造后 ， 炉倾制动十分平稳 ， 高速制 动现象彻底 消除， 而且启制动时机 得到 明显改善 ， 减速机晃动现象 明显减轻 ， 炉子可以平 稳启 制动 ， 应用效果 良好 。 参考文献 ［ １ ］ 潘紫微． ２ ９ ５ ｔ 氧 气顶吹转炉倾动机构传 动系统性能测试 与分析 ［ Ｊ ］ ． 重型机械。 ２ ０ ０ ２ （ ６ ） ．