《轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)論文》PPT課件.ppt

1、變頻器主從半自動(dòng)切換調(diào)速系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)傳動(dòng)中的應(yīng)用,攀鋼信息工程公司技術(shù)中心 研發(fā)部 羅斌 2010.06.02,自我介紹,各位評(píng)委好! 我是羅斌,39歲,在攀信公司技術(shù)中心研發(fā)部工作. 1991年畢業(yè)于四川大學(xué)無線電系電子技術(shù)專業(yè). 1991年分配到攀鋼線材廠從事電氣維護(hù)工作. 2005年初調(diào)動(dòng)到托日公司設(shè)計(jì)調(diào)試部,從事電氣設(shè)計(jì)調(diào)試工作. 2010年7月調(diào)動(dòng)到攀信公司技術(shù)中心研發(fā)部工作.,1.項(xiàng)目介紹,攀鋼煉鋼廠1、2、3號(hào)轉(zhuǎn)爐始建于七十年代初期，從投產(chǎn)至今已有三十多年的歷史。該轉(zhuǎn)爐標(biāo)稱120噸，爐體總重五百余噸。冶煉周期約45分鐘，吹煉時(shí)間為22分鐘左右。上世紀(jì)90年代，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)已

2、經(jīng)由最初的F-D機(jī)組供電改造為西門子6RA24直流傳動(dòng)控制，采用4臺(tái)82KW的直流電機(jī)并聯(lián)拖動(dòng)。,2.老轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)直流調(diào)速結(jié)構(gòu)圖,結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1.)采用西門子6RA24主控板作為直流傳動(dòng)的核心控制器件.2.)采用國(guó)產(chǎn)脈沖放大板對(duì)6RA24主控板的觸發(fā)脈沖進(jìn)行放大.3.)采用國(guó)產(chǎn)晶閘管整流橋進(jìn)行整流擴(kuò)容.4.)4臺(tái)直流電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行.缺點(diǎn):1.)系統(tǒng)整體穩(wěn)定性差.2.)直流電機(jī)維護(hù)工作量大.3.)系統(tǒng)老化嚴(yán)重.,3.轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)系統(tǒng)改造方案,3.1 原傾動(dòng)直流傳動(dòng)系統(tǒng)及直流電機(jī)拆除,另外為每座轉(zhuǎn)爐選用四臺(tái)西門子的6SE70系列的變頻器，分別驅(qū)動(dòng)一臺(tái)交流電機(jī)，組成轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)主從傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)傾動(dòng)主從傳動(dòng)系統(tǒng)中

3、任意一臺(tái)變頻器或電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，剩余的三臺(tái)變頻器和電機(jī)仍然可以正常驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)，好處是顯而易見的。 3.2 傾動(dòng)減速機(jī)利舊。 3.3 氧槍提升的6RA24和直流提升電機(jī)也棄用，改用一臺(tái)6SE70系列的變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)交流電機(jī)作為轉(zhuǎn)爐的氧槍提升之用。,3.轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)系統(tǒng)改造方案,轉(zhuǎn)爐本體控制PLC,傾動(dòng)傳動(dòng)控制PLC,4、傾動(dòng)電機(jī)的選型及負(fù)載核算4.1傾動(dòng)電機(jī)的選型 要求新選電機(jī)的中心標(biāo)高低于原來的直流電機(jī)的中心標(biāo)高,并且新選電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不低于原直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩. 根據(jù)上海南洋電機(jī)廠的電機(jī)規(guī)格表，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)傳動(dòng)選用四臺(tái)型號(hào)為YTSZ315L-8的交流電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)。電機(jī)的參數(shù)：電機(jī)型號(hào)：YTSZ315L-8

4、 功 率：132KW額定電流：265A 額定轉(zhuǎn)速：735轉(zhuǎn)/分鐘額定轉(zhuǎn)矩：1680.8N*m 過載倍數(shù)：2.8倍轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：6.82Kg*m2 重 量：1160Kg,4、2 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)電機(jī)負(fù)載的核算 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)電機(jī)負(fù)載的核算包括最大傾動(dòng)力矩和傾動(dòng)加速時(shí)間兩項(xiàng)。 轉(zhuǎn)爐在正常工作時(shí)由四臺(tái)同步主從運(yùn)行的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，此時(shí)轉(zhuǎn)爐最大頃動(dòng)力矩是325T*M。在故障狀態(tài)時(shí)（凍爐或塌爐），轉(zhuǎn)爐最大頃動(dòng)力矩為826.325T*M。因此只需要核算四臺(tái)交流電機(jī)能否滿足轉(zhuǎn)爐凍爐事故狀態(tài)的傾動(dòng)即可。,傾動(dòng)轉(zhuǎn)矩的核算,凍爐事故力矩：M=826(T*M)，傾動(dòng)角為550，凍爐事故傾動(dòng)力矩?fù)Q算到單臺(tái)電機(jī)軸上：,單臺(tái)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩：

5、,由于單臺(tái)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩4704N*M大于凍爐事故傾動(dòng)時(shí)所需的單臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)矩3258.5N*M，所以電機(jī)滿足轉(zhuǎn)爐凍爐傾動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩的要求。,傾動(dòng)加速時(shí)間的核算,正常生產(chǎn)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)爐以每分鐘1轉(zhuǎn)的速度傾動(dòng)時(shí)，所需傾動(dòng)力矩為325T*M，電機(jī)轉(zhuǎn)速為735轉(zhuǎn)/分鐘。傾動(dòng)力矩作為阻力矩?fù)Q算到單臺(tái)電機(jī)軸上 :,所以單臺(tái)電機(jī)的加速力矩為：,減速機(jī)構(gòu)的慣性矩取轉(zhuǎn)爐慣性矩的20%。機(jī)械系統(tǒng)的慣性矩?fù)Q算成電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩 :,傾動(dòng)加速時(shí)間的核算,電機(jī)從零速加速到額定轉(zhuǎn)速所需的加速時(shí)間為：,t=2.2S+1.5S=3.7S,由上述計(jì)算可知，完全滿足轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)4.51S的啟動(dòng)加速時(shí)間要求,考慮到交流電機(jī)啟動(dòng)勵(lì)磁所需時(shí)間取

6、1.5S，則轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)啟動(dòng)時(shí)間t為：,5、變頻器傳動(dòng)裝置容量的選擇,在凍爐或塌爐的故障狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)爐最大頃動(dòng)力矩為826.325T*M，凍爐事故傾動(dòng)力矩?fù)Q算到單臺(tái)電機(jī)軸上的力矩為3258.5N*M，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為1680 N*M，此時(shí)電機(jī)的過載倍數(shù)為：,查西門子SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制三相交流傳動(dòng)系統(tǒng)電壓源型變頻調(diào)速產(chǎn)品樣本，選用型號(hào)為6SE7035-1EK60的變頻器。 6SE7035-1EK60變頻器參數(shù)： 電源電壓：AC400V 功率容量：250KW 額定輸出電流：510A 最大輸出電流：694A,=3258.5/1260=1.94倍, 所以此時(shí)電機(jī)電流為265A

7、*1.94=514A 為確保變頻器裝置安全運(yùn)行，裝置的最大電流容量還要在電機(jī)最大電流的基礎(chǔ)上放大1.21.3倍： 所以變頻器最大輸出電流Ivvvf=514A*1.3=668A,6、主從半自動(dòng)切換調(diào)速系統(tǒng)的組成和控制原理,6.1 主從半自動(dòng)切換調(diào)速系統(tǒng)的組成,表一、S7 300 PLC 與變頻器主機(jī)交換的信號(hào),表二、S7 300 PLC 與變頻器從機(jī)交換的信號(hào),6、2 主從半自動(dòng)切換調(diào)速系統(tǒng)的控制原理,傳動(dòng)主機(jī)變頻器的固定,電流限幅:200%-27648,傳動(dòng)從機(jī)變頻器的可變,電流限幅,取自于主機(jī)的,實(shí)際電流值,主機(jī),從機(jī)電流同步的控制原理,系統(tǒng)里四臺(tái)變頻器的所有參數(shù)設(shè)置完全相同，叢機(jī)跟隨主機(jī)同

8、步運(yùn)行是依靠把主機(jī)的速度調(diào)節(jié)器輸出K0153作為從機(jī)的轉(zhuǎn)矩限幅信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。每臺(tái)變頻器上傳給CPU317的第3個(gè)字都是它自己的速度調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)K0153。CPU317下傳給被選為主機(jī)的變頻器的第3個(gè)字是固定為200%的計(jì)算機(jī)值，即27648。主機(jī)變頻器以200%作為電流限幅，以Speed Ref速度給定運(yùn)行。CPU317同時(shí)下傳給被選為從機(jī)的三臺(tái)變頻器的第3個(gè)字是主機(jī)的的速度調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)K0153，從機(jī)就是以這個(gè)信號(hào)作為自己的轉(zhuǎn)矩限幅。主機(jī)和從機(jī)都工作于速度閉環(huán)控制，系統(tǒng)以Speed Ref給定速度運(yùn)行，從機(jī)的速度給定是主機(jī)速度給定的1.05倍，從機(jī)的速度環(huán)逐漸趨于飽和，從機(jī)和主機(jī)的輸出電

9、流、轉(zhuǎn)矩處處相等。極端狀態(tài)下，由于某種原因使得從機(jī)電機(jī)的連接軸與減速機(jī)突然脫開時(shí)，從機(jī)電機(jī)的速度只能增加5%，該從機(jī)的速度環(huán)退出飽和狀態(tài)，而按照1.05倍Speed Ref的速度運(yùn)行，避免出現(xiàn)飛車的現(xiàn)象。,表三、變頻器關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置,7、系統(tǒng)投運(yùn)調(diào)試,7.1首先空載試車: 將轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)系統(tǒng)四臺(tái)電機(jī)與減速機(jī)的連接接手分?jǐn)?，然后?duì)每臺(tái)變頻器設(shè)置參數(shù)。四臺(tái)變頻器的參數(shù)除P918（DP網(wǎng)站號(hào)）不同，其余參數(shù)完全相同。參數(shù)設(shè)置完成后，分別在本地控制狀態(tài)下，單獨(dú)對(duì)每臺(tái)變頻器進(jìn)行電機(jī)參數(shù)完全辨識(shí)優(yōu)化運(yùn)行（P115=3）。辨識(shí)優(yōu)化運(yùn)行都通過后，四臺(tái)變頻器都切換到DP網(wǎng)控制，確保S7 400 PLC、S7 300

10、PLC和變頻器之間的DP通訊正常，在操作臺(tái)任選一臺(tái)變頻器作為主機(jī)，進(jìn)行傾動(dòng)操作，四臺(tái)電機(jī)應(yīng)該同步運(yùn)行。通過DriveMonitor監(jiān)控四臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，電流應(yīng)該同步平衡，三臺(tái)從機(jī)的速度是主機(jī)速度的1.05倍。糾正旋轉(zhuǎn)方向錯(cuò)誤電機(jī)的接線相序。,7.2 帶機(jī)械負(fù)載試車: 停車停電后，將四臺(tái)電機(jī)與減速機(jī)的接手進(jìn)行連接，然后再送電進(jìn)行帶載試車。帶載試車應(yīng)該確保轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)限位開關(guān)功能正常并合理調(diào)整傾動(dòng)抱閘動(dòng)作參數(shù)。繼續(xù)用DriveMonitor監(jiān)控四臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，電流應(yīng)該同步平衡。,9.結(jié)語,在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)這樣的要求高可靠性、高連續(xù)性運(yùn)行的傳動(dòng)場(chǎng)合，主從半自動(dòng)切換調(diào)速系統(tǒng)是一種很好的應(yīng)用選擇。主從半自動(dòng)切換調(diào)速系統(tǒng)

11、確保了設(shè)備可靠、連續(xù)地作業(yè)運(yùn)行。,參考文獻(xiàn),參考文獻(xiàn)內(nèi)容： 1 “全數(shù)字直流調(diào)速裝置在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)供電系統(tǒng)中的應(yīng)用”，裴福昌，1999. 2 SIEMENS CUVC主從控制的應(yīng)用. SIEMENS自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)，2007 3 西門子SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制三相交流傳動(dòng)系統(tǒng)電壓源型變頻調(diào)速產(chǎn)品樣本,工作實(shí)例一,2005年:軌梁廠型鋼矯直機(jī)及輥道改造項(xiàng)目 1.)負(fù)責(zé)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì). 2.)通過計(jì)算,確認(rèn)矯直機(jī)直流傳動(dòng)可以利舊,完全滿足改造后的矯直機(jī)生產(chǎn)需要,節(jié)約了項(xiàng)目成本. 3.)矯直機(jī)及輥道傳動(dòng)的編程調(diào)試.(采用SIEMENS 6RA70變流器) 難點(diǎn):2臺(tái)直流電機(jī)以

12、主機(jī)從機(jī)的方式同步運(yùn)行,主機(jī)工作于速度閉環(huán)方式,從機(jī)工作于轉(zhuǎn)矩控制方式,從機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定來自于主機(jī)的速度調(diào)節(jié)器輸出信號(hào).,工作實(shí)例二,2005年,攀成鋼340連軋管工程: 1.)負(fù)責(zé)該工程熱軋線三大主機(jī)區(qū)及冷床區(qū)輔助傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).(采用ABB ACS800,SIEMENS M440變頻器) 2.)負(fù)責(zé)工該程熱軋線三大主機(jī)區(qū)及冷床區(qū)輔助傳動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試.在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中,和ABB公司負(fù)責(zé)軋機(jī)主傳動(dòng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化控制的工程師緊密合作,甚至為另一位工程參與方上海海德公司提供技術(shù)支持,幫助他們調(diào)試,為340工程提前完成熱負(fù)荷試車和投產(chǎn)作出了貢獻(xiàn),從而使攀信公司的工程實(shí)力給攀成鋼留下了很好的印象.,工作實(shí)例

13、三,2005年,攀鋼2#方坯連鑄工程 1.)負(fù)責(zé)該工程出坯輥道系統(tǒng)的控制和傳動(dòng)設(shè)計(jì),編程,調(diào)試工作.(采用SIEMENS S7300 PLC和M440變頻器) 難點(diǎn)在于:輥道控制系統(tǒng)和前面的出坯臺(tái)車,還有后面的軌梁橫移臺(tái)架系統(tǒng)都要作好通訊聯(lián)鎖,確保出坯生產(chǎn)節(jié)奏連續(xù).,工作實(shí)例四,2006年,軌梁廠950生產(chǎn)線改造性大修項(xiàng)目: 1.)負(fù)責(zé)該項(xiàng)目傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),編程,調(diào)試.(采用SIEMENS S7300 PLC和6SE70變頻器) 解決2個(gè)難點(diǎn)問題: a.網(wǎng)絡(luò)問題 b.950軋機(jī)壓下同步問題 該項(xiàng)目被評(píng)為2006年度托日公司優(yōu)秀項(xiàng)目.,工作實(shí)例五,2007年,米易白馬鐵礦泵站項(xiàng)目 采用SIEME

14、NS S7300 PLC 1.)泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 2.)編程和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試.,工作實(shí)例六,2008年,攀鋼1#板坯后區(qū)改造項(xiàng)目 負(fù)責(zé)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),編程和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試.(采用SIEMENS S7400 PLC和M440變頻器) 工期非常緊張,原定15天的工期改為7天,還是按期完成了熱負(fù)荷試車.,工作實(shí)例七,2009年,二酸洗搬遷工程 1.)控制系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)備份. 2.)在攀宏現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)性拆除時(shí)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo). 3.)在清白江現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo). 4.)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試.采用AB logic control 5000 PLC和1395變流器. 由于搬遷的AB公司的1395直流傳動(dòng)系統(tǒng)受現(xiàn)場(chǎng)酸性空氣的腐蝕,嚴(yán)重老化,6臺(tái)裝置出現(xiàn)勵(lì)磁故障. 我對(duì)這6臺(tái)裝置進(jìn)行了拆解檢查,用了3天的時(shí)間才找到故障點(diǎn)-由于酸氣腐蝕,裝置的勵(lì)磁脈沖板的敷銅板銅皮斷裂!進(jìn)行相應(yīng)處理后,這6臺(tái)裝置全部修復(fù).當(dāng)時(shí)由于1395已經(jīng)停產(chǎn),所以,對(duì)裝置的修復(fù),節(jié)約的不僅是金錢. 由于是搬遷項(xiàng)目,所以難度極大,最后,該項(xiàng)目還是按期投產(chǎn).,工作實(shí)例八,2009-2010年