變頻器MM440在高爐上料系統中的應用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：B 文章編號：1008-925X(2011)11-0104-01

摘要:有變頻器和可編程序邏輯控制器控制的高爐上料系統可以平穩(wěn)的改變電機轉速，控制電機起動時對機械設備的沖擊，在優(yōu)化生產、節(jié)能降耗方面取得良好的效果。

關鍵詞:變頻器 PLC 高爐 上料系統

1 前言

在高爐煉鐵生產中，上料系統是設備的重要組成部分，其可靠性和穩(wěn)定性直接影響到生產效率及經濟效益。本文以崇利制鋼有限公司1# 505m3高爐卷揚上料小車為例簡要說明變頻器控制在高爐上料系統的應用，重點對該系統改造前后的電器部分詳細討論一下其優(yōu)缺點。

2 工作原理

對于1000m3以下高爐上料系統而言，其機械部分構成多由一臺卷揚機拖動兩臺料車，料車位于軌道斜面上，互為上行、下行，即在高爐上料過程中其中一臺料車載料上行，另一臺為空車下行，運行過程中電機始終處于負載狀態(tài)。

原系統電氣部分構成由一臺6極55KW的繞線式電機拖動，轉子回路靠切換電阻實現速度調整。電機起動時是全壓起動，通過主令控制器與電機同軸連接，采集料車的位置。因為主令控制器與電機同軸連接的，通過電機的轉動，調整主令控制器上接點，根據生產需要接點會到一定位置閉合或斷開的，它的閉合或斷開控制著接觸器，利用各個接觸器動作控制電阻的投入切除；同時控制機械抱閘的開閉。

由于該調速方式為轉子串電阻調速，電阻容易燒毀，加上卷揚機鋼絲繩松緊程度不一致，有時出現料車“掛頂”事故，嚴重時會出現料車脫軌和掉落性事故，嚴重影響生產。再有因為料車在運行過程中，始終有一個車是載重的，也就是說運行過程中電機始終處于負載狀態(tài)，在切換電阻時，對電機有一個較大的沖擊，接觸器經常處于平繁的切換動作當中，也容易造成接點磨損或者接觸器損壞。如果個別觸點損壞，電機會因為缺相而燒壞，也同樣造成料車“掛頂”事故，直接影響到高爐生產效率及經濟效益。

改造后的該系統在不改變原系統前提下，新增加一臺可編程序邏輯控制器（簡稱PLC）和一臺西門子的MM440變頻器，其中PLC的實用性強，功能齊全，技術領先，應用PLC控制已成為數字化領域的重要組成部分。西門子的MM440變頻器是矢量控制，其矢量控制的基本原理是通過測量和控制異步電動機定期子電流矢量，根據磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。

具體工作方式是將異步電動機的定子電流矢量分解為產生磁場的電流分量和產生轉矩的電流分量（轉矩電流）分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位。所以在原有電機的基礎上，將其轉子滑環(huán)短接拆除調速電阻。通過這種方式控制能使料車在負載的運行情況下，平穩(wěn)的在高速，中速，低速之間互相轉換。

3 控制系統的實現

操作人員發(fā)出料車上行指令選通變頻器的固定頻率50HZ，變頻器由0HZ開始提速，直到全速運行開啟抱閘，隨著電機的轉動，主令控制器的K1閉合至PLC。由PLC發(fā)現中速指令，選通變頻器的固定頻率20HZ，電機以中速運行，當主令控制器的K2閉合時，選通變頻器的固定頻率6HZ，電機以低速運行，當主令控制器的K3閉合時，說明料車已經達到終點。變頻器封鎖輸出，同時關閉機械抱閘，料車送料完畢。同時在主令控制器的K4閉合至PLC，由PLC發(fā)出切斷控制電源指令，我們把一個中間繼電器的常閉點串接在控制回路中，這個中間繼電器利用PLC接收的超極限命令發(fā)出切斷控制電源在沒有達到這個條件的情況下，中間繼電器不動作，控制回路得電，在達到這個條件后，中間繼電器動作，常閉點就斷開，控制回路就失電，關閉機械抱閘，料車停止。整個過程也就是當變頻器收到正轉或反轉命令后，經過0.5秒延時后打開抱閘。料車上行。隨著低速的選通，電機處于爬行狀態(tài)。當PLC檢測到終點信號時，發(fā)出停止命令，變頻器封鎖輸出執(zhí)行停止命令，同時關閉抱閘。如此控制抱閘既然防止變頻器過流保護，又防止料車下滑，同時在軌道斜面上位于料車終點安裝兩個行程開關，把它直接串接到控制回路中，作為極限保護，以防止主令控制器失靈時的最后保護。對于變頻器自身故障由PLC采集。當變頻器發(fā)生故障時，PLC也會立即發(fā)出切斷控制電源的指令，也會立即關閉抱閘，防止料車下滑或“掛頂”與事故，有效的保護了電氣設備和機械設備，并且減少了影響生產的時間，使高爐的順產，穩(wěn)產得到保證。

可以看出有變頻器及PLC組成的控制系統，它的功能強大，參數設定方便，使用該系統可以平穩(wěn)的改變電機轉速，控制電機起動時對機械設備的沖擊，也同時取得良好的節(jié)能效果。

4 結論

該系統在崇利制鋼有限公司1# 505m3高爐高爐卷揚上料系統開始應用以來，系統穩(wěn)定可靠、操作簡便，設備維護量小，有效避免了高爐操作中容易出現的掛頂、溜車、掉道等故障發(fā)生，保證了高爐的正常生產，改善了工人的勞動強度，在冶金、有色行業(yè)具有良好的推廣運用前景。