1、变频调速在高炉主卷扬机的应用概述： 高炉是炼铁生产的核心设备，在冶金高炉炼铁的生产线上，一般把按照品种、数量称好的炉料从地面的储矿槽运送到炉顶的生产机械称为高炉上料设备，它是高炉供料系统的重要设备。主要包括料车坑、料车、斜桥、卷扬机或带式上料机。高炉上料主要有两种：斜桥料车上料和带式上料对于 3000 立以上的大型高炉几乎完全采用带式上料，对于 3000立以下的中小高炉目前还是以斜桥式料车上料为主。料车上料主要由斜桥、料车、卷扬机三部分组成。 斜桥是料车行走的轨道分为三段如下图： A 段为料坑段，倾角 a1 小于 66 度，B 段为中间段，倾角为 a2 一般在 45 至 60 度之间；C 段为
2、卸料曲轨段。在这三段，料车按一定的速度图运行，料车在曲轨上运行要求平稳，钢绳张力无急剧变化，禁止出现严重冲击现象，以免料车进入炉内发生事故。 一、高炉卷扬的基本构成和工作特点 1、料车上料时，主卷扬机卷筒上的钢绳牵引左、右两料车往复运行，将称量后的原、燃料运送到炉顶。主卷扬采用交流变频调速驱动，变频器的控制信号由 PLC 的输出直接控制。料车上料时卷扬控制程序包括：料车启动条件、定位控制与位置跟踪与炉顶卸料条件等三部分。 料车轨道（斜桥）分为 3 段，料坑区，中间区，卸料区。卸料区设有曲轨，便于料车倒料。右料车到达炉顶卸料位置，左料车相应地到达料坑等待接受原料的位置。原料装入左料车中且中间秤斗
3、放料闸门关闭到位后卷扬机起动，左车上行，右车下行。料车运行所处位置信号由安装在卷筒侧的凸轮行程开关发出。位置监控点通常有：料坑、减速点、减速检查点、料罐旋转联锁起动点，炉顶设备检查点，炉顶超限等。料车上行加速时，炉顶设备动作，将前一车原料漏到下罐里，准备接受本车原料。料车上行到料罐旋转联锁起动点时，选择为定点布料方式的布料器起动运行到指定角度。料车到达炉顶设备检查点时，若炉顶已具备受料条件，则允许料车继续上行到炉顶，将原料倒入到上料罐内，否则停车报警。 2、能够频繁启动、制动、停车、反向，要求转速平稳，过度时间短。4、 系统工作可靠。在进入曲轨段及离开料坑时不能有高速冲击，确保终点位置准确停车
4、。 二、对拖动系统的要求 1、料车的运行分析 料车在斜桥上的运动分为启动、加速、稳定运行、减速倾翻和制动六个阶段，在整个过程中包括两次加速和两次减速。料车提升一次所需时间与料车的运动速度和加速度有关，其变化曲线如下： t1 时间内料车启动，重料车上行，同时空料车自炉顶极限位下行。此时，钢绳自卷筒退出的加速度不应超过料车的加速度，以免产生钢绳松弛现象。 t2 为重料车上行并继续加速到最大速度。 t3 为料车以最大速度稳定运行。 t4 为重料车进入卸料曲轨段之前的减速时间。 t5 为重料车在卸料曲轨段等速走行的时间 t6 为重料车第二次减速到停车的时间。 2、卷扬机的负载机械特性和电动机运行状态分
5、析 （1）机械特性 料车卷扬负载是典型的摩擦性负载负载机械特性如下： （2）运行状态 料车在料坑段启动时，负载最大，当右小车带载上升时，电动机的电磁转矩要克服负载转矩才能提升，启动时还要克服一定的静摩擦力矩。电动机的电磁转矩的方向与旋转方向相同，故电动机处于电动状态，工作于第一象限。当左小车带载上升时，电动机的电磁转矩仍要克服同样的负载转矩，电动机的电磁转矩的方向与旋转方向相同，只不过电机的方向反了，所以电动机处于反向电动状态，工作于第三象限。 三、变频系统的设计 1、电动机的选用 （1）调速范围 高炉卷扬的调速范围通常为 1：10，对应变频器的工作频率范围为 5HZ50HZ。 （2）机械特性
6、 料车卷扬机为摩擦性恒转矩负载，应注意低频时的有效转拒必须满足要求 （3）启动转矩 启动时，应考虑静摩擦转矩的问题。因此，电动机必须有足够大的启动转矩来确保重载启动。我国生产的 YZ、YZR 系列的异步电动机，其启动转矩接近于最大转矩，适用于重载启动。在选型时，要特别注意低频启动转矩的变化。 2、变频器的选用 （1） 变频器的容量 变频器的容量及选型大体上应注意以下几个问题： 高炉卷扬系统具有恒转矩特性，重载启动，变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。即 INImmax 。 变频器的过载能力通常为 1.5 倍/1min，这只是对于在电动机的启动和制动过程中才有意义，不能作为变
7、频器选型的最大电流来考虑。因此在选择变频器的容量时要充分考虑余量，并具有反馈矢量控制功能。 （2） 制动问题 料车在减速和定位停车时，应注意选择只动单元和制动电阻，使变频器直流回路的泵升电压 UD 保持在允许范围内。 （3）控制与保护 拖动系统应保持绝对安全可靠，应具有过载、溜车、极限等保护 3、系统设计 在本方案中我们采用西门子公司的 6SE70 全数字交流变频调速供电装置系统配置了制动单元和相应的制动电阻，采用能耗制动方式完成卷扬的制动。供电装置的工作方式选用一备一用方案，通过电源切换柜中的三刀双掷开关完成备用切换。系统的设计特点及原理如下： （ 1 ）为了确保电机启动时有足够大的启动转矩
8、来确保重载启动的安全性，利用 6SE70 装置中的抱闸专用控制功能块来实现料车启动和运行中的抱闸控制及连锁控制。 （2）具体原理 变频器和制动单元之间的连线极性不能接反，否则制动单元不工作或不起制动作用并且造成变频器损坏。为确保卷扬在运行过程制动单元可靠地工作利用 6SE70 中的自由功能块对制动单元进行监控 （3）辅助控制电源应从主接触器的电源端引接，以确保变频器故障跳闸或人为停运时，变频器能正确显示故障类型。 四、应用效果 卷扬控制系统是实现了高炉生产全过程自动控制的基础，在变频器中通过采用无编码器的矢量控制以及稳定的 PLC 控制技术大大提高了这个高炉生产最重要环节的准确性和稳定性，变频器在高炉主卷扬系统中广泛使用。在设计过程中采用无编码器的矢量控制提高了电机的低频启动特性。变频器的调节范围和机械硬度满足用户的需要，使变频器调速应用具有可用性和可靠性。
