变频控制技术在钢铁冶金行业的应用.doc

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1、冶金之家网站变频控制技术在钢铁冶金行业的应用陈勇(四川机电职业技术学院电子电气工程系，四川攀枝花617064)摘要：分析了变频控制技术在冶金钢铁行业的应用情况，对变频技术应用的广泛性和必要性作出总结。关键词：交流调速；大中型设备的传动；环保节能的传动1引言随着我国科学技术的飞速发展，对钢铁冶金行业机电设备的要求也将会越来越高。现代钢铁冶金企业都是规模较大，连续、高效式地生产流程性企业。由于现场的环境比较恶劣—灰尘多、震动强、噪音大，因此相对其他行业，对生产现场控制设备有更高的要求。因为变频技术具有明显的节能效果和优越

2、的调节性能，所以变频节能技术在我国钢铁冶金行业中的应用越来越广泛，技术也越来越成熟。自然变频技术在冶金行业得到了广泛地应用。变频控制技术在钢铁冶金行业的应用主要有2个方面:一方面是为了满足生产工艺调速的要求;另外一方面是为了环保节能的需要。2生产工艺调速应用变频技术由交流调速取代直流调速2．1连铸机拉坯辊速度控制［1］交流变频拉坯辊速度控制系统如图1所示。变频器的一个模拟输入通道用于频率设定输入，接收速度给定信号，控制输出频率，调节拉坯辊电动机转速。考虑到拉坯辊电动机频繁启动、停止和正反转，应用中变频器选择矢量控制方

3、式，这种方式可以精确地设定和调节电动机的转矩，也可实现对转矩的限幅控制，在1:10的调速范围内不需要速度传感器对实际值的反馈，就能实现高精度的速度和转矩控制，完全可以满足拉坯辊速度控制的要求，静差度小于0.02%。2．2大功率轧钢机控制［2］大功率轧钢机主传动要求电气传动系统具有很高动态响应和相当高的过载能力。这一领域长期以来一直被直流电动机传动所垄断，由于直流电机存在着不可回避的弱点，主要表现在直流电机结构复杂，要消耗大量有色金属，且换向器及电刷维护保养困难、寿命短、效率低等。所以直流电动机已不能满足轧钢机向大型化

4、、高速化方面的发展。随着变频技术的推广应用，在钢铁冶金行业，交流电动机有取代直流电动机的趋势。目前，许多轧机主传动，无论是初轧机，中板轧机还是热、冷连轧机，都采用了交流变频调速。下面以某轧钢厂宽厚板热处理生产线加以说明。2．2．1控制系统组成某轧钢厂宽厚板热处理生产线控制系统由两台加热炉、一台冷床、一台矫直机共4台设备组成，分别由4台PLC加以控制。每台设备内辊道由多组辊道组组成，每个辊道组由一台变频器传动。比如冷床由4个辊道组组成，每组辊道组用一台变频器传动。2．2．2工作原理变频器与PLC控制原理［3］如图2所示

5、。冶金之家网站每组辊道的控制有左迁移、右迁移和自动几种工作方式。辊道左、右迁移时，PLC根据速度设定以多段方式控制变频器向某一方向运动，将工件移向所希望位置。多个辊道组内迁移时，相应辊道组均处于同一迁移方式、同一运行速度设定即可。自动方式时可实现物件自由摆动，摆动的实现同样是用PLC控制变频器的正、反端子进行起动、停止和方向控制，用PLC控制变频器的多段频率选择端子改变运行速度。为实现摆动位置的精确性，炉内辊道组内代表性辊道上装有光电码盘，PLC根据码盘数值可以确定摆动的距离，从而确定减速和换向开始时间。为防止碰撞炉

6、壁，极限位置设有物料检测开关，检测信号输入PLC，作为变频器无条件换向信号。摆动速度为每分钟2m，高速时为8m。由速度开关选择，实现变频器多段速度方法调速。为提高热处理效果，要求摆动端点位置是非固定的。2．3变频技术在高炉炼铁系统的应用在高炉炼铁生产中，上料系统是设备的重要组成部分，其可靠性直接影响到生产效率及经济效益。2．3．1上料系统图上料系统如图3所示。2．3．2控制过程原系统由一台三相绕线式异步电动机拖动，转子回路靠切换电阻实现速度调整，电阻容易烧毁，加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一致，有时出现料车“挂顶”事故，

7、严重影响了生产。冶金之家网站采用变频调速后，操作工发出左料车上行指令，选通变频器的固定频率50Hz，变频器由0Hz开始提速，开启抱闸，直到50Hz转速达到稳态，当运行一定的距离快到达炉顶时，由检测位置的主令发出减速信号，变频器自动减速到20Hz运行，直至料车快到达炉顶，触动限位开关发出信号，变频器自由停车，当变频器输出降到2Hz时，再由检测位置的主令发出停车信号，变频器封锁输出，电动机被立即制动停车，电动机加有电磁抱闸制动装置，在整个工作过程中需要停车时，发出停车指令，电磁抱闸制动装置工作，使料车稳定停车，左料车送料

8、完毕，不会出现“挂车”下滑现象。右料车的工作过程与左料车正好相反。2．3．3控制特点电磁抱闸制动器通过变频器的运行输出信号控制，消除了因意外事故，如打开抱闸所引起的料车挂车或失速失控事故。而且当变频器输出达到2Hz时，电磁抱闸制动器打开，防止抱闸打开过早，料车出现溜车事故。在左右料车的顶部各安装一个限位开关SQ1和SQ2，当限位开关动作时通过变