PowerFlex700S交流变频器在酒钢120吨转炉倾动氧枪控制系统的改造应用 - 李德平工控博客技术论文

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PowerFlex700S交流变频器在酒钢120吨转炉倾动氧枪控制系统的改造应用

发表评论（0）作者：李德平发布时间：2013年3月14日

    PowerFlex700S交流变频器在酒钢120吨转炉倾动氧枪控制系统的改造应用
    李德平

    酒泉钢铁集团有限责任公司碳钢薄板厂,甘肃嘉峪关735100.
    摘要：PowerFlex700S变频器，自动化控制技术。
    关键词：变频器
    1．前言
    酒钢碳钢薄板厂炼钢工序有3座120t顶底复吹转炉，转炉氧枪和转炉倾动采用矢量控制变频器，由于炼钢工序转炉原氧枪、倾动变频器1336FORCE系列变频器，美国罗克韦尔自动化公司于2008年已停止生产，三座转炉在线18台，为保证后期备件，需替换厂家推出的新一代功能更强大的PowerFlex700S变频器进行改造，以满足原系统的所有功能，替换型号PowerFlex700S变频器虽具有原1336 Force变频器的全部功能，但无法直接替换使用，因转炉倾动装置中，新替换变频器不能与原变频器混合使用实现同步，（转炉倾动四台变频器正常要求同步运行，四台变频器必须型号相同才可实现）因此，经过碳钢薄板厂的前期准备，分别与Rockwell西北办事处、和中冶赛迪等单位进行技术交流，最终确定了如下方案：利用2011年3#转炉年修的时间，用6台PowerFlex700S变频器替换原先的1336 FORCE变频器，替换下来的6台1336FORCE变频器作为1#、2#转炉的备件。这样基本上是彻底解决了1336 FORCE变频器备件的问题。具体需对整套转炉倾动系统变频器改型、PLC模块硬件、软件升级、大量修改程序以及系统性调试才能实现，因此于2011年6月份3#转炉年修的时间，将6台罗克韦尔自动化PowerFlex700S变频器替换原先的1336 FORCE变频器，通过穿插在年修中进行变频器安装、变频器的参数自整定、网络调试、原有控制程序的修改、冷负荷试车、热负荷试车过程，圆满的完成了此次改造项目。本次改造实现了预期的目标，按时按量的完成了设备、相应设计资料的交付（图纸、软件、参数表等），严格按照进度节点要求完成变频器参数的调整设定，完成相应控制软件的编制调试，自2011年6月22日投入生产运行期间，满足生产运行的各项要求，未出现设计缺陷导致的问题。
    新改造的3#转炉的倾动和氧枪系统均仍然采用罗克韦尔自动化公司Allen-Bradley Logix平台控制系统-ControlLogix，NetLinx网络架构–ControlNet，基于磁场定向矢量控制（Field-oriented Control）技术的PowerFlex700S交流变频器，不仅实现了转炉倾动和氧枪系统的原有所有自动控制功能，而且其自诊断和保护功能更加可靠，进一步降低了设备故障停机时间，大大提高了生产效率。
    2.炼钢厂转炉传动系统概述
    转炉设备是炼钢厂的关键生产设备，其炉体外形如下图所示。转炉系统主要的电力传动设备包括炉体倾动的电力传动设备及氧枪传动的电力控制设备。
    2.1转炉倾动的电力传动设备
    在酒钢碳钢薄板厂120T转炉系统中，炉体倾动部分采用四台倾动电机，通过减速机刚性连接，并采用全悬挂固定方式和扭力杆力矩吸收方式，如图1所示。标准术语是：全悬挂四点啮合柔性传动方式。

    2.2 转炉倾动工作方式及控制要求
    在转炉的冶炼过程中，倾动电机的具有如下特点：
    • 转炉倾动装置由四台倾动电机同时驱动，四台电动机同步启动，加、减速及同步运行，并要求它们保持速度同步和均匀的负荷分配。
    • 转炉倾动速度可以在0.12～1.0rpm之间进行倾动速度调节，转炉倾动角度范围0～±360°
    • 一台或二台电机出现故障时，要求传动系统仍能继续运转，这时，余下的二台或三台电机短时间内可低速运行，并保持速度同步和均匀的负荷分配。
    • 转炉倾动过程中，在不同的工况下，倾动电机有时处于电动状态，有时处于发电状态，传动装置需要解决能量回馈问题。
    • 倾动控制装置必须解决传动与抱闸机构之间的协调控制问题，防止“溜车”现象的发生。
    • 转炉倾动装置具有大惯量、重载的运行特点，要求传动装置有足够的起动力矩和过载能力。
    2.3 氧枪传动的电力控制设备
    炼钢厂转炉的另一个关键设备是氧枪。图2是氧枪传动系统示意图。



    氧枪是典型的位能负载，也是典型的提升应用，氧枪控制装置必须解决传动与抱闸机构之间的协调控制问题，防止发生“坠枪”事故。
    2.4 氧枪工作方式及控制要求
    氧枪传动系统具有如下特点：
    氧枪下降时，电动机处于发电状态，要求氧枪传动装置能解决能量回馈问题。
    酒钢碳钢薄板厂每台转炉配有两套氧枪，两台氧枪升降设备，一台工作，一台在待机位用于维修或备用；氧枪的升降速度可无级调节。
    氧枪也具有大惯量、重载高力矩启动的运行特点，要求传动装置有足够的起动力矩和过载能力。
    3．改造方案
    3.1改造过程：改造与年修时间同步，2011年6月2日正式开始。改造一共分为5个阶段：
    阶段1：变频器的安装。主要内容包括拆除原有变频器，安装新的变频器。
    阶段2：变频器的参数自整定。主要内容包括每台变频器的上电自整定，相关电机参数的设置。
    由于受3#转炉年修的制约，阶段1、2是交错在一起完成的，时间从6月2日至6月8日。在该阶段中，各项预定任务完成的都较为顺利。
    阶段3：冷负荷试车。该<<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">　

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