高爐主卷?yè)P(yáng)“飛車(chē)”的原因及改進(jìn)措施

1 概述

高爐主卷?yè)P(yáng)是高爐上料系統(tǒng)的心臟，高爐冶煉原料必須通過(guò)主卷?yè)P(yáng)料車(chē)輸送到爐缸內(nèi)，所以，它的穩(wěn)定和順行直接關(guān)系到高爐的正常生產(chǎn)，一旦出現(xiàn)故障將極大地影響整座高爐的生產(chǎn)。煉鐵廠(chǎng)5#高爐上料主卷?yè)P(yáng)采用了A-B公司型號(hào)為1336PLUS 的變頻調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，體現(xiàn)了變頻調(diào)速的優(yōu)越性，同時(shí)也暴露了一些不合理的因素，這就要求我們要進(jìn)一步完善系統(tǒng)以保證高爐主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、運(yùn)行。

2 主卷?yè)P(yáng)調(diào)速運(yùn)行曲線(xiàn)圖

根據(jù)高爐冶煉工藝對(duì)主卷?yè)P(yáng)運(yùn)行速度的要求如圖1所示。

3 問(wèn)題提出

技術(shù)改造后經(jīng)過(guò)兩年多的生產(chǎn)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)變頻調(diào)速系統(tǒng)存在一些不足之處。當(dāng)因變頻器及外部故障突然造成停車(chē)時(shí)，這時(shí)料車(chē)如果裝滿(mǎn)料且停于半空中，在變頻器以7.5 Hz重新啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由于重力作用，重料車(chē)下滑，會(huì)不受變頻器及電動(dòng)機(jī)的控制;而輕料車(chē)卻不受控制造成沖頂，最終導(dǎo)致的結(jié)果是料車(chē)沖出軌道，撞壞鋼梁，甚至扯斷直徑為30 mm 的鋼絲繩，最嚴(yán)重的一次迫使高爐休風(fēng)停產(chǎn)24 h，給高爐的生產(chǎn)帶來(lái)極大的損失。

4 料車(chē)“飛車(chē)”原因分析

為什么會(huì)存在這樣的問(wèn)題?經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析及論證，主要原因是由于卷?yè)P(yáng)料車(chē)是重力性負(fù)載，在原來(lái)的傳統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)中，制動(dòng)抱閘電源一般直接取自電機(jī)定子繞組，即電機(jī)得電產(chǎn)生力矩后抱閘得電打開(kāi)，若電機(jī)失電則抱閘隨之失電制動(dòng)。但在使用變頻器時(shí)電機(jī)的電源頻率與工頻電源不是全過(guò)程一致，而通常使用的抱閘其頻率又是按工頻設(shè)計(jì)的，因此抱閘電源必須取自變頻器輸入電源端。這樣就可能引起在料車(chē)行進(jìn)或在軌道中途停車(chē)再起動(dòng)時(shí)，由于種種原因抱閘控制電路得電打開(kāi)抱閘，而變頻器無(wú)輸出或輸出力矩不夠而使電磁力無(wú)法克服料車(chē)的阻力矩，造成料車(chē)在重力作用下的失控飛車(chē)及下滑。

5 提出改造方案

為了防止上述情況的發(fā)生，經(jīng)過(guò)技術(shù)上的討論，提出了兩套可行性的改造方案：

1)力矩檢測(cè)法要求在變頻器達(dá)到一定力矩時(shí)打開(kāi)液壓制動(dòng)器，這時(shí)變頻器已經(jīng)產(chǎn)生足夠大的力矩可抗衡重力對(duì)料車(chē)的影響;

2)電壓檢測(cè)法設(shè)定一定范圍的電壓值，運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)電壓超過(guò)額定電壓值時(shí)，零壓回路動(dòng)作，使變頻器停止運(yùn)行。

5.1 力矩檢測(cè)法

圖2所示是高爐主卷?yè)P(yáng)變頻調(diào)速系統(tǒng)主回路控制圖和力矩檢測(cè)回路，R、S、T為變頻器輸入端子，U、V、W 為輸出端子，38-1KM 為主回路接觸器，38-2K和38-4K是正反轉(zhuǎn)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)，38-20K是故障繼電器，取端子15、14，38-21K 是報(bào)警繼電器，取端子18、17;圖3 是液壓制動(dòng)控制電路，38-6K 和38-7K是檢測(cè)變頻器系統(tǒng)是否正常的故障繼電器常閉點(diǎn)，38-18K 是液壓制動(dòng)回路中間轉(zhuǎn)換繼電器，

38-19K 和38-22K 是1# 和2# 變頻器力矩檢測(cè)回路繼電器的常開(kāi)點(diǎn)。具體方法是在變頻器的兩個(gè)端子11與12間接一個(gè)力矩檢測(cè)電路，當(dāng)啟動(dòng)變頻器后，變頻器的輸出電流值必須達(dá)到甚至超過(guò)額定電流的30%時(shí)，端子11 與12才會(huì)接通，使得38-19K動(dòng)作。

在圖3 的液壓制動(dòng)器控制回路中，當(dāng)38-18K 動(dòng)作后，38-19K 得電動(dòng)作，38-3KM(抱閘接觸器)才得電動(dòng)作，液壓制動(dòng)器打開(kāi)，這時(shí)變頻器已經(jīng)產(chǎn)生足夠大的力矩來(lái)抗衡重力對(duì)料車(chē)的影響，料車(chē)開(kāi)始上行，這就是力矩檢測(cè)法，它的主要作用在于料車(chē)開(kāi)始行進(jìn)或在軌道途中，如果變頻器故障或外部故障致使重料車(chē)懸在半空中，重新起動(dòng)后，力矩檢測(cè)發(fā)生作用，在變頻器產(chǎn)生足夠大的力矩后，液壓制動(dòng)器才會(huì)打開(kāi)，從而防止了料車(chē)下滑現(xiàn)象的發(fā)生。

5.2 電壓檢測(cè)法

如圖4所示，在電動(dòng)機(jī)的軸端加裝一個(gè)測(cè)速發(fā)電機(jī)，與主卷?yè)P(yáng)電動(dòng)機(jī)同步旋轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，測(cè)速發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓較高，一般在-60～+60V之間，必須在中間接一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器，通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換器得到的電壓一般在-10～+10 V之間，當(dāng)裝滿(mǎn)料的料車(chē)因重力的作用失控下滑時(shí)，由于速度較正常運(yùn)行快得多，測(cè)速發(fā)電機(jī)這時(shí)產(chǎn)生的電壓會(huì)突然升高，當(dāng)超出-10 +10 V的范圍時(shí)，PLC會(huì)檢測(cè)到一個(gè)不正常的高電壓，這時(shí)PLC 會(huì)發(fā)出指令使38-ZHG動(dòng)作(38-ZHG繼電器的常閉點(diǎn)串接在零壓回路)，變頻器的零壓控制回路斷電，變頻器停止運(yùn)行，使得液壓制動(dòng)器剎車(chē)，防止料車(chē)?yán)^續(xù)下滑，這就是電壓檢測(cè)法。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)改造并使用后證明，以上措施切實(shí)可行，5#高爐主卷?yè)P(yáng)變頻調(diào)速系統(tǒng)飛車(chē)現(xiàn)象也不再發(fā)生。在此次改造過(guò)程中，積累了許多寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其他幾座高爐卷?yè)P(yáng)上料變頻調(diào)速系統(tǒng)有著重要的指導(dǎo)意義和借鑒作用。