轉(zhuǎn)爐傾動速度不穩(wěn)定原因分析及解決對策研究

李健 樊勝午

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

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐;傾動速度;不穩(wěn)定;原因;解決對策

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、測溫取樣以及出鋼等生產(chǎn)過程中都需要爐體進行前后傾動，并且要保證此傾動速度的均勻性，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。文章就針對上述轉(zhuǎn)爐傾動速度不穩(wěn)定的現(xiàn)象進行原因分析并探討相應(yīng)的解決對策。

2轉(zhuǎn)爐傾動控制的特點

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)爐傾動裝置采用的是全懸掛扭力桿平衡的控制和運行方式，也就是通過變頻電動機來對分減速器進行驅(qū)動，而且通過PLC系統(tǒng)來控制轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)，此PLC裝置通過現(xiàn)場總線方式與變頻器進行連接來傳遞數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐傾動裝置的啟停和速度調(diào)節(jié)等控制。在上述系統(tǒng)中，通過交流電動機來驅(qū)動分減速器，并且通過交流變頻器來控制此電動機，實現(xiàn)對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行連接而組成一個主從閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)并進行信息交換。

在上述整個系統(tǒng)的運行中，由于電動機之間存在一定的機械特性差異而導(dǎo)致其運行中處于相同速度時也會存在不同的電流或力矩，而且如果上述機械特性的差異比較大，還會導(dǎo)致其中的一臺或多臺電動機出現(xiàn)滿負荷或過負荷等現(xiàn)象，但是其他電動機則可能會出現(xiàn)半負荷或者是不出力等問題。這不僅會造成動力資源的浪費，而且還可能在電動機過負荷運行時出現(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電動機設(shè)置為主機，而其他電動機則為從機，主機通過速度給定控制的方式運行，而從機則通過轉(zhuǎn)矩給定控制的方式運行，此轉(zhuǎn)矩是主機的輸出轉(zhuǎn)矩，以此來保證所有電動機的輸出轉(zhuǎn)矩基本相同，因此也會保持一致的轉(zhuǎn)動特性，實現(xiàn)了傾動速度靜態(tài)誤差的有效降低。除了上述電動機之間的主從控制方式，主機還采取速度閉環(huán)控制的方式，就是向主控室操作臺的主令控制器進行速度給定的傳遞，并且通過PLC來對變頻器進行控制，通過對變頻器輸出頻率的計算來實現(xiàn)對轉(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，在啟動時如果其不在零位上，就會導(dǎo)致在打開制動抱閘時爐體會在重力作用下出現(xiàn)自由傾動的現(xiàn)象，嚴(yán)重時會導(dǎo)致鋼水的溢出而導(dǎo)致安全事故。因此在啟動爐體之前，讓電動機處于堵轉(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)上對電動機定子電流進行檢測，在檢測到此轉(zhuǎn)矩滿足相應(yīng)數(shù)值時才能打開制動抱閘，防止出現(xiàn)上述爐體自由傾動而導(dǎo)致的安全事故問題。

3轉(zhuǎn)爐傾動速度不穩(wěn)定的原因分析

3.1機械抱閘過緊的原因

針對此種采取全懸掛扭力桿平衡式的傾動裝置來說，其在運行中出現(xiàn)速度不均勻的問題時容易導(dǎo)致整個傳動裝置的抖動問題。而由于所有的電動機都有獨立的抱閘裝置，而且要求其夾緊力矩在1.4～1.8kN·m的范圍之內(nèi)，但是在對電動機進行試運行和調(diào)試過程中通常會適當(dāng)增加此夾緊力矩來防止出現(xiàn)爐體傾動失控的問題，同時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，影響其抱閘制動力矩的調(diào)節(jié)工作，造成力矩不均勻的問題，這就會在負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時會造成轉(zhuǎn)矩不平穩(wěn)的問題，尤其是在電動機啟動過程中更是會導(dǎo)致轉(zhuǎn)速波動而導(dǎo)致上述抖動的問題。

3.2液壓抱閘動作時間過長的原因

此轉(zhuǎn)爐傾動裝置中的電動機抱閘采用的是電動液壓推桿式的抱閘方式，打開抱閘的時間為0.4～0.6s，而如果所有電動機的抱閘打開的時間超過1s，則會大幅度增加電動機的堵轉(zhuǎn)電流，導(dǎo)致電動機啟動之后出現(xiàn)轉(zhuǎn)速上升時的斜率過大問題，這就會導(dǎo)致電動機啟動不穩(wěn)定，而且會對設(shè)備造成較大的沖擊，同時也需要較長的時間來達到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的狀態(tài)，容易造成啟動時轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的問題。

3.3電動機堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩門檻過高的原因

正如前文所述，在下達爐體傾動指令之后為了防止其出現(xiàn)自由傾動的問題，需要抱閘暫時不動作，此時電動機會處于堵轉(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，也就是在電流達到電動機額定電流的2倍時再打開抱閘。此數(shù)值可以適當(dāng)設(shè)置較高來確保爐體傾動受控并保證其安全性。但是堵轉(zhuǎn)電流過高也會導(dǎo)致抱閘打開之后會對機械設(shè)備造成更大的沖擊，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速超調(diào)過大，因此也就需要較長的時間才能達到穩(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)爐傾動速度不穩(wěn)定的解決對策

4.1機械抱閘過緊問題的解決

在對轉(zhuǎn)爐的傾動裝置進行首次試運行和調(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，并且做好對抱閘開口度以及間隙的調(diào)整，保證其制動力矩均勻，且在開啟抱閘時可以保證電動機的制動力矩為零。

4.2液壓抱閘動作時間過長問題的解決

在對抱閘進行調(diào)試時可以通過肉眼以及儀器檢測結(jié)合的方式對抱閘動作時間進行檢查，針對其中抱閘動作時間比較長的抱閘要進行潤滑油的檢查和添加，保證其抱閘動作時間在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

4.3電動機堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩門檻過高問題的解決

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

5結(jié)語

煉鋼企業(yè)中轉(zhuǎn)爐屬于重要的主體設(shè)備，其運行中由于機械抱閘過緊、液壓抱閘動作時間過長、電動機堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩門檻過高等原因會造成轉(zhuǎn)爐啟動和運行中出現(xiàn)傾動速度不穩(wěn)定的現(xiàn)象，此現(xiàn)象不僅會對設(shè)備造成危害，而且還可能會導(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)爐傾動速度不穩(wěn)定的原因并進行預(yù)防和處理，保證轉(zhuǎn)爐的穩(wěn)定和安全運行。

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