基于變頻調(diào)速技術(shù)的高爐主卷?yè)P(yáng)機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于變頻調(diào)速技術(shù)的高爐主卷?yè)P(yáng)機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、交流電氣傳動(dòng)近年來(lái)，高頻驅(qū)動(dòng)器的出現(xiàn)，使高效能源通信技術(shù)成為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中重要因素的電氣傳動(dòng)。根據(jù)高爐主卷?yè)P(yáng)機(jī)電氣傳動(dòng)的特點(diǎn),本設(shè)計(jì)采用交—直—交電流型的變頻器,應(yīng)用在昆鋼煉鐵廠煉鐵高爐主卷?yè)P(yáng)機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中,取得良好效果。二、停車(chē)條件復(fù)雜煉鐵4號(hào)高爐上料主卷?yè)P(yáng)機(jī)的拖動(dòng)采用的是繞線(xiàn)式交流異步電動(dòng)機(jī),通過(guò)控制轉(zhuǎn)子繞組接入的多級(jí)附加電阻來(lái)增大電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差,使電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟,在起動(dòng)和減速時(shí)達(dá)到調(diào)速的目的,再通過(guò)改變定子供電的相序,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的可逆運(yùn)行。高爐上料由兩臺(tái)料車(chē)交替完成。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)滾筒,通過(guò)滾筒上纏繞的鋼絲繩牽引兩臺(tái)料車(chē)交替從料槽里把原料送往爐頂。當(dāng)一臺(tái)料車(chē)位于料坑裝料時(shí),另一臺(tái)料車(chē)則位于爐頂向爐內(nèi)卸料。料車(chē)裝料剛起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩最大,隨后料車(chē)低速行駛,很快能加速到額定轉(zhuǎn)速,然后穩(wěn)速駛?cè)胄逼露?。這一時(shí)段對(duì)轉(zhuǎn)速變化的要求不高。為了使料車(chē)停車(chē)時(shí)位置準(zhǔn)確,當(dāng)料車(chē)接近爐頂時(shí),電動(dòng)機(jī)開(kāi)始制動(dòng)減速,電動(dòng)機(jī)以低速慢爬行,到爐頂點(diǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)斷電,同時(shí)機(jī)械制動(dòng)器抱閘制動(dòng),料車(chē)在爐頂向爐內(nèi)卸料。原高爐上料主卷?yè)P(yáng)機(jī)的拖動(dòng)采用繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī),調(diào)速的方法具有控制簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),但是在高爐上料傳動(dòng)中,由于頻繁地可逆起停切換運(yùn)行,加速了對(duì)轉(zhuǎn)子集電環(huán)、電刷的磨損,使維護(hù)工作量加大,也帶來(lái)了附加電阻上的能量損耗,使功率因數(shù)降低,電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟;同時(shí)為了使電動(dòng)機(jī)具有一定的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,以及在低速運(yùn)行時(shí)有一定的機(jī)械特性硬度,串入的轉(zhuǎn)子附加電阻又不能太大。這樣,就造成電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和切換附加電阻時(shí)仍有較大的沖擊電流,而且低速運(yùn)行轉(zhuǎn)速也不是很低,使得料車(chē)鋼絲繩受拉伸沖擊而影響使用壽命;由于料車(chē)在停車(chē)時(shí)的速度仍然較高,加速了電動(dòng)機(jī)機(jī)械制動(dòng)器制動(dòng)輪和摩擦片的磨損。另外,當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組串入了一確定的附加電阻后,對(duì)不同的負(fù)載,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是不同的,對(duì)高爐上料來(lái)說(shuō),在料車(chē)容積一定的情況下,由于焦碳和燒結(jié)礦的比重不同,一車(chē)燒結(jié)礦通常是一車(chē)焦碳重量的3倍左右,使運(yùn)送燒結(jié)礦和焦碳時(shí)電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行的轉(zhuǎn)速不一樣,造成停車(chē)機(jī)械制動(dòng)時(shí)料車(chē)的沖程不同。為了保證料車(chē)到達(dá)爐頂時(shí)停車(chē)位置的準(zhǔn)確,就需要分設(shè)重車(chē)和輕車(chē)的停車(chē)限位開(kāi)關(guān),使限位開(kāi)關(guān)機(jī)械調(diào)試繁瑣和電氣控制復(fù)雜。為了提高生產(chǎn)效率,減少能量損耗,改善高爐上料電氣傳動(dòng)性能,昆鋼煉鐵廠引進(jìn)技術(shù),改造原電氣傳動(dòng)系統(tǒng),把變頻調(diào)速技術(shù)運(yùn)用到煉鐵高爐主卷?yè)P(yáng)機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中。三、鐵路工程上料的頻效傳統(tǒng)1.異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中采用的是SIMOVERT-A變頻器,其主回路是交-直-交電流源型,無(wú)需外加其它設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行,制動(dòng)能量回饋電網(wǎng),適用于頻繁快速起、制動(dòng),動(dòng)態(tài)性能要求較高的場(chǎng)合。變頻器控制系統(tǒng)采用按磁場(chǎng)定向的負(fù)載角控制方式,恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍1:10(5～50HZ),具有電動(dòng)機(jī)參數(shù)自識(shí)別、參數(shù)自適應(yīng),自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能。2.采集頻率對(duì)轉(zhuǎn)速的影響,使電機(jī)具備降低制犯罪時(shí)間,系統(tǒng)運(yùn)行通過(guò)頻率設(shè)置來(lái)保證轉(zhuǎn)速主卷?yè)P(yáng)電動(dòng)機(jī)電氣傳動(dòng)屬恒轉(zhuǎn)矩頻繁可逆四象限運(yùn)行,重復(fù)性短期工作制,周期性起停加減速,主要是要求有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力,對(duì)加減速時(shí)間盡管有要求,但一般不作為選擇變頻器容量的主要依據(jù)。一般通過(guò)核算電動(dòng)機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩,并以電流值作為選擇變頻器容量的依據(jù)。電動(dòng)機(jī)由變頻電源驅(qū)動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩,除受變頻器能夠提供的電流影響外,還受變頻器輸出頻率的影響。電動(dòng)機(jī)以額定電流在低頻運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)矩會(huì)有所降低。因此,應(yīng)提高電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩,可以通過(guò)變頻器的參數(shù)設(shè)定使轉(zhuǎn)矩適當(dāng)提升。在變頻器給出ON信號(hào)的同時(shí),如果打開(kāi)機(jī)械制動(dòng)器,由于此時(shí)電動(dòng)機(jī)還沒(méi)有建立起足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,會(huì)造成溜車(chē)現(xiàn)象。而在高爐主卷?yè)P(yáng)機(jī)電氣傳動(dòng)中,最嚴(yán)重的事故是料車(chē)出現(xiàn)溜車(chē)和掉軌現(xiàn)象,溜車(chē)嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成一料車(chē)墩底,此時(shí)另一料車(chē)在爐頂彎軌上。因此,實(shí)際試車(chē)時(shí),應(yīng)以料車(chē)超重裝料時(shí)反復(fù)調(diào)試,來(lái)設(shè)定變頻器起動(dòng)時(shí)的頻率參數(shù)。待轉(zhuǎn)矩建立達(dá)一定值時(shí),變頻器運(yùn)行繼電器得電,再打開(kāi)機(jī)械制動(dòng)器B,從而保證起動(dòng)時(shí)不溜車(chē)。由于制動(dòng)器打開(kāi)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子才開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),為了防止變頻器過(guò)電流,應(yīng)對(duì)變頻器轉(zhuǎn)矩加以限制。當(dāng)出現(xiàn)料車(chē)在爐頂超極限時(shí),變頻器能得到超極限信號(hào),并封鎖變頻器,使機(jī)械制動(dòng)器B抱閘,立即停車(chē)。料車(chē)在接近爐頂之前,變頻器接受到減速信號(hào)時(shí),變頻器由50HZ按設(shè)定的下降速率,使電動(dòng)機(jī)開(kāi)始制動(dòng)減速,以低速慢爬行,以設(shè)定的停車(chē)前爬行速度運(yùn)行,當(dāng)料車(chē)到達(dá)爐頂點(diǎn)時(shí),變頻器給出OFF信號(hào),電動(dòng)機(jī)斷電,同時(shí)機(jī)械制動(dòng)器抱閘制動(dòng),從而使料車(chē)準(zhǔn)確停車(chē)。另外,系統(tǒng)還設(shè)置有變頻故障停車(chē)、故障復(fù)位、操作臺(tái)急?？刂?需要緊急停車(chē)時(shí),變頻器輸入主回路斷電,同時(shí)使故障繼電器得電,制動(dòng)器控制機(jī)械制動(dòng)器動(dòng)作,使料車(chē)立即停車(chē)。四、轉(zhuǎn)子擺動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性在高爐上料的電氣傳動(dòng)中,應(yīng)用變頻調(diào)速控制系統(tǒng),能夠較好地改善異步電動(dòng)機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)的性能,可以較好地解決由于頻繁地可逆起停切換運(yùn)行對(duì)轉(zhuǎn)子集電環(huán)、電刷的磨損大、附加電阻上的能量損耗大、功率因數(shù)較低,電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟、電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和切換附加電阻時(shí)仍有較大的沖擊電流、調(diào)試繁瑣和維護(hù)困難等一系列問(wèn)題。電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速后,盡管在低頻起動(dòng)運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)有所降低,但仍比轉(zhuǎn)子繞組中串電阻方式起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性硬。根據(jù)需要可適當(dāng)?shù)丶尤朕D(zhuǎn)矩提升功能。在應(yīng)用中,只要注意機(jī)械制動(dòng)器打開(kāi)的時(shí)刻同最低運(yùn)行頻率及轉(zhuǎn)矩電流的建立相配合,則完全能夠勝任大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的負(fù)載特性要求。起車(chē)平穩(wěn)無(wú)沖擊電流,停車(chē)準(zhǔn)確無(wú)沖程。機(jī)械設(shè)備和機(jī)械制動(dòng)器的磨損小、鋼絲繩使用壽命延長(zhǎng),滾筒緊鋼絲繩工作的周期延長(zhǎng)。線(xiàn)路行程開(kāi)關(guān)由轉(zhuǎn)子繞組串電阻的7對(duì)減少了3對(duì),簡(jiǎn)化了控制,減少了對(duì)行程開(kāi)關(guān)調(diào)試工作量,降低了成本。采用變頻調(diào)速時(shí),由于加減速時(shí)間的延長(zhǎng)使得比轉(zhuǎn)子繞組串電阻工作方式時(shí)間上增加約10%,但并不影響輸送原料的總節(jié)奏。采用變頻調(diào)速后,緩慢的起車(chē)和平穩(wěn)的停車(chē),減少了對(duì)機(jī)械的沖擊;同時(shí),通過(guò)對(duì)變頻器參數(shù)的設(shè)定,能自動(dòng)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)定子給定頻率和轉(zhuǎn)子實(shí)際頻率之差,在可能出現(xiàn)溜車(chē)和掉軌現(xiàn)象之前,能夠在1～2S時(shí)