大型提升裝置在干熄焦系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘 要】提升機(jī)控制系統(tǒng)是干熄焦工程的一個重要的組成部分。與其他相關(guān)設(shè)備配合，共同完成紅焦裝入的任務(wù)。本公司采用西門子公司的CPU414-4H冗余PLC系統(tǒng)，變頻裝置采用西門子公司的6ES70系列變頻裝置。投產(chǎn)至今系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】提升機(jī)；焦罐

0.工藝概述

推焦裝置將熾熱的焦炭從焦?fàn)t炭化室中推出，落在焦罐臺車上面的焦罐中。裝滿紅焦的焦罐臺車由電機(jī)車牽引至干熄焦裝置前，并與牽引裝置的導(dǎo)軌對正，牽引裝置將焦罐從電機(jī)車軌道上移到提升機(jī)提升井的中心線上，由焦罐提升機(jī)將焦罐提升并送到干熄爐頂，通過爐頂裝入裝置將焦炭裝入干熄爐。在干熄爐中焦炭與惰性氣體進(jìn)行熱交換，紅焦冷卻至200℃以下，經(jīng)排焦裝置卸至膠帶機(jī)上，送到篩焦系統(tǒng)。

提升機(jī)在整個過程中主要完成焦罐的提升、橫移、裝入動作，并且在焦炭裝入結(jié)束后將空焦罐送回焦罐臺車上。整個紅焦裝入過程的完成需要多個設(shè)備合作完成，包括APS定位裝置、牽引裝置、提升機(jī)、裝入裝置。其中，APS定位裝置完成焦罐臺車的精確定位功能；牽引裝置將焦罐臺車從電機(jī)車軌道牽引至提升井中心線上，或由提升井中心線送回電機(jī)車軌道；提升機(jī)完成焦罐的提升及橫移走行；裝入裝置是在提升機(jī)動作的過程中，打開或關(guān)閉干熄槽頂?shù)臓t蓋和裝焦漏斗，配合提升機(jī)完成裝焦動作。

1.控制系統(tǒng)概述

本干熄焦工程提升機(jī)部分控制系統(tǒng)采用SIMENS公司的冗余PLC系統(tǒng)，變頻裝置使用SIMENS公司產(chǎn)品。提升機(jī)提升和走行電機(jī)變頻器選用SIMENS公司6ES70系列變頻器，由于提升機(jī)提升電機(jī)要長時間工作在發(fā)電狀態(tài)，所以選擇使用具有回饋能力的整流回饋單元對公共直流母線進(jìn)行供電，逆變部分通過公共直流母線掛在整流回饋單元RGU，實現(xiàn)電動機(jī)回饋制動功能?？刂葡到y(tǒng)與變頻裝置之間通過Profibus總線進(jìn)行通訊。變頻裝置的控制通過端子控制方式，通訊僅作為讀取變頻裝置狀態(tài)的途徑使用。提升機(jī)提升走行采用帶速度傳感器的矢量控制模式。對于提升機(jī)提升位置、走行位置的檢測通過絕對值編碼器完成。本系統(tǒng)位置編碼器使用倍加福絕對值編碼器，通過Profibus總線與控制系統(tǒng)連接。

2.變頻裝置

提升機(jī)提升、走行電機(jī)變頻控制裝置選用SIMENS公司6ES70系列逆變裝置，通過公共直流母線掛在整流回饋單元RGU，實現(xiàn)電動機(jī)回饋制動功能?？刂葡到y(tǒng)與變頻裝置之間通過Profibus總線進(jìn)行通訊。RGU為整流回饋單元，其主要功能有：通過控制能量流向，把進(jìn)線側(cè)3相交流電源轉(zhuǎn)化為規(guī)定的直流母線電壓；通過控制變壓器把進(jìn)線側(cè)3相交流電源轉(zhuǎn)化為交流115V控制電源。在RGU中功率元件采用IGBT。RGU可以工作在3種模式：電動狀態(tài)，控制IGBT導(dǎo)通調(diào)節(jié)電壓和電流，使電流由交流側(cè)流向直流母線側(cè)；再生狀態(tài)，控制IGBT導(dǎo)通調(diào)節(jié)電壓和電流，使電流由直流母線側(cè)流向交流側(cè)；二極管整流橋模式，RGU不調(diào)節(jié)電壓和電流，功率元件工作在二極管整流橋模式，電流從交流側(cè)流向直流母線側(cè)。6ES70系列變頻裝置是SIMENS公司推出的產(chǎn)品，有如下特點：功率范圍廣，性能強(qiáng)大；靈活性使復(fù)雜的應(yīng)用簡單化；高度集成，支持多種通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；優(yōu)化的功率模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計減小高次協(xié)波，反射波及控制干擾；緊湊的設(shè)計節(jié)省安裝空間。并且本系列產(chǎn)品擁有力矩校驗功能，可以使變頻器在位能性負(fù)載的提升過程中與機(jī)械抱閘動作良好配合，防止出現(xiàn)溜車及電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流過大的情況，對機(jī)械及電氣設(shè)備的使用壽命都有好處。當(dāng)變頻器在提升設(shè)備應(yīng)用力矩校驗功能時，變頻器收到運行命令后，變頻器首先快速建立磁通，輸出轉(zhuǎn)矩，在確認(rèn)輸出轉(zhuǎn)矩存在的情況下，發(fā)出釋放抱閘信號，在停車的過程中，首先使變頻器進(jìn)入其懸停狀態(tài)，也就是說在變頻器收到停車命令后，變頻器減速到零速并可以在機(jī)械抱閘不動作的條件下維持零速的功能，在變頻器進(jìn)入懸停狀態(tài)后，變頻器輸出控制抱閘閉合，然后撤銷輸出轉(zhuǎn)矩。并且在力矩校驗功能啟用的條件下，變頻器自動啟用下列功能：溜鉤保護(hù)、速度偏離保護(hù)（失速保護(hù)）、輸出缺相保護(hù)和編碼器丟失保護(hù)。使用力矩校驗功能可以較為簡單的實現(xiàn)變頻器帶電機(jī)作為提升設(shè)備的應(yīng)用。

本干熄焦工程提升機(jī)變頻器主要采用端子控制方式，通訊功能作為讀取變頻器數(shù)據(jù)使用。走行變頻器和提升變頻器都預(yù)設(shè)兩檔速度，根據(jù)不同的階段給出提升和走行的不同速度選擇。變頻器啟動、方向及速度選擇信號由繼電器給出，抱閘控制由變頻器本身完成。提升機(jī)提升走行變頻裝置采用帶有速度傳感器的矢量控制方式，速度控制具有良好的精度和穩(wěn)定性。啟動制動性能好，可以在短時間完成零速到額定轉(zhuǎn)速的啟動過程或由額定轉(zhuǎn)速減小到零速的制動過程，減少啟動制動時間，有利于適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)奏的要求。

3.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)以SIMENS公司S7-400H PLC作為電控核心，主要有電源模塊、CPU、輸入輸出模塊及接口模塊等組成。輸入模塊采集由限位開關(guān)、熱敏電阻、變頻器故障反饋等設(shè)備的信號狀態(tài)；接收主令控制器、按鈕開關(guān)發(fā)出的控制指令，集中在CPU中進(jìn)行運算，并將程序運算結(jié)果通過輸出模塊和Profibus現(xiàn)場總線傳送給接觸器和變頻器等執(zhí)行設(shè)備，從而驅(qū)動電動機(jī)、液壓抱閘、冷卻風(fēng)機(jī)等完成各種生產(chǎn)任務(wù)。

由于提升機(jī)要配合電機(jī)車、APS定位裝置、牽引裝置、裝入裝置一起工作，所以相關(guān)的聯(lián)鎖條件是必不可少的。提升機(jī)的操作平時無人值守，要求動作全部自動完成，并且要求保持一定的生產(chǎn)節(jié)奏。提升機(jī)本體的控制采用提升走行多段速度的方法，既可以提高一定的效率，又可以減小沖擊及保證定位的精度。在提升機(jī)橫移走行的過程中，在自動運行的條件下，提升機(jī)首先進(jìn)入高速走行，到達(dá)減速位后降為低速，到達(dá)定位位置停車。提升機(jī)在提升和下降運行的過程中，采用多次速度變化的方法，主要目的是減小設(shè)備沖擊和提高運行節(jié)奏。提升過程中的速度控制由提升機(jī)提升位置檢測編碼器提供位置信號以確定提升速度，配合提升機(jī)提升井側(cè)、熄焦室側(cè)判斷條件，及提升及上升下降判斷條件選擇不同的速度選擇方法。在提升及下降的過程中，提升機(jī)提升速度的變化根據(jù)提升位置編碼器的檢測自動實現(xiàn)?？刂频碾y點也在于裝爐過程及返回過程中，提升機(jī)提升和走行的速度分配問題。

在平時的維護(hù)過程中，我們發(fā)現(xiàn)，由于提升機(jī)鋼絲繩的拉伸及機(jī)械間隙的改變，提升機(jī)提升位置檢測編碼器的檢測數(shù)據(jù)較調(diào)試過程中稍有改變，在平時的維護(hù)過程中需要注意。避免因編碼器檢測信號變化引起影響系統(tǒng)運行的狀況。此外，為了避免編碼器在歷次檢測的過程中的積累誤差問題，我們在提升機(jī)下降到提升井最下端的鉤開位時，在提升機(jī)停止運行的條件下，對提升位置檢測編碼器的數(shù)據(jù)進(jìn)行置為初始值操作。

4.先進(jìn)的人機(jī)界面系統(tǒng)

TP177A觸摸屏和PLC之間也采用Profibus總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換，實時地顯示和監(jiān)控各機(jī)構(gòu)的運行狀態(tài)及電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、速度等運行參數(shù)，并能利用自身故障實時診斷系統(tǒng)對故障現(xiàn)象進(jìn)行判斷，記錄故障時的各種參數(shù)，這樣，操作人員和檢修人員就可以全面及時地了解系統(tǒng)的狀態(tài)，并可按提示的故障信息去檢查和維修，達(dá)到準(zhǔn)確、快速排除故障的效果，真正實現(xiàn)了人機(jī)智能化。

5.結(jié)束語

該系統(tǒng)自投入運行以來，一直運行良好，調(diào)速性能優(yōu)異、定位準(zhǔn)確、操作簡單、故障率低、維護(hù)方便，大大地提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，有著廣泛的推廣價值。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]王建，楊秀雙.西門子變頻器入門與典型應(yīng)用.北京：中國電力出版社.2012.1.