基于AB755系列變頻器轉爐傾動主從控制改造

［關鍵詞］AB755系列變頻器；轉爐；傾動系統

鄂鋼煉鋼廠1號轉爐設計容量120t，于2009年投產。轉爐傾動裝置主要由一次減速機、二次減速機、脫圈等組成，采用四點嚙合全懸掛柔性傳動型式，力矩平衡機構為扭力桿裝置。工作特點是低速、重載、大速比、啟動和制動頻繁。傳動系統采用4臺160kW交流電機和4臺320kWAB700S系列變頻器。制動抱閘采用電液推桿。由于AB700S系列變頻器停產，采用AB公司755系列變頻裝置對舊的700S變頻傳動裝置進行升級改造。

1 主要設備選型

傾動變頻裝置詳細技術參數見表1。傾動傳動系統主要設備選型見表2。

裝置過載能力：10min內最長可承受1min的110%過載；60s內最長可承受3s的150%過載。

2 主要控制策略

2.1 “三用一備”自動切換功能

傾動裝置由4臺電機驅動1臺減速機來實現轉爐±360°運轉，4臺電機及傳動裝置的控制策略如下。

（1）當4臺變頻器都沒有故障時，1號為主機，2號、3號、4號為從機，從機接受主機力矩給定，跟隨主機力矩。

（2）當主機沒有故障，單臺從機發生故障時，自動切掉故障從機，傾動裝置傳動功能不受影響。例如，2號變頻器故障，1號、3號、4號變頻器正常運行。

（3）當1號主機出現故障，自動切換至2號變頻器為主機。當1號、2號都出現故障時，自動切換至3號變頻器為主機。傾動變頻器正常工作臺數不小于3臺可以滿足轉爐傾動全速正常運行。2臺變頻器正常可以滿足傾動系統低速運行。

2.2 同步性

4臺電動機同步啟動、制動及同步運行。轉爐可以作±360°旋轉，變頻器能工作在正向出力、正向制動、反向出力、反向制動4種工作狀態。

3 技術方案

3.1 變頻器負荷分配原理

主機為速度模式，跟隨DP（分散外設）網絡速度指令運行，從機為力矩模式，跟隨主機力矩進行負荷分配。變頻器負荷分配原理如圖1所示。

3.2 變頻器主從切換及負荷分配方法

3.2.1 主從切換控制邏輯

1號、2號、3號變頻器根據DP網絡給定的主從控制字，自動切換主/從控制模式。若為主機，則自動切換至速度模式，跟隨DP網絡給定設定速度以速度環運行。若為從機，則自動切換至力矩模式，跟隨通過以太網傳輸過來的力矩設定以力矩環運行。

3.2.2 力矩傳輸方式

（1）1號變頻器作為主變頻器，將力矩發送到DeviceLogix，通過以太網將數據傳輸到2號變頻器。

（2）2號變頻器根據DP網絡給定的主從控制字，選擇傳輸給3號變頻器的力矩。若1號變頻器為主機，2號變頻器將1號變頻器力矩傳輸給3號變頻器。若2號變頻器為主機，2號變頻器將自身的力矩傳輸給3號變頻器。變頻器主從邏輯判斷如圖2所示。

（3）3號變頻器的力矩傳輸與2號變頻器一樣，根據DP網絡給定的主從控制字來選擇傳輸給4號變頻器的力矩。

3.3 抱閘控制

1號、2號、3號變頻器根據網絡給定的主從控制字，主機發出抱閘控制指令，從機接收。抱閘控制邏輯如下：①開抱閘。主變頻器力矩大于10%；②關抱閘。傾動速度給定為0，且變頻器速度小于200r/min。

3.4 變頻器控制網絡架構

變頻器控制網絡架構如圖3所示。

4 調試步驟

（1）設定4臺傾動變頻器參數，并在負載脫開的情況下做動態自整定。主要參數見表3。

（2）核對PLC與變頻器通信數據控制字、狀態字、給定速度、反饋速度、反饋力矩、主從切換及抱閘。

（3）4臺傾動變頻器在速度模式下由PLC控制啟動停止。當PLC下發啟動和速度命令時，多臺變頻器報警F10108I1OverCurrentWPos（正向過電流）。為方便排查問題，PLC先控制1臺變頻器運行，并用示波器監控速度給定和電流發現PLC給定的速度超限值。排查PLC程序發現，下發的速度高低位轉換異常，修改后速度給定正常，PLC可以正常控制每臺變頻器啟動停止。再用PLC同時控制4臺傾動變頻器，變頻器可以正常運行。

（4）4臺傾動變頻器主從控制測試。1號變頻器做主機運行在速度模式，另外3臺做從機運行在力矩模式，示波器監控4臺傾動變頻器運行狀態正常。模擬從機故障，3臺變頻器可以正常運行。模擬主機故障，主機自動切換功能正常。

（5）轉爐空載測試正常后，爐內加入120t生鐵進行±360°搖爐測試。

5 運行效果

生產過程中對搖爐過程運行曲線進行監視，4臺變頻器速度、力矩、電流同步性較好。現場觀察搖爐過程中啟停、制動平穩。一次減速機在傾動過程中只有輕微的擺動。單臺變頻器故障時自動切換功能正常。

6 結束語

文章通過鄂鋼1號120t基于AB755系列變頻器轉爐傾動裝置升級改造實踐，重點對轉爐傾動的主從控制邏輯、變頻器主從切換及負荷分配方法、抱閘控制邏輯、三用一備冗余控制方案、調試重點難點進行了詳細介紹，并對調試過程中遇到的問題提供分析解決辦法。改造完成后，傳動系統運行過程中同步性一致，啟停平穩，達到了預期效果。