850 m3高爐上料系統(tǒng)改進(jìn)

鈕政強(qiáng) 陸 寧

（中天鋼鐵集團(tuán)第一煉鐵廠 江蘇常州）

一、850 m3高爐上料系統(tǒng)

850 m3高爐上料系統(tǒng)電氣設(shè)備：4臺ABB ACS800-07-0770-3變頻器；兩臺ABB 380V 355kW（HXR450L G8）交流電機(jī)；兩臺ZSY710-22.4減速機(jī)（中硬齒面，減速比22.4）；4臺YWZ9-800/301料車機(jī)械制動(dòng)器（三相AC 380 V）；兩只8.5852 1232 G121編碼器；4套 LK4-188/3主令控制器（i=1∶20，10 A，380 V，24路出點(diǎn)）；兩套保護(hù)控制柜；4套制動(dòng)電阻柜；兩套電源切換柜。

850 m3高爐上料系統(tǒng)主卷揚(yáng)電機(jī)經(jīng)減速箱減速后，用大扭矩拖動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)再驅(qū)動(dòng)料車，以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)上料。主卷揚(yáng)電機(jī)的功率控制由變頻器提供，通過現(xiàn)場操作箱或PLC系統(tǒng)對變頻器輸入端提供數(shù)字量給定，實(shí)現(xiàn)變頻器的啟動(dòng)、加速、減速、停車、正反轉(zhuǎn)等狀態(tài)控制的開環(huán)控制。當(dāng)收到料車上行信號后，變頻器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的勵(lì)磁時(shí)間參數(shù)為主卷揚(yáng)電機(jī)進(jìn)行直流勵(lì)磁，電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)；力矩電流大于啟動(dòng)力矩電流后，抱閘打開，料車上行；料車加速后到達(dá)高速上行狀態(tài)；上行料車運(yùn)行至接近爐頂時(shí)，再進(jìn)行減速；料車運(yùn)行至爐頂時(shí)完成停車，抱閘閉合，料車完成卸料，此時(shí)料車停車位置應(yīng)是工藝要求的角度（55°～60°），既可倒凈車內(nèi)爐料又不至撞到極限沖頂開關(guān)。

選擇“PLC控制”或“操作臺控制”的方式均可獨(dú)立控制料車上料，而且均能滿足高速、低速的調(diào)速要求；在卡車（料車在分歧軌段被卡在軌道上）狀態(tài)下，可允許停車或有控下行；料車尚未到達(dá)行程終點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)有卷筒反轉(zhuǎn)保護(hù)；料車啟動(dòng)、停車及加速、減速平穩(wěn)，速度控制受負(fù)載（空載或滿載）影響較小。

850 m3高爐主卷揚(yáng)設(shè)計(jì)為雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式?？紤]到高爐生產(chǎn)的連續(xù)性，采用雙回路電源進(jìn)線，進(jìn)線回路開一備一。采用4套獨(dú)立變頻器柜，每臺電機(jī)對應(yīng)兩臺變頻柜驅(qū)動(dòng)（開一備一），雙系統(tǒng)可以互換，在主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)可較快地投用備機(jī)，保證生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行。料車運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)兩臺電機(jī)而同時(shí)運(yùn)行的兩套變頻器為一組，共用一個(gè)保護(hù)控制柜。

850 m3高爐投用初期上料系統(tǒng)存在一些問題，通過分析，找到原因，制定解決措施，實(shí)施后高爐上料系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，保證了高爐連續(xù)生產(chǎn)。

二、存在問題及改進(jìn)措施

（1）料車啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)“啟動(dòng)后退”現(xiàn)象。在生產(chǎn)配料過程中，配料重量增加等因素加大了起步負(fù)荷，使料車啟動(dòng)時(shí)負(fù)載突然變大，變頻器內(nèi)部輸出功率組件的換流時(shí)間調(diào)整不及時(shí)，在較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)料車“啟動(dòng)后退”現(xiàn)象。主要通過調(diào)整預(yù)勵(lì)磁時(shí)間（以保持電機(jī)堵轉(zhuǎn)）和延遲機(jī)械抱閘釋放時(shí)間來解決問題。將ACS800變頻器參數(shù)21.02由800 ms改為1500 ms，將變頻器中控制抱閘的輸出繼電器動(dòng)作延遲1.5 s。

表1 清除料車“啟動(dòng)后退”現(xiàn)象變頻器主要參數(shù)設(shè)置

在料車啟動(dòng)瞬間，首先要檢測變頻器輸出力矩是否足夠。對ABB變頻器進(jìn)行自定義編程，使得變頻器在判斷建立了足夠的轉(zhuǎn)矩和電流后，才使輸出繼電器RO2得電，并將RO2加入抱閘接觸器得電條件的連鎖。抱閘在得電狀態(tài)下打開，并設(shè)置延遲打開時(shí)間1.5 s。通過主要參數(shù)設(shè)置（表1），無論是在開爐時(shí)配料7 t負(fù)荷情況下，還是目前配料15 t負(fù)荷時(shí)均未再出現(xiàn)料車“啟動(dòng)后退”現(xiàn)象。

（2）料車啟動(dòng)時(shí)加速過快料車剛啟動(dòng)的一段時(shí)間內(nèi)，爐頂?shù)牧宪囄赐巳脘撥壍闹本€段，料車的自重不能有效形成鋼絲繩的張力。若此時(shí)加速度過快，既增加了對減速機(jī)齒輪的沖擊，又易造成鋼絲繩松弛，甚至料車“飛車”。

7號高爐主卷揚(yáng)變頻器通過數(shù)字輸入端子組合和變頻參數(shù)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)行速度。主令控制器“料車減速”信號接到變頻器的DI4輸入點(diǎn)，控制料車高/低速切換。料車在底部時(shí)，該信號點(diǎn)閉合，則卷揚(yáng)電機(jī)啟動(dòng)即直接向預(yù)先設(shè)置的450 r/min高速加速，達(dá)到設(shè)定的速度后開始定速運(yùn)行；直到料車距爐頂10 m左右時(shí)，“料車減速”信號斷開，控制變頻減速到預(yù)先設(shè)定的低速150 r/min進(jìn)行定速運(yùn)行；在離爐頂0.5 m時(shí)，主令控制器“停車”信號發(fā)出，變頻器控制電機(jī)減速停車。為實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、精確停車，將參數(shù)21.03原停車方式由“COST”改為“RAMP”。

表2 消除料車啟動(dòng)加速過快現(xiàn)象變頻器主要參數(shù)設(shè)置

為實(shí)現(xiàn)料車平穩(wěn)啟動(dòng)，在變頻器自定義編程模塊里定義了料車加速的“斜坡切換”：在料車啟動(dòng)后的18 s內(nèi)，以較長的加速時(shí)間加速；料車在平穩(wěn)經(jīng)過鋼軌斜橋拐點(diǎn)后再以較短的加速時(shí)間加速到設(shè)定的速度450 r/min，主要設(shè)置參數(shù)見表2。

圖1 上料系統(tǒng)控制電路

（3）東料車減速運(yùn)行后變頻器頻繁跳閘上料系統(tǒng)控制電路見圖1，11CK-4和11CK-12分別為東車上行與西車上行時(shí)，主令控制器上的“料車減速”位置點(diǎn)信號。在東料車上行開始時(shí)，11CK-12保持?jǐn)嚅_，11CK-4保持閉合，其在東料車經(jīng)過“料車減速”位置后（即減速后）斷開。KA205和KA105分別為西車上行與東車上行控制繼電器。在東料車上行時(shí)，KA205保持?jǐn)嚅_，KA105保持閉合。KA104和KA204分別為東車與西車的驅(qū)動(dòng)變頻器進(jìn)線接觸器吸合的指示繼電器，其在料車正常上料期間始終吸合。KA103和KA203分別為東車與西車的“減速檢查”信號，由變頻器輸出繼電器RO3指示，其失電表示變頻器頻率＞17 Hz（即料車高速），其得電表示變頻器頻率＜15 Hz（即料車低速）。正常情況下，東車上行至“料車減速”位置后，11CK-4斷開；而此時(shí)變頻器檢測到輸出頻率＜15Hz（即料車已經(jīng)減速成功），KA103閉合。這樣，使得其綜合保護(hù)作用的YK繼電器保持得電，料車正常運(yùn)行。

經(jīng)分析，認(rèn)為東料車在減速之后變頻器頻繁跳閘的原因可能是11CK-4斷開后，KA103未及時(shí)閉合，導(dǎo)致YK繼電器失電。即主令控制器上的“料車減速”位置信號斷開過早，料車雖已減速（控制料車變頻器減速的信號來自另一個(gè)主令控制器，該信號比11CK-4信號來得稍早一點(diǎn)），但變頻器頻率還沒有完全減到15 Hz。為此對主令控制器中的“料車減速”位置點(diǎn)向后調(diào)整一點(diǎn)，延遲其斷開時(shí)間，故障消除。

三、改進(jìn)效果

經(jīng)過改進(jìn)，目前中天鋼鐵高爐主卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)完全適應(yīng)了上料系統(tǒng)，設(shè)備故障率明顯降低，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，即使在頻繁啟、停的工況下，始終保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，提高了高爐上料系統(tǒng)效率，保證了高爐正常上料。