轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)速度不穩(wěn)定原因分析及解決對(duì)策研究

李健 樊勝午

摘要：文章以某煉鋼企業(yè)為例，對(duì)其所用的轉(zhuǎn)爐設(shè)備以及轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置的原理和特點(diǎn)進(jìn)行介紹，分析其運(yùn)行中出現(xiàn)傾動(dòng)速度不穩(wěn)定的原因，并提出了相應(yīng)的問題解決對(duì)策，以供參考。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐;傾動(dòng)速度;不穩(wěn)定;原因;解決對(duì)策

1引言

在煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐屬于比較重要的主體設(shè)備，而在冶煉過程中的加廢鋼、兌鐵水、測(cè)溫取樣以及出鋼等生產(chǎn)過程中都需要爐體進(jìn)行前后傾動(dòng)，并且要保證此傾動(dòng)速度的均勻性，避免由于速度不均勻而導(dǎo)致重量巨大的爐體產(chǎn)生巨大的慣性而損壞生產(chǎn)設(shè)備，甚至導(dǎo)致鋼水溢出而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。文章就針對(duì)上述轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)速度不穩(wěn)定的現(xiàn)象進(jìn)行原因分析并探討相應(yīng)的解決對(duì)策。

2轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)控制的特點(diǎn)

以某煉鋼生產(chǎn)企業(yè)為例，其轉(zhuǎn)爐設(shè)備中所應(yīng)用的轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置采用的是全懸掛扭力桿平衡的控制和運(yùn)行方式，也就是通過變頻電動(dòng)機(jī)來對(duì)分減速器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而且通過PLC系統(tǒng)來控制轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)系統(tǒng)，此PLC裝置通過現(xiàn)場(chǎng)總線方式與變頻器進(jìn)行連接來傳遞數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置的啟停和速度調(diào)節(jié)等控制。在上述系統(tǒng)中，通過交流電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)分減速器，并且通過交流變頻器來控制此電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分減速器的交流變頻調(diào)速控制。而變頻器之間則通過主從光纖適配器進(jìn)行連接而組成一個(gè)主從閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行信息交換。

在上述整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，由于電動(dòng)機(jī)之間存在一定的機(jī)械特性差異而導(dǎo)致其運(yùn)行中處于相同速度時(shí)也會(huì)存在不同的電流或力矩，而且如果上述機(jī)械特性的差異比較大，還會(huì)導(dǎo)致其中的一臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)滿負(fù)荷或過負(fù)荷等現(xiàn)象，但是其他電動(dòng)機(jī)則可能會(huì)出現(xiàn)半負(fù)荷或者是不出力等問題。這不僅會(huì)造成動(dòng)力資源的浪費(fèi)，而且還可能在電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)燒毀等嚴(yán)重問題。為此需要通過主從控制方式來解決上述問題，也就是將其中的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)設(shè)置為主機(jī)，而其他電動(dòng)機(jī)則為從機(jī)，主機(jī)通過速度給定控制的方式運(yùn)行，而從機(jī)則通過轉(zhuǎn)矩給定控制的方式運(yùn)行，此轉(zhuǎn)矩是主機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，以此來保證所有電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩基本相同，因此也會(huì)保持一致的轉(zhuǎn)動(dòng)特性，實(shí)現(xiàn)了傾動(dòng)速度靜態(tài)誤差的有效降低。除了上述電動(dòng)機(jī)之間的主從控制方式，主機(jī)還采取速度閉環(huán)控制的方式，就是向主控室操作臺(tái)的主令控制器進(jìn)行速度給定的傳遞，并且通過PLC來對(duì)變頻器進(jìn)行控制，通過對(duì)變頻器輸出頻率的計(jì)算來實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的控制。

此外，由于煉鋼企業(yè)中的轉(zhuǎn)爐爐體通常具有較大的重量，在啟動(dòng)時(shí)如果其不在零位上，就會(huì)導(dǎo)致在打開制動(dòng)抱閘時(shí)爐體會(huì)在重力作用下出現(xiàn)自由傾動(dòng)的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋼水的溢出而導(dǎo)致安全事故。因此在啟動(dòng)爐體之前，讓電動(dòng)機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)并快速提升定子電流，變頻器則在轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上對(duì)電動(dòng)機(jī)定子電流進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)到此轉(zhuǎn)矩滿足相應(yīng)數(shù)值時(shí)才能打開制動(dòng)抱閘，防止出現(xiàn)上述爐體自由傾動(dòng)而導(dǎo)致的安全事故問題。

3轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)速度不穩(wěn)定的原因分析

3.1機(jī)械抱閘過緊的原因

針對(duì)此種采取全懸掛扭力桿平衡式的傾動(dòng)裝置來說，其在運(yùn)行中出現(xiàn)速度不均勻的問題時(shí)容易導(dǎo)致整個(gè)傳動(dòng)裝置的抖動(dòng)問題。而由于所有的電動(dòng)機(jī)都有獨(dú)立的抱閘裝置，而且要求其夾緊力矩在1.4～1.8kN·m的范圍之內(nèi)，但是在對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試運(yùn)行和調(diào)試過程中通常會(huì)適當(dāng)增加此夾緊力矩來防止出現(xiàn)爐體傾動(dòng)失控的問題，同時(shí)其抱閘開口度也較小，導(dǎo)致在此階段中沒有將抱閘完全打開，影響其抱閘制動(dòng)力矩的調(diào)節(jié)工作，造成力矩不均勻的問題，這就會(huì)在負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)會(huì)造成轉(zhuǎn)矩不平穩(wěn)的問題，尤其是在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中更是會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速波動(dòng)而導(dǎo)致上述抖動(dòng)的問題。

3.2液壓抱閘動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的原因

此轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置中的電動(dòng)機(jī)抱閘采用的是電動(dòng)液壓推桿式的抱閘方式，打開抱閘的時(shí)間為0.4～0.6s，而如果所有電動(dòng)機(jī)的抱閘打開的時(shí)間超過1s，則會(huì)大幅度增加電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后出現(xiàn)轉(zhuǎn)速上升時(shí)的斜率過大問題，這就會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)不穩(wěn)定，而且會(huì)對(duì)設(shè)備造成較大的沖擊，同時(shí)也需要較長(zhǎng)的時(shí)間來達(dá)到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的狀態(tài)，容易造成啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的問題。

3.3電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩門檻過高的原因

正如前文所述，在下達(dá)爐體傾動(dòng)指令之后為了防止其出現(xiàn)自由傾動(dòng)的問題，需要抱閘暫時(shí)不動(dòng)作，此時(shí)電動(dòng)機(jī)會(huì)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且保證其電流上升到一定數(shù)值之后再打開抱閘，也就是在電流達(dá)到電動(dòng)機(jī)額定電流的2倍時(shí)再打開抱閘。此數(shù)值可以適當(dāng)設(shè)置較高來確保爐體傾動(dòng)受控并保證其安全性。但是堵轉(zhuǎn)電流過高也會(huì)導(dǎo)致抱閘打開之后會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備造成更大的沖擊，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速超調(diào)過大，因此也就需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在此過程中則容易導(dǎo)致振蕩而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的問題。

4轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)速度不穩(wěn)定的解決對(duì)策

4.1機(jī)械抱閘過緊問題的解決

在對(duì)轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)裝置進(jìn)行首次試運(yùn)行和調(diào)節(jié)過程中可以適當(dāng)提高抱閘的加勁力矩，甚至可以超過轉(zhuǎn)矩的上限，但是在后期的調(diào)試過程中則需要保證其轉(zhuǎn)矩滿足要求，并且做好對(duì)抱閘開口度以及間隙的調(diào)整，保證其制動(dòng)力矩均勻，且在開啟抱閘時(shí)可以保證電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力矩為零。

4.2液壓抱閘動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)問題的解決

在對(duì)抱閘進(jìn)行調(diào)試時(shí)可以通過肉眼以及儀器檢測(cè)結(jié)合的方式對(duì)抱閘動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行檢查，針對(duì)其中抱閘動(dòng)作時(shí)間比較長(zhǎng)的抱閘要進(jìn)行潤(rùn)滑油的檢查和添加，保證其抱閘動(dòng)作時(shí)間在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

4.3電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩門檻過高問題的解決

針對(duì)由于轉(zhuǎn)爐啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)比較大以及傾動(dòng)速度不穩(wěn)定的情況，需要對(duì)堵轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行檢查，針對(duì)超出正常范圍的情況進(jìn)行力矩的下調(diào)，然后在下調(diào)之后對(duì)轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)速度進(jìn)行觀察，通過反復(fù)調(diào)節(jié)來保證其傾動(dòng)速度的穩(wěn)定。針對(duì)轉(zhuǎn)爐試運(yùn)行中的傾動(dòng)速度不穩(wěn)定現(xiàn)象，也需要對(duì)堵轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行下調(diào)，而且可以同時(shí)調(diào)整速度閉環(huán)的PID參數(shù)。

5結(jié)語(yǔ)

煉鋼企業(yè)中轉(zhuǎn)爐屬于重要的主體設(shè)備，其運(yùn)行中由于機(jī)械抱閘過緊、液壓抱閘動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)、電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩門檻過高等原因會(huì)造成轉(zhuǎn)爐啟動(dòng)和運(yùn)行中出現(xiàn)傾動(dòng)速度不穩(wěn)定的現(xiàn)象，此現(xiàn)象不僅會(huì)對(duì)設(shè)備造成危害，而且還可能會(huì)導(dǎo)致鋼水溢出而引發(fā)安全事故。為此就需要分析導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)速度不穩(wěn)定的原因并進(jìn)行預(yù)防和處理，保證轉(zhuǎn)爐的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。

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