850 m3高爐上料系統改進

鈕政強 陸 寧

（中天鋼鐵集團第一煉鐵廠 江蘇常州）

一、850 m3高爐上料系統

850 m3高爐上料系統電氣設備：4臺ABB ACS800-07-0770-3變頻器；兩臺ABB 380V 355kW（HXR450L G8）交流電機；兩臺ZSY710-22.4減速機（中硬齒面，減速比22.4）；4臺YWZ9-800/301料車機械制動器（三相AC 380 V）；兩只8.5852 1232 G121編碼器；4套 LK4-188/3主令控制器（i=1∶20，10 A，380 V，24路出點）；兩套保護控制柜；4套制動電阻柜；兩套電源切換柜。

850 m3高爐上料系統主卷揚電機經減速箱減速后，用大扭矩拖動卷揚機，卷揚機再驅動料車，以往復運動方式實現上料。主卷揚電機的功率控制由變頻器提供，通過現場操作箱或PLC系統對變頻器輸入端提供數字量給定，實現變頻器的啟動、加速、減速、停車、正反轉等狀態控制的開環控制。當收到料車上行信號后，變頻器根據預先設定的勵磁時間參數為主卷揚電機進行直流勵磁，電機處于堵轉狀態；力矩電流大于啟動力矩電流后，抱閘打開，料車上行；料車加速后到達高速上行狀態；上行料車運行至接近爐頂時，再進行減速；料車運行至爐頂時完成停車，抱閘閉合，料車完成卸料，此時料車停車位置應是工藝要求的角度（55°～60°），既可倒凈車內爐料又不至撞到極限沖頂開關。

選擇“PLC控制”或“操作臺控制”的方式均可獨立控制料車上料，而且均能滿足高速、低速的調速要求；在卡車（料車在分歧軌段被卡在軌道上）狀態下，可允許停車或有控下行；料車尚未到達行程終點時，系統有卷筒反轉保護；料車啟動、停車及加速、減速平穩，速度控制受負載（空載或滿載）影響較小。

850 m3高爐主卷揚設計為雙電機驅動方式。考慮到高爐生產的連續性，采用雙回路電源進線，進線回路開一備一。采用4套獨立變頻器柜，每臺電機對應兩臺變頻柜驅動（開一備一），雙系統可以互換，在主機出現故障時可較快地投用備機，保證生產連續進行。料車運行時，驅動兩臺電機而同時運行的兩套變頻器為一組，共用一個保護控制柜。

850 m3高爐投用初期上料系統存在一些問題，通過分析，找到原因，制定解決措施，實施后高爐上料系統運行可靠，維護方便，保證了高爐連續生產。

二、存在問題及改進措施

（1）料車啟動時出現“啟動后退”現象。在生產配料過程中，配料重量增加等因素加大了起步負荷，使料車啟動時負載突然變大，變頻器內部輸出功率組件的換流時間調整不及時，在較短時間內出現料車“啟動后退”現象。主要通過調整預勵磁時間（以保持電機堵轉）和延遲機械抱閘釋放時間來解決問題。將ACS800變頻器參數21.02由800 ms改為1500 ms，將變頻器中控制抱閘的輸出繼電器動作延遲1.5 s。

表1 清除料車“啟動后退”現象變頻器主要參數設置

在料車啟動瞬間，首先要檢測變頻器輸出力矩是否足夠。對ABB變頻器進行自定義編程，使得變頻器在判斷建立了足夠的轉矩和電流后，才使輸出繼電器RO2得電，并將RO2加入抱閘接觸器得電條件的連鎖。抱閘在得電狀態下打開，并設置延遲打開時間1.5 s。通過主要參數設置（表1），無論是在開爐時配料7 t負荷情況下，還是目前配料15 t負荷時均未再出現料車“啟動后退”現象。

（2）料車啟動時加速過快料車剛啟動的一段時間內，爐頂的料車未退入鋼軌的直線段，料車的自重不能有效形成鋼絲繩的張力。若此時加速度過快，既增加了對減速機齒輪的沖擊，又易造成鋼絲繩松弛，甚至料車“飛車”。

7號高爐主卷揚變頻器通過數字輸入端子組合和變頻參數設定，實現不同的運行速度。主令控制器“料車減速”信號接到變頻器的DI4輸入點，控制料車高/低速切換。料車在底部時，該信號點閉合，則卷揚電機啟動即直接向預先設置的450 r/min高速加速，達到設定的速度后開始定速運行；直到料車距爐頂10 m左右時，“料車減速”信號斷開，控制變頻減速到預先設定的低速150 r/min進行定速運行；在離爐頂0.5 m時，主令控制器“停車”信號發出，變頻器控制電機減速停車。為實現平穩、精確停車，將參數21.03原停車方式由“COST”改為“RAMP”。

表2 消除料車啟動加速過快現象變頻器主要參數設置

為實現料車平穩啟動，在變頻器自定義編程模塊里定義了料車加速的“斜坡切換”：在料車啟動后的18 s內，以較長的加速時間加速；料車在平穩經過鋼軌斜橋拐點后再以較短的加速時間加速到設定的速度450 r/min，主要設置參數見表2。

圖1 上料系統控制電路

（3）東料車減速運行后變頻器頻繁跳閘上料系統控制電路見圖1，11CK-4和11CK-12分別為東車上行與西車上行時，主令控制器上的“料車減速”位置點信號。在東料車上行開始時，11CK-12保持斷開，11CK-4保持閉合，其在東料車經過“料車減速”位置后（即減速后）斷開。KA205和KA105分別為西車上行與東車上行控制繼電器。在東料車上行時，KA205保持斷開，KA105保持閉合。KA104和KA204分別為東車與西車的驅動變頻器進線接觸器吸合的指示繼電器，其在料車正常上料期間始終吸合。KA103和KA203分別為東車與西車的“減速檢查”信號，由變頻器輸出繼電器RO3指示，其失電表示變頻器頻率＞17 Hz（即料車高速），其得電表示變頻器頻率＜15 Hz（即料車低速）。正常情況下，東車上行至“料車減速”位置后，11CK-4斷開；而此時變頻器檢測到輸出頻率＜15Hz（即料車已經減速成功），KA103閉合。這樣，使得其綜合保護作用的YK繼電器保持得電，料車正常運行。

經分析，認為東料車在減速之后變頻器頻繁跳閘的原因可能是11CK-4斷開后，KA103未及時閉合，導致YK繼電器失電。即主令控制器上的“料車減速”位置信號斷開過早，料車雖已減速（控制料車變頻器減速的信號來自另一個主令控制器，該信號比11CK-4信號來得稍早一點），但變頻器頻率還沒有完全減到15 Hz。為此對主令控制器中的“料車減速”位置點向后調整一點，延遲其斷開時間，故障消除。

三、改進效果

經過改進，目前中天鋼鐵高爐主卷揚機驅動已經完全適應了上料系統，設備故障率明顯降低，整個系統運行穩定，即使在頻繁啟、停的工況下，始終保持良好的運行狀態，提高了高爐上料系統效率，保證了高爐正常上料。