交流变频器在120吨转炉炼钢氧枪控制中的应用
交流变频器在120吨转炉炼钢氧枪控制中的应用
摘要：近年来，随着变频技术和控制技术的不断发展，变频技术以精度高、通用性强、工艺先进、操作方便以及公认的显著节能效果，被认为是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。
随着电力电子和微型计算机价格的下降，变频控制应用更加普及，因此发展十分迅速，在工业领域尤其在冶金行业的应用日益广泛。
氧枪升降的变频调速控制系统，是转炉炼钢控制系统中变频技术应用的技术含量最高的控制系统。
氧枪升降是典型的位能负载，靠钢丝绳牵引，按照炼钢工艺专业的要求，氧枪在升降过程中要实现慢速到快速以及快速到慢速的转换，且其停经的工艺检测点较多，在各工艺点要求准确停车。
尤其是在吹炼点，氧枪的枪位直接影响到炼钢的质量。
因此，应用变频器控制氧枪升降是氧枪调速控制系统的理想之选。
下面以本溪北营钢铁（集团）股份有限公司（下称北营公司）120吨转炉为例，设计以西门子6SE70系列变频器在氧枪升降设计中的应用以及在实际应用中出现的一些问题并提出改进措施。
关键词：交流变频器、控制、应用、改进
1.1工作原理
北营公司120吨转炉设备氧枪控制设计2套变频控制氧枪，在固定导轨升降，每台变频器都可以通过切换驱动两根氧枪,实现两套氧枪的灵活备用。
每套氧枪升降系统由一台110kW交流电动机传动，在生产过程中当工作氧枪发生故障时，可快速通过横移换枪等操作，使用备用氧枪继续生产。
氧枪系统有一套事故提升装置，不接入电网，由事故电池作为电源驱动事故电机升降，当氧枪系统停电时，可切换到事故电机将氧枪提起，氧枪停车时有抱闸系统实现。
由于1台变频器通过切换可以分别驱动1#、2#氧枪,变频器需定义2套电机参数组MDS,通过P578、P579来选择。
当变频器和氧枪对应时,B16(DigIn 4)=0选择第一套MDS,采用速度闭环控制;当变频器和氧枪交叉对应时,B16=1选择第二套MDS。
通过P590来选择2套BICO参数组。
[1]
[1]
1.2通信及连锁
氧枪控制驱动系统选用2台6SE70矢量型变频器来分别驱动每套氧枪升降装置电动机。
采用2种方法联系控制。
一种是硬线控制，就是变频器本身的端子
就有控制启停和几个内部IO的点，可以通过硬线控制并读取状态。
[1]
另一种办法是通过DP网，通常需要在购买变频器的时候购买DP通讯模板，有的变频器自带了这个DP通讯功能，然后就可以在SIMENSE S7 PLC组态的时候直接组态变频器，类似一个普通远程站[2]。
现场同轴电缆布线链接，实现信号及数据通讯。
PLC程序发出指令读写变频控制字，变频器通过自身软件识别输出动作，驱动氧枪电动机动作。
SIEMENS变频器通过PROFIBUS有6对WORD的PZD过程数据与PLC进行交换,在PLC最好建专门的数据块与之通讯。
如新建DB**用于和2台变频器进行数据通讯,结构“Lance_1_Status”读取变频器状态、“Lance_1_Control” 是发送给变频器的命令。
分别调用系统功能块SFC14、SFC15执行通讯功能[3]。
同时变频器可以反馈给PLC检测及功能信号及数据，供PLC 作为控制依据。
变频器与计算机控制系统之间的信号与数据传输采用DP网络进行通讯，而不是采用以往常用的控制电缆硬线连接的方式，这样，节省了许多控制电缆，而且在实际工作中也证明了这种通讯方式大大方便了变频器与计算机控制系统之间的信号采集与数据传输。
氧枪升降系统是转炉控制系统中最重要的部分，安全性要求极高，易出现生产及人身伤害事故，联锁条件较多。
部分工作程序和联锁控制通过计算机控制系统（PLC）实现，部分特别重要的连锁条件不经PLC程序，而是直接作用于变频器控制，防止PLC通讯出现异常时产生误操作、误动作，极大地增加控制的安全性、可靠性。
1.3升降控制
氧枪升降可在2个地点操作，即主控室（9.6米）和现场就地操作台（42米），主控室在转炉正前方，PLC和HMI有关操作通过HMI进行,所有信息也都在HMI 显示。
用主令控制器操作氧枪吹炼过程；现场就地操作台是按钮操作，主要是为氧枪换枪及维修时用，所以只有2个速度。
操作台作为PLC的远程站，在SIMENSE S7 PLC软件硬件组态通过同轴电缆通信。
在氧枪卷筒处安装绝对值编码器,测量实际枪位。
通过Profibus DP现场总线连接PLC、变频器、位置编码器,实现数据的灵活传输。
氧枪升降由主控室主令控制器控制，过程中有五个速度，分别为零速、低速、中速、高速、高高速，由PLC给定变频器控制字对应。
在PLC中在不同高度给
定不同的速度，给变频控制信号实现工艺点的速度变化。
主控室监控画面可以采集变频器的故障信号和工作状态以及变频速度，也可以对变频复位合闸，便于故障处理及操作。
氧枪实际枪位的检测由脉冲编码器和计算机系统高速计数模块实现，同时有对应的接近开关与之比较使用，这样软硬件配合使用，既增加控制精度有提高安全系数。
在现场设氧枪上、下极限接近开关检测氧枪换枪位，确保氧枪在一定范围内升降。
氧枪的电机轴安装速度编码器，脉冲信号反馈到变频器与PLC高速技术模块中，用以显示氧枪实际运行速度，参与氧枪调速控制，实现PID闭环控制。
一个完整的升降动作控制过程：操作人员在监控画面合闸，信号到PLC后经程序判断满足条件时给变频器合闸信号，同时变频器合闸接触器吸合，操作主令控制器信号到PLC经程序判断满足动作条件时给变频器解封信号，变
频器处于预励磁状态，氧枪抱闸打开，PLC给变频器控制字一定的速度，变频器驱动电机转动。
当主令控制器回零后，PLC给变频器零速控制字，变频无输出，氧枪抱闸抱死，氧枪停止工作。
同时为了保证氧枪紧急情况停车，在主控室及现场操作台设置紧急停车按钮，此信号不经过PLC控制，直接给变频停机信号，保证紧急停车的需要，紧急停车信号按钮带显示灯及自锁功能，拍下急停按钮后按钮指示灯闪烁并自锁，变频器分闸停车，同时报故障码，通过故障码可查询到故障原因，待故障处理后变频器才可以复位合闸，氧枪继续动作，增加氧枪运行可靠性。
增加氧枪切换控制柜,以实现每台变频器都可以通过切换驱动两根氧枪,两台变频器增加PROFIBUS网卡实现数据通讯。
当变频器1、2分别驱动1#、2#氧枪时变频器采用有编码器的速度闭环控制方式,当交叉驱动、即变频器1驱动2#氧枪或变频器2驱动1#氧枪时,变频器采用无编码器的频率控制。
这样如果1台变频器故障可由另一台驱动,现场的电机速度编码器故障、可选择交叉驱动采用无编码器的控制方式,灵活备用、可将故障对生产的影响减少到最低。
1.4在实际运行中存在问题及改进方法
1、变频控制在大电流情况下，测速及高度编码器等弱电信号信号易受到干扰，导致控制出错，所以在防止电磁干扰方面要加强，在实际应用中为了抑制电源侧过电压以及变频器对其它设备的高频干扰，减少电流畸变，在变频器输入侧配有共模扼流圈、进线电抗器，在变频器输出侧配有输出电抗器。
信号电缆与动力电缆要分电缆桥架铺设，增加电缆与动力电缆之间距离，编码器用符合条件的有防干扰层的电缆，接地电阻在施工时应该按规定规范施工并测量合格。
2、接近开关等弱点信号易受到干扰，因为这些开关信号直接参与程序控制，可导致装置无故分闸或是操作人员产生误操作，所以应重点解决。
方法是可将低电压接近开关改为220伏，然后转换为24伏进PLC模板。
3、由于东北地区冬季寒冷，夏季炼钢高温环境导致现场的PLC模板及编码器工作不正常。
所以应该加强设备冬季保暖，夏季降温。
参考文献:
[1] 《北台钢铁（集团）有限公司炼钢连铸异地改建工程初步设计》北京钢铁吧设计研究院2003.8
[2] 《使用STEP7 编程》[Z].手册.SIEMENS.2007,8.
[3] 《SIMOVERT MASTERDRIVERS.矢量控制使用大全》[Z].SIEMENS.2000,6.。
变频器在炼钢厂制氧站中的应用
变频器在炼钢厂制氧站中的应用莱钢9000m3/h制氧机采用分子筛吸附净化、增压透平压缩机、规整填料塔、氧气内压缩和无氢制氩的新工艺。
氧气内压缩流程无氧气压缩机，液氧经主冷凝蒸发器底部抽出经两台低温液氧泵加压，进入主换热器组复热后送到用户管网。
管网压力若有大的变化将直接影响整个工况甚至停止供氧。
另有两台低温液氩泵用于精馏循环和无氢制氩。
为了保证整个机组的稳定顺产，这四台低温液体泵均采用变频调速，运行效果和节能效果良好。
2 变频调速的基本原理根据异步电动机转速公式：n=n0（1-s）=60f（1-s）/P （1）式中n——电机转速；n0——电机同步转速；s——电机转差率；f——电源频率；P——电机磁极对数。
从式（1）可看出，三相交流电动机的转速取决于同步转速n0，而n0又取决于电源频率f，当改变电源频率f时，同步转速与频率成正比变化，异步电机的转速n也随之改变，所以如能平滑改变电源频率，即可平滑地调节异步电动机的转速。
再根据泵流量相似定律的比例定理，泵流量与转速的一次方成正比，只要改变泵转速，就可改变泵的出力。
3 变频调速控制系统组成系统主要由AC800F DCS自动控制单元、四台变频器及四台低温液体泵等组成。
变频器采用深圳康沃公司生产的CVF-G1型，它主要分主回路和控制回路两部分：主回路由整流器、滤波环节和逆变器组成，用来为电机提供调压调频电源，其中整流器将工频电源变换为直流电源，滤波环节吸收整流器和逆变器之间的电压波动，而逆变器将直流电源再变换为交流电源。
控制回路则给主回路提供信号，由频率与电压的运算回路、主回路的电压/电源检测回路、电动机的速度检测回路、将运算回路的控制信号进行放大的驱动回路以及逆变器和电动机的保护回路组成。
4 变频调速方案（1）正常运行方式为1#液氧泵和1#液氩泵自动变频运行，2#液氧泵和2#液氩泵备用。
当1#液氧泵或1#液氩泵系统出现故障跳闸时，由DCS联锁2#液氧泵或2#液氩自启动运行，以确保整个空分装置的稳定运行。
安钢120t顶底复吹转炉氧枪设计及应用的开题报告
安钢120t顶底复吹转炉氧枪设计及应用的开题报告一、研究背景及意义在钢铁冶炼过程中，转炉炉衬磨损、铁水温度控制、氧气吹吸等问题一直是制约转炉冶炼稳定性和产能的关键因素。
为此，针对顶底复吹转炉氧枪的设计及应用进行深入研究，有着重要的理论和实践意义。
目前在转炉冶炼中，常采用顶吹和底吹的方式进行氧气吹入，但是这两种方法各有缺陷。
顶吹虽然吹氧速度快，但因为首次吹氧时气流不能有效地达到炉底，导致炉底热量不足、铁水温度低，从而降低了产量。
而底吹因为是从炉底吹入，能较为均匀地进行加热，但吹氧速度比较慢，且不能解决转炉炉衬磨损的问题。
因此，顶底复吹的方式能够综合两种吹氧方法的优点，提高转炉冶炼效率。
而氧枪的设计则是关键因素之一，氧枪要具有足够的抗腐蚀性、耐高温、耐磨损等特性，同时还要能够满足顶底复吹的需要，使得氧气能够更均匀地进入转炉，达到更好的冶炼效果。
因此，对于安钢120t顶底复吹转炉氧枪的设计及应用进行研究，可以为钢铁冶炼行业的生产提供较好的技术支撑。
二、研究内容及方法本研究主要围绕安钢120t顶底复吹转炉氧枪的设计及应用展开，具体内容包括：1. 对安钢120t顶底复吹转炉的工艺过程进行分析，分析其存在的问题，找出通过氧枪设计及创新解决问题的关键点。
2. 分析氧枪材料的性能，选择合适的材料进行设计。
3. 设计适合安钢120t顶底复吹转炉氧气枪的结构，并进行性能测试。
4. 分析氧枪在实际生产中的使用效果，结合冶炼数据和实践经验进行分析。
本研究主要采用文献调研、实验测试以及数据分析的方式开展。
三、预期成果及意义本研究的预期成果主要包括：1. 设计开发出适合安钢120t顶底复吹转炉氧气枪的新型结构，并进行性能测试，验证其优越性。
2. 增加对钢铁冶炼过程的认识，提高转炉冶炼效率，改善铁水质量。
3. 扩大顶底复吹转炉的应用范围，提高其在钢铁冶炼行业中的地位和重要性。
四、预期研究难点1. 如何选择适合安钢120t顶底复吹转炉的氧枪材料，避免磨损和腐蚀问题。
西门子6SE70变频器在钢厂转炉倾动
西门子6SE70变频器在钢厂转炉倾动、氧枪升降控制电机上的应用收藏此信息打印该信息添加：山东韦尔世纪工业控制技术有限公司孟祥武来源：未知1 引言淄博宏达炼钢公司是一家中小型钢铁公司，为扩大生产规模，计划新增120t转炉一台。
在听取厂方介绍的早期4台20t的炉子，用的是直流调速。
现在不仅维护费用高，而且经常出故障。
2002年安装的3台80t的炉子采用交流变频调速，调速信号来自于主操作台上的电位器，运行时转炉转动快慢难以达到理想的控制要求，低频时干扰明显，而且出现过几次转炉炉体遛车，钢水外溅事故。
对于炼钢工艺的特别要求，转炉和氧枪都是重、满载启动运行，及运行平稳性、较高的停车定位精确度。
此设计选用6se70系列的变频器，通过变频器内部软件调试技术解决速度不稳、遛车及提升困难等诸多问题。
选用的西门子变频器型号为:转炉倾动控制:由一台6se7037-0ek60(400kw)的变频器同时控制4台55kw并联运行的电机，氧枪升降控制:由一台6se7031-8ef60(90kw)的变频器控制一台55kw的电机系统运行控制和连锁通过上位机西门子plc来实现。
2 转炉倾动和氧枪升降的变频调速控制系统2.1 转炉倾动的变频调速控制系统基于钢厂工艺及厂家考虑成本的要求，倾动的控制采用的是1拖4控制方式(即一台变频器拖动四台电机并联运行)。
由于厂内大批量使用变频器控制电机，为了消除变频器运行时对电网谐波干扰，又可防止电网突变对变频器输入侧的冲击，同时保护整流模块，因此在变频器输入侧配有半导体高速熔断器和输入电抗器。
同时为了更好地抑制变频器输出侧对外围设备的干扰，提高变频器的带载能力，在变频器的输出侧配有输出电抗器。
转炉倾动主回路图如图1所示。
图1转炉倾动主回路图2.2 氧枪升降的变频调速控制系统氧枪升降的变频调速系统，氧枪升降是典型的位能性负载，按照炼钢工艺的要求，氧枪在升降过程中要实现由慢速到快速和由快速到慢速的转换，检测点不仅多而且定位必须准确，否则直接影响到炼钢质量和氧枪的损坏。
120t转炉倾动装置交流变频调速系统开发与应用
120t转炉倾动装置交流变频调速系统开发与应用摘要:本文介绍了交流调速系统在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 Abstract: This article introduced that the application and attentions of the AC speed control system in the converter tilting device. It analyzed theelectrical drive control solution and the realization method of speedsynchronization､pre-excitation､communication between the devices. Keywords: converter AC speed control system Direct Torque Control PLC Device NET1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,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360º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,即转炉倾动到任一角度时都保证是正力矩,确保转炉在360º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 DC24V2.2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,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,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700Nm,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,电动机驱动力矩不得大于2290Nm｡(13)转炉倾动时必需选择3台以上电动机工作才能操作,如果选择2台及以下时则报警｡转炉冶炼工艺过程转动角度及速度控制范围要求见表13 电气传动控制系统方案3.1交､直流电动机传动控制方案的技术性能比较120t转炉倾动装置驱动电动机,国内外以往一直采用直流电动机,随着交流变频控制技术的发展,交流传动系统得到了广泛应用,并逐步取代直流传动控制系统｡在济钢120t转炉倾动系统设计阶段,我们对两种方案进行了详细的技术调查及性能比较｡1）交､直流电动机传动控制方案的技术性能比较,见表2表2:交､直流电动机传动控制方案的技术性能比较表2) 交､直流电动机机械特性比较,见图1N)Mjmin Mjmax直流电动机机械特性N-M曲线交流电动机机械特性N-M曲线图1: 交､直流电动机机械特性N-M曲线通过以上技术性能和电动机机械特性比较,采用交流电动机传动,电动机及变频装置的选择应注意以下两点:1)交流电动机➢电动机功率应足够大,Pe-ac≥1.2Pe-dcPe-ac: 交流电动机额定功率Pe-dc: 直流电动机额定功率➢电动机过力矩能力应足够大,Mmax=0.75Mcr≥1.2Mjmax,应选择Mcr=2.8~3.0Mn的电动机,以避开上图所示的转速颠覆区｡➢电动机型式:变频,带强迫冷却风机2) 变频传动装置➢应采用矢量变换型并具有低频力矩补偿功能的变频传动装置｡➢变频传动装置应具有电动机励磁预置特殊功能➢变频传动装置应具有足够大的过载能力,满足Ivfmax≥2Ide,1min ｡➢变频传动装置制动方式:为适应转炉工作区间内力矩波动大的状况,实现均匀加减速,克服机械设备的扭力振动,提高转炉停车的稳定性,理论上采用回馈制动方式较理想,但考虑到变频装置回馈制动单元长期频繁运行,易发生逆变颠覆,造成系统停机｡因此,为保证系统可靠､稳定运行,采用传统的能耗制动方式｡3.2交流电动机的力矩校验济钢120t转炉倾动装置驱动电动机技术数据如下:电动机型号:YZP355S-8电动机功率:132Kw额定转速:735 r/min额定电压/电流:380V/270A额定转矩:1700Nm最大力矩倍数:Mcr/Me=3.0冷却方式:强迫风冷1)力矩校验基本计算➢电动机额定转矩:1700Nm➢折算到电机轴上总负载力矩:Miz=260*103/551/0.92=5130(Nm)单电机轴上负载力矩:4台工作:Mi4=5130/4=1283(Nm)3台工作:Mi4=5130/3=1710(Nm)➢折算到电机轴上总加速力矩:Mjz=657*735/375/4=3220(Nm)单电机轴上加速力矩:4台工作:Mj4=3220/4=805(Nm)3台工作:Mi4=3220/3=1073(Nm)2)校验计算结果表3:校验计算结果注:表中的计算是以电动机的额定力矩Me为基准｡该型号电动机的正常过载能力(S3)为200%Me,60S;非常过载能力为220%Me,15S｡表中最大动态力矩系数1.1,是考虑到电动机负载的不平衡性而确定的｡塌炉力矩系数2.5,是根据工艺给出的估算值｡3.3 电气传动控制系统方案根据以上的分析计算及工艺控制要求,济钢120t转炉倾动装置电气传动控制系统选用4套罗克韦尔公司的直接转矩控制变频装置(型号:1336E-BP300-L8E-GM6;功率:224kW),倾动主回路采用4台电动机一对一的结构,即4套变频装置控制4台电动机,以便提高系统的可靠性和灵活性｡该系统带编码器速度反馈;通过设备网(DeviceNet)与PLC通讯;具有两倍的过载能力,1分钟的条件;采用能耗制动方式;具有低频力矩补偿功能,电动机励磁预置功能和力矩电流平衡等功能,控制电源采用UPS供电,能够满足倾动设备的力矩控制要求｡见图2:倾动装置控制系统结构图4 关键技术的应用1) 根据转炉工作特点,4台电动机必须同步启动､制动及同步运行｡如何实现这一要求,是该系统的关键｡该方案中,4套变频器对应4台电动机, 正常情况下采用一主三从的控制方式,通过通讯方式调节一个速度环一个电流环来控制4台电动机同步启动､制动及同步运行｡以1#变频器为主为例,系统调节原理图如下:图3: 通讯方式系统调节原理通讯故障情况下,采用1#变频器为主的控制方式,通过模拟量信号调节一个速度环四个电流环来控制4台电动机同步启动､制动及同步运行｡示意图如下:图4: 通讯故障方式系统调节原理2)如何实现电动机励磁预置,满足倾动设备满转矩启动要求本方案通过设备网(DeviceNet)的通讯方式改变变频器参数值,满足主从选择和电动机励磁预置功能｡通过主令发出预励磁指令,信号传到PLC中,再通过设备网(DeviceNet)的通讯方式向4台变频器发出‘电机预励磁’信号, 电机励磁迅速建立,实现零转速满转矩启动,满足了倾动设备满转矩启动要求｡另外,通过CRT操作画面选择几号变频器为主,然后通过设备网(DeviceNet)向1台变频器发‘本机为主’信号｡3)如果1台电动机或变频器故障,允许3台电动机正常工作通过切除故障电动机或变频器主回路电源,使故障电机完全处于被拖动的机械负载状态｡因为控制回路采取了4台抱闸同时动作的控制方式,不会使电动机运行受阻｡如果是主变频器或电机故障,需要重新选择另一台变频器为主｡4)施耐德Quantum PLC 与DeviceNet通讯问题由于转炉自动化控制系统采用了施耐德Quantum PLC,而该传动控制系统为美国A-B公司变频装置,其通讯方式为DeviceNet网络协议｡因此,解决两者之间通讯问题成为系统实现自动的关键｡本方案在施耐德Quantum PLC中采用DeviceNet Scanner模块140SAC-QDNET-010,配置A-B公司DeviceNet网络通讯组态软件9357-DNETL3,9355-W ABENE,成功解决了Quantum PLC与A-B公司DeviceNet之间通讯｡实现了转炉倾动系统网络自动控制｡5结束语120t转炉倾动装置交流变频传动系统,自2003年3月投入运行至今,系统稳定可靠,其控制功能完全满足了转炉倾动工艺需求｡这一技术的成功应用,标志着整个转炉系统传动实现了全交流化｡在该级别转炉系统中,该技术的应用在国内甚至国际上尚属首例,是交流传动应用的重大突破｡为今后该级别及以上转炉倾动装置的设计及应用,积累了宝贵的经验,具有较强的推广应用价值｡。
变频器在转炉氧枪升降控制系统中的应用
变频器在转炉氧枪升降控制系统中的应用【摘要】本文介绍了转炉氧枪控制系统中利用增量型编码器定位以及变频调速控制氧枪高低速技术的应用过程，以及变频器运行中出现的问题进行分析和处理。
【关键词】转炉氧枪；变频器；调速；智能电阻0.前言在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能。
目前冶金行业流行的顶吹式炼钢中氧枪自动控制系统担负着对从转炉顶部进行吹氧冶炼的氧枪的升降控制，其控制要求稳定可靠性好、控制精度高、响应速度快，其定位以及升降控制在吹炼过程中起着重要作用，直接影响到生产出钢水的质量。
1.氧枪控制系统的构成1.1氧枪控制系统的设备构成控制系统都是由电磁站内的PLC控制变频器，再由变频器驱动氧枪升降电动机工作，电动机通过减速机带动氧枪钢丝绳滚筒运转，钢丝绳牵引着装有氧枪的小车在固定的轨道上进行升降运动。
为了将氧枪小车的位置信号反馈给PLC，在电机另一端装有氧枪高度编码器，在减速机另一端装有凸轮控制器。
为了控制氧枪不至于冲顶或坠地，另外在氧枪的活动轨道上方还有两个机械上极限限位，在氧枪的固定轨道上还装有一个机械下极限限位。
为了检测钢丝绳是否松驰，在钢丝绳的另一端装有张力检测传感器。
1.2智能主令控制器转炉氧枪控制系统采用西门子智能编码器，在自动化系统中，编码器把实际的机械参数值转换成电气信号传入PLC进行处理。
其具有运行可靠、响应速度快、分辨率高、控制正确、调整方便、状态存储等优点。
智能编码器通过检测卷筒转动来得到正确的位移量，系统通过检测到不同的位移信号来发出指令通过程序来控制变频器起停、变速等。
1.3变频器转炉氧枪控制系统采用的是施耐德Altivar61变频器并加有智能电阻器。
2.变频器的基本结构变频器一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分。
见图1。
图1 变频器基本构成2.1整流器电网侧的变流器称为整流器，其作用是把交流电源转换成直流电源。
转炉氧枪冷却水系统变频调速控制的优化方案
转炉氧枪冷却水系统变频调速控制的优化方案作者：安世敏许广路来源：《中国高新技术企业》2009年第06期摘要：河北钢铁集团邯钢公司三炼钢厂转炉氧枪冷却水系统采用变频器进行水泵电机调速。
变频器投入使用后，表现出良好的工艺性能，满足了工艺条件，提高了生产效率，保证了设备长周期稳定运行，促进生产的稳产高产，同时创造了巨大的经济效益和社会效益。
关键词：转炉氧枪冷却水系统；变频调速控制；自动切换；调速节能中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）06-0038-02河北钢铁集团邯钢公司三炼钢厂目前共有四座120T转炉，其中1#、2#转炉是从法国引进的二手设备，3#转炉是2000年三炼钢二期新建设备，4#转炉为2005年三炼钢三期新建设备。
每座转炉有一套氧枪系统，每套氧枪系统有2台氧枪水泵供水冷却，四座转炉氧枪冷却水系统配置相同、运行方式相同。
2004年以前，1#－3#转炉氧枪水泵的运行方式为：长期运转，一开一备，控制方式为常规的继电器-接触器常规控制。
水泵长期恒高速运转，存在着大量的电能浪费、水资源浪费以及设备的损耗，增加了企业的生产成本，同时与国家、省市、集团公司大力提倡的节能降耗的方针不适应。
随着电力电子技术和自动化控制技术的飞快发展，根据氧枪在吹炼的不同时期所需冷却水流量的不同进行变频控制节能改造，已是势在必行。
一、调速控制方案选择氧枪水泵的主要作用是为转炉氧枪提供足够的冷却水进行氧枪本体及其附属设备冷却。
为了满足钢厂节能要求，氧枪冷却水系统需要在氧枪吹炼期时高速运行，非吹炼期低速运行，变频故障时自动切换到工频运行。
在满足生产工艺、保证氧枪设备安全稳定运行的前提下，为了大幅度降低企业运行成本，实现节能降耗，需要氧枪水泵电机具有良好的调速性能。
交流电动机调速方法主要有电磁调速、液力耦合器调速、变频调速、变频极对数调速等。
现将几种常用调速装置的优缺点见表1。
通过表1调速装置的优缺点对比可知，电磁调速、液力耦合器调速、串级调速存在技术上的缺陷，达不到工厂节能降耗、降低生产成本、提高效率的要求，所以目前企业水泵调速改造中大多采用变频器调速装置。
转炉氧枪自动控制系统
转炉氧枪自动控制系统【摘要】为满足某大型钢厂150吨转炉控制要求，开发了转炉控制系统，系统主要包括供配电、自动化、网络系统，其中氧枪控制是自动化系统的核心部分。
本文详细介绍了转炉氧枪的自动控制系统的应用，变频器完成氧枪的驱动控制，编码器完成枪位的精度控制，保证了氧枪运行的安全可靠、稳定准确。
【关键词】转炉；氧枪；控制系统1 引言氧枪系统是转炉的关键设备，主要由氧枪、氧枪升降装置、换枪装置三个部分组成，与其相关的还有仪表、阀门、供养管道等。
它的主要功能是将炼钢需要的氧气和氮气输送到转炉中，完成冶炼和溅渣护炉的工作，氧枪控制的优劣直接影响产品质量、炉龄以及设备安全，其中抢位检测是影响氧枪自动控制水平的关键。
某钢厂150吨转炉有2套氧枪设备，各自独立升降，2台横移小车可以互为备用。
2台升降小车分别装在横移换枪小车上，1台处于工作位时，另外1台处于等待为备用。
氧枪升降由交流变频电机驱动，电源经过UPS由变频调速柜供电，保证电源失电时实现紧急提枪，抱闸电机和氧枪控制电源由UPS供电，其它辅助设备均由MCC供电。
2 控制系统组成控制系统由PLC控制单元、大功率变频器（1用1备）、检测装置（机械式主令、两个绝对值编码器组成）。
操作台给定控制信号送至PLC控制单元，经过PLC处理后输出控制信号给变频器，完成氧枪的高低速控制、枪位定位。
PLC部分采用西门子S7 400 系列CPU，PLC采用Profibus现场总线分布式结构。
网络通信系统采用100 Mb/s工业以太网；采用工业级交换机，网络通信协议为TCP/IP；网络线路物理介质为光缆和双绞电缆。
PLC与氧枪传动的连接采用Profibus现场总线分布式结构；各PLC与上位机之间通过Ethernet网络进行实时数据传输；各PLC之间，PLC与HMI之间均通过Ethernet网络进行相互通信。
3 控制方式氧枪分两种控制方式，包括手动控制和自动控制。
手动控制又分吹炼、溅渣和维护三种工作模式。
浅析交流变频调速在韶钢炼钢工程中的应用
４ ｌ ］ ￣ ｆ
、
［≯］
式中： 卜
ｍ — —
转矩 ；
定 子 绕 组 相数 ； Ｄ — 异 步 电机 的极 对 数 — 卜 转 差频 率 ；
交流调速 的优点： 交流 电机 结构简单 ， 价格较为简单 ， 维护 很方便 。 交流 调速 的缺 点： 交流调速 装置必须选 用变频器 ， 价格 较 为昂贵 ， 且动态特性较直流差。 从 以 上 可 以看 出 ， 用 交 流 调 速 维 护 非 常 方 便 ， 于 以 后 采 对 高节奏 的生产有很重要 的意义 ， 而且但随着随着电力电子技术 特 别 是交 流 矢 量 控 制 的推 出 ， 流 调 速 的 性 能 将 与 直 流 调 速 的 交 性 能很接近 ，用交流调速 系统取代直流 系统的趋势越来越 明 显， 交流调速系统 已经成为当前调速控制的主要发展方 向。因 此 我 们 决 定 转 炉 、 枪 采 用 交 流 调速 方 式 。 氧
转子 电 阻 ； Ｉ －一 转 子 漏 感 。
厂
在异 步 电机 稳 态 运 行 时 转 差 频 率 ￡ 小 （～ ０ ， 在 Ｅ 较 ２ １％） ｔ ｆ 即 Ｕ 为恒 定 值 时 转 矩 与转 差 频 率 即 转 差 率 成 正 比 。按 照 知 道 ｆ
异步 电动机 的实 际转速对应 的电源频率 ， 并根 据希望得到 的转 矩 来 调 节 变 频 器 的输 出频 率 ， 可 以使 电动机 具 有 对 应 的 输 出 就
我 们 对 其 优 缺 点进 行 了充 分 的分 析 。
根据转矩公式 ：
Ｔ＝盟
直流调速的优点： 直流调速 比较容易 ， 控制装置较为简单 ， 价格 较便宜 ， 只需要控制 励磁 电流就 可 以进行调速控 制 ， 调速 的动态特性也较好。 直流调速 的缺点：直流 电机 往往 比较 脆弱 ，其换 向器 、 电
120t转炉炼钢电气自动化方案
120t转炉炼钢工程电气自动化方案11.5 电气自动化及仪表11.5.1概述建设120吨氧气顶吹转炉，一台板坯连铸机。
予留一台4机4流方坯连铸机。
11.5.2供配电11.5.2.1供电原则根据就近供电的原则,炼钢厂区设35kV变电所一座(详见35KV 变电所叙述部分),转炉车间的高压电源均来自35kV变电所.依据低压配电深入负荷中心原则,按负荷情况在厂区内分散设变电所和配电设施.35kV变电所以放射式主供炼钢车间变电所、吊车变电所、除尘变电所、水泵房变电所、连铸车间变电所、煤气加压站变电所、OG风机、转炉二次除尘风机、二次除尘风机、地下料仓除尘风机等。
11.5.2.2低压变电所设置根据厂区负荷分配情况，设7座车间变电所。
1).设两台1600 kVA变压器，负责厂房跨的所有吊车供电.2). 在转炉加料跨旁建一转炉车间变电所，其中设两台1250 kVA变压器，负责整个转炉车间低压供电.3). 在二次除尘设两台500 kVA变压器，负责一、二次除尘系统低压供电.4). 在循环水泵房建一低压变电所，设四台1600 kVA变压器，和一台1000 kVA变压器(其中1000 kVA变压器高压电源由厂方提供,用于事故水电源)，负责整个转炉及板坯连铸机的水处理系统低压供电；5). 在地下料仓皮带通廊下建一低压变电所，设2台630 kVA变压器，负责地下料仓、污泥脱水间、沉淀池等系统的低压供电； 6). 在连铸跨新建的两台连铸机附近建一低压变电所，设两台1250 kVA变压器，负责两台连铸机低压供电。
7）在煤气加压站附近建一低压变电所，设两台630 kVA变压器，负责煤气加压站及煤气柜的低压供电8）在空压站毗邻建一低压变电所，设两台1250 kVA变压器，负责空压机等的低压供电.该变电所按二期设计.所有的变压器6 kV高压电源均引自35kV变电所。
各个变电所低压负荷如下：11.5.3电气传动11.5.3.1 转炉本体转炉的倾动及氧枪提升均采用交流变频调速装置控制，倾动系统共3套，每个转炉的4台电机分别由4台变频器控制。
氧枪在转炉炼钢中的作用
氧枪在转炉炼钢中的作用
1. 供氧燃烧: 氧枪通过喷吹氧气，与炉内的燃料进行完全燃烧，提供高温的燃烧气体。
燃烧产生的高温气体可以提供炉内足够的热量，以加速炉温升高和炉内合金元素的快速溶解。
2. 气化反应：氧枪喷吹的氧气可以与炉内的碳和硅等元素进行气化反应，产生一些气体，如CO、CO2、SiO2等。
这些气体
起到了溶解掉杂质和非金属夹杂物的作用，净化了钢液。
3. 氧吹焰调整：通过调整氧枪的氧气流量和角度，可以改变氧吹焰的形状和温度，从而对钢液的温度和成分进行调整。
通过增加或减少氧气流量，可以调节钢液的炉温，达到炼钢工艺的要求。
4. 氧蒸汽喷射：氧枪在喷吹氧气的同时，还可以喷射水蒸汽或稀释气体，以控制炉内的氧气浓度，调整转炉中的氧气极化反应速率，使得整个炼钢过程更加稳定。