交流變頻調速在宣鋼高爐探尺中的應用

河鋼宣鋼檢修公司 趙雁峰

交流變頻調速在宣鋼高爐探尺中的應用

河鋼宣鋼檢修公司 趙雁峰

探尺設備能夠自動探測爐內料面情況，高爐操作工根據爐內料面情況能夠實時掌握高爐爐料的運行狀況，為高爐的精準操作提供堅實的基礎。本文論述的高爐探尺自動控制系統，是采用先進的西門子交流變頻調速器，實現高爐探尺的放尺、浮尺、提尺全過程的自動控制。其控制方式主要由變頻器通過速度控制與轉矩控制相結合，與外部反饋編碼器、主令控制器構成全閉環控制回路來實現。在自動方式下由計算機過程站給定命令,變頻器實時調節來實現對高爐探尺自動控制。

自動控制；交流變頻調速；編碼器；速度與轉矩控制

1.引言

隨著社會的不斷發展和科學技術的不斷進步，國內大型高爐生產工藝的先進控制技術也在不斷更新，宣鋼新建高爐的工藝控制技術也有了新的發展。其中高爐探尺電器自動控制采用了先進的西門子6SE7018-OEA61型交流變頻調速器控制。西門子6SE7018-OEA61型交流變頻調速器具有更大允許電壓波動范圍、更小的體積、更強的通訊能力，因此在控制過程中提高了設備的控制精度和穩定性，為高爐正常生產提供了保障。

2.交流變頻調速器的簡介

2.1 交流變頻調速器的系統組件

交流變頻器主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源，交流電源供給電動機。

系統組件有：進線側開關組件，包括進線電抗器和進線濾波器；直流回路器件，包括制動裝置和制動電阻，系統產生的再生能量可通過制動電阻轉換成熱能耗掉；輸出側組件，包括輸出電抗器和濾波器；控制系統組件，包括控制單元，控制單元安裝在變頻裝置上，用于變頻裝置的智能化控制，控制單元帶有與上位系統通訊的接口，以及外部擴展接口；整流裝置組件，用于實現集中整流，并為中間直流回路提供直流電源。這些系統組件組合連接起來，能夠智能、高效地控制傳動系統。

2.2 變頻器的系統設置

在變頻器的系統設置中，控制電子板得到關于傳動變頻器工作的進線電壓、以及關于所連接的電機及編碼器的情況。在系統設置中，電流、電壓、頻率、轉速及轉矩信號額定值也可確定。系統設置中必須確定電機的接線是星形還是三角形，必須正確輸入電機的額定電流，對于專門的強制通風電機，可以通過轉矩和動態電流的極限值設定一個較高的轉矩。電機額定電流的精度直接影響到轉矩精度，因為通常額定轉矩由額定電流標稱。

3.宣鋼高爐探尺系統的構成和工作原理

3.1 宣鋼高爐探尺系統的構成

高爐探尺主要由交流電機、減速機構、鏈輪箱、重錘及電器控制系統構成。它是由一根金屬鏈條，連接一個鑄鐵重錘掛在一個由交流變頻電動機、變速齒輪箱組成的一個機構上，為了控制它的提、放尺定位，還有一套抱閘裝置。電器控制系統采用西門子6SE7018-OEA61型交流變頻

交流變頻調速器的主要作用是與其他電器元件配合通過參數設定與調整，動態的控制驅動探尺電機的運行，使探尺能夠按技術工藝要求實現提尺、放尺、浮尺的全過程。使探尺能夠精確的反應高爐爐內料面的真實狀況。

增量型編碼器安裝于電機軸頭，用來檢測電機速度，與交流變頻調速器組成閉環控制，為交流變頻調速器反饋實時的速度信號。

多圈絕對值編碼器用于與上位機進行通訊，把探尺的實際位置信號實時傳遞給上位機，以實現探尺的自動控制并為高爐操作人員提供直觀的料線位置以及爐料的運行情況。

電子主令控制器其主要作用是對探尺的提尺、放尺過程進行限位控制。主要分為：待機位、零米料線、上超極限、上超極限保護、下超極限、下超極限保護、檢修位限位等。

交流變頻電動機及抱閘系統接收變頻調速器發出的動態指令，直接驅動探尺的運行與停止。

3.2 高爐探尺控制系統原理

高爐探尺 外部控制條件通過6SE7018的接口端子與變頻器連接，接口端子包括X9、X101、X103、X102，通過這些接口實現了內外輸入、輸出的聯系。

端子X9接外部24V直流電源和主接觸器控制。端子X101接四個雙向開關量輸入/輸出。 端子X103接脈沖編碼器，編碼器用于檢測電動機轉速。

在控制系統中，提尺時要串聯檢修位點、上超位、待機位；放尺時要串聯6m料線、6m料線保護。

探尺在每下完一批料開始下降，探到料面后自動跟蹤；在下一批料開始下料前，探尺開始提升，直至待機位停止。在這個控制過程中采用轉矩控制和速度控制兩種方式，放尺過程：當得到PLC發來的放尺信號后，主回路合閘、變頻器準備好、變頻器無故障信號具備時，變頻器發出放尺信號，放尺時先給定正向轉矩使探尺向下運行，經幾秒延時后給負向轉矩，在此過程中用速度限幅控制最大速度到達料面后，給定負向轉矩使探尺向下運行扶正，后給定正向轉矩使探尺隨料面下降變送器接收到提尺信號后，探尺以一定的速度提升直至待機位停止。

4.探尺的參數設置

系統參數的設置：選擇PO60=5進入系統參數設置菜單；應用參數設置：PO60=1進入應用參數設置菜單；常用參數調整：U013先給定一較小負向轉矩探尺向下運行，U014經過幾秒延時后給定正向轉矩控制探尺向下勻速運行，U011正向轉矩使探尺向上扶正，

U012經過幾秒延時后給定正向轉矩使探尺跟隨料面下降。

在探尺運行過程中，系統參數、應用參數已設置好，常用參數需要調整，例如：高速的頻率可調整P406的值，低速的頻率可調整P407的值。

5.結束語

全數字交流變頻調速控制在高爐探尺中的應用，使高爐探尺實現了全閉環電器控制的智能化，探尺控制精度進一步提高，運行更加平穩，同時變頻調速還具有維護簡便、節能環保的優點。因此，變頻調速控制裝置廣泛應用于工業控制中，成為當今電氣傳動控制技術的主流。

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