1 引言

鞍鋼是國(guó)有特大型鋼鐵企業(yè)，經(jīng)歷了不斷的技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新，至2002年起對(duì)其下屬的煉鐵總廠進(jìn)行全面改造，分別建設(shè)新1＃、新2＃、新3＃高爐。同時(shí)對(duì)7＃高爐進(jìn)行技術(shù)改造。在這四座高爐的水沖渣、高爐運(yùn)焦、礦焦槽、魚(yú)雷罐運(yùn)輸鋼水及倒鋼水等系統(tǒng)中，主體設(shè)備采用艾默生CT TD2000、EV2000、TD3000、TD3500等系列變頻器，艾默生CT變頻器成為鞍鋼煉鐵總廠應(yīng)用的主體品牌。

2 水渣處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓裝置變頻器應(yīng)用

2.1 轉(zhuǎn)鼓工藝簡(jiǎn)介

鞍鋼煉鐵總廠新1#高爐是煉鐵總廠改造工程中新建的第一座高爐，高爐設(shè)計(jì)有效容積3200立方米，日產(chǎn)生鐵7500噸，是目前鞍鋼乃至全國(guó)容積最大的、工藝最先進(jìn)的大型高爐之一。新1#高爐的水渣處理系統(tǒng)是引進(jìn)盧森堡的“茵巴”水渣處理工藝。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)化控制。艾默生CT變頻器應(yīng)用于改造系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)鼓裝置、?；厮眉霸鼭{泵電機(jī)的驅(qū)動(dòng)等共48臺(tái)套。其中轉(zhuǎn)鼓裝置有一組轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)鼓支架，轉(zhuǎn)鼓支架能夠通過(guò)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)在翻轉(zhuǎn)支架上作翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)鼓的支點(diǎn)和轉(zhuǎn)鼓支架的支點(diǎn)相差90°，轉(zhuǎn)鼓支架和翻轉(zhuǎn)支架互不干擾，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)裝、卸物料。轉(zhuǎn)鼓主體與支架之間連接有電動(dòng)推桿，計(jì)數(shù)器連接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)軸器處。利用計(jì)數(shù)器發(fā)出反饋信號(hào)給PLC。轉(zhuǎn)鼓支架和翻轉(zhuǎn)支架能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并自動(dòng)出料，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化聯(lián)機(jī)操作，借助篩網(wǎng)回轉(zhuǎn)的離心力，在較低的水阻力下，具有較高流速性，截留住渣體顆粒，實(shí)現(xiàn)固、液兩相分離的目的，大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。并在鼓體上設(shè)有觀察口，可隨時(shí)觀察運(yùn)轉(zhuǎn)情況。在高爐煉鐵的生產(chǎn)過(guò)程中，爐渣的輸出量隨機(jī)性很大，這就導(dǎo)致流入轉(zhuǎn)鼓的水渣量波動(dòng)性增大，轉(zhuǎn)鼓電機(jī)輸出力矩大幅度變化。TD3000變頻器精準(zhǔn)快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，能夠及時(shí)調(diào)節(jié)輸出力矩，將力矩信號(hào)反饋給PLC系統(tǒng)，及時(shí)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)流入轉(zhuǎn)鼓的水渣量的波動(dòng)做出響應(yīng)，從而保證了轉(zhuǎn)鼓裝置在高爐煉鐵的整個(gè)出渣過(guò)程中能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.2 轉(zhuǎn)鼓裝置變頻器應(yīng)用設(shè)計(jì)

整個(gè)水渣處理系統(tǒng)的電氣控制是采用DCS控制方式實(shí)現(xiàn)的。TD3000變頻器以其自身轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快、控制精準(zhǔn)，過(guò)載能力強(qiáng)、寬范圍的調(diào)速運(yùn)行。被用在水渣處理系統(tǒng)中轉(zhuǎn)鼓裝置的主驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)鼓裝置采用30KW變頻電機(jī)，配置TD3000-4T0450G高性能矢量型變頻器。系統(tǒng)控制方式如圖1所示。

圖1水渣處理系統(tǒng)變頻器應(yīng)用

3 320噸混鐵車(chē)變頻器應(yīng)用

3.1 鋼水罐車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鐵水罐車(chē)、鋼水罐車(chē)、魚(yú)雷罐混鐵車(chē)、渣罐車(chē)等是煉鋼系統(tǒng)的重要關(guān)聯(lián)設(shè)備，在倒鋼水的過(guò)程中對(duì)變頻器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能要求很高。項(xiàng)目選用艾默生CT變頻器4臺(tái)EV2000-4T0750G， EV2000-4T0550G和主令控制器與PLC相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)控制。充分體現(xiàn)艾默生CT變頻器的精準(zhǔn)控制和高性能的穩(wěn)定運(yùn)行的體現(xiàn)。魚(yú)雷罐混鐵車(chē)倒鋼水的控制方案采用艾默生CT EV2000變頻器進(jìn)行調(diào)速控制，系統(tǒng)配置2套自動(dòng)單元及自動(dòng)電阻，采用能耗自動(dòng)控制方式。傾倒鋼水時(shí)電機(jī)正向運(yùn)行處于電動(dòng)狀態(tài)，倒完鋼水灌身翻轉(zhuǎn)到原來(lái)位置時(shí)電機(jī)反方向運(yùn)行處于發(fā)電狀態(tài)，利用自動(dòng)電阻消耗電機(jī)反向運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的多余能量。魚(yú)雷罐車(chē)是煉鋼系統(tǒng)重要的運(yùn)送設(shè)備，系統(tǒng)采用一工一備的控制方案交替運(yùn)行互為備用。由于現(xiàn)場(chǎng)多粉塵、大熱量散發(fā)，還會(huì)出現(xiàn)鋼水飛濺情況。不適合PLC獨(dú)立控制的應(yīng)用，最后采用PLC與智能主令控制器和現(xiàn)場(chǎng)操作箱一主兩結(jié)合的控制方案。由PLC監(jiān)測(cè)魚(yú)雷罐車(chē)的狀態(tài)并發(fā)出允許命令，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的實(shí)際來(lái)控制魚(yú)雷罐車(chē)的倒鋼水的速度和罐身翻轉(zhuǎn)的角度并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。320噸混鐵車(chē)變頻器混鐵車(chē)變頻器配置如表1所示。

另外，艾默生CT變頻器在鞍鋼4#、5#鍍鋅線(xiàn)及鞍鋼熱軋廠輥道驅(qū)動(dòng)也有大量的應(yīng)用。

3.2 變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

魚(yú)雷罐傾倒鋼水時(shí)最大傾斜角度1200，在啟動(dòng)和停止區(qū)間檢驗(yàn)變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)精準(zhǔn)控制罐體運(yùn)行的位置，同時(shí)對(duì)變頻器過(guò)載能力要求極強(qiáng)。變頻器EV2000-4T0750G允許過(guò)載150﹪額定電流1分鐘，200﹪額定電流0.5秒；4段速度配置驅(qū)動(dòng)魚(yú)雷罐翻轉(zhuǎn)運(yùn)行，最高運(yùn)行頻率30HZ；在魚(yú)雷罐倒灌時(shí)應(yīng)確保罐口準(zhǔn)確對(duì)中，倒灌時(shí)的啟動(dòng)速度不高于10HZ，防止罐身由于啟動(dòng)速度過(guò)快造成晃動(dòng)發(fā)生反轉(zhuǎn)或電機(jī)堵轉(zhuǎn)；考慮罐身的機(jī)械設(shè)備極限與電氣連鎖，防止誤動(dòng)作的產(chǎn)生。

速度匹配：前進(jìn)——低速——高速——低速——停止——后退——低速——高速——低速——停止。速度匹配工藝變頻控制驅(qū)動(dòng)原理如圖2所示。

圖2 魚(yú)雷罐傾倒鋼水速度匹配

向混鐵爐兌鐵水時(shí)，鐵水罐口至混鐵爐受鐵口（槽），應(yīng)保持一定距離；混鐵爐不應(yīng)超裝，當(dāng)鐵水面距燒嘴達(dá)0.4m時(shí)，不應(yīng)兌入鐵水；混鐵爐出鐵時(shí)，應(yīng)發(fā)出聲響訊號(hào)；混鐵爐在維修或爐頂有人、或受鐵水罐車(chē)未停到位時(shí)，不應(yīng)傾動(dòng)；當(dāng)冷卻水漏入混鐵爐時(shí)，應(yīng)待水蒸發(fā)完畢方可傾爐。混鐵車(chē)倒罐站倒罐時(shí)，應(yīng)確保混鐵車(chē)與受鐵坑內(nèi)鐵水罐車(chē)準(zhǔn)確對(duì)位；混鐵車(chē)出鐵至要求的量并傾回零位后，鐵水罐車(chē)方可開(kāi)往吊包工位。

4 加熱爐工作區(qū)輥道變頻器應(yīng)用

加熱爐工作區(qū)輥道驅(qū)動(dòng)工藝流程：裝料輥道――上料推鋼機(jī)――入爐推鋼機(jī)――加熱爐加熱――出鋼機(jī)――出料輥道。

4.1輥道驅(qū)動(dòng)方案

整套工藝流程采用順序起動(dòng)操作順序，上位機(jī)采用PROFIBUS-DP總線(xiàn)控制變頻器，SM-PROFIBUS-DP總線(xiàn)與總線(xiàn)適配器TDS-PA01通訊控制變頻器，精準(zhǔn)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。PROFIBUS-DP總線(xiàn)通過(guò)對(duì)TD3000變頻器“狀態(tài)字”讀取，來(lái)調(diào)整“控制字”的發(fā)送，使其裝料滾道、出料滾道同步有序運(yùn)行，如圖3所示。

圖3 輥道變頻驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)

4.2多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配置

輥道是把鋼坯運(yùn)送到加熱爐中進(jìn)行加熱在把鋼坯運(yùn)出的聯(lián)動(dòng)運(yùn)送設(shè)備，選用艾默生CT TD3000系列變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電機(jī)同時(shí)同步工作，驗(yàn)證矢量控制的精度，通過(guò)PROFIBUS-DP總線(xiàn)控制。加熱爐是對(duì)鋼坯進(jìn)行預(yù)熱及達(dá)到均勻受熱。提高加熱處理的效果，提高產(chǎn)品質(zhì)量。提高表面的加熱的退火（正火）后組織與確度均勻，加熱過(guò)程中使鋼的組織結(jié)構(gòu)得到更好的完善，優(yōu)化鋼坯的質(zhì)量。加熱爐工作區(qū)輥道變頻器配置如表2所示。艾默生CT變頻器在鞍鋼新軋鋼冷軋1#、3#生產(chǎn)線(xiàn)工程軋機(jī)乳液裝置改造中應(yīng)用EV2000-4T2800變頻器 6臺(tái)。

5 結(jié)束語(yǔ)

艾默生CT變頻器在鞍鋼集團(tuán)公司的應(yīng)用，充分的滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝和機(jī)械設(shè)備的要求，顯示變頻器優(yōu)越的性能和極高的可靠性，得到用戶(hù)的好評(píng)與贊譽(yù)。豐富的規(guī)?；咐龖?yīng)用體現(xiàn)了艾默生CT變頻器從小功率單元到大功率模塊式驅(qū)動(dòng)技術(shù)的成熟，展示出大型驅(qū)動(dòng)技術(shù)供應(yīng)商的大規(guī)模工業(yè)解決方案的品牌集成優(yōu)勢(shì)。