变频器在转炉倾动系统的应用及改造.doc

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1、变频器在转炉倾动系统的应用及改造陶汉雄广钢股份有限公司转炉炼钢厂机动科，广州市白鹤洞1号邮编510380摘要：转炉倾动传动系统中既要求电机具有良好的同步性能并且要求有较好的负荷分配。如何处理负荷分配是转炉倾动系统关键的问题。本文介绍交流变频系统如何实现负荷分配。关键词：转炉倾动、变频传动、主从控制、直接转矩控制Abstract:Convertertiltingsystemclaimhavewellsynchronizationandequilibrium.Howtodisposalequilibriumisconver

2、tertiltingsystempivotalproblemThepaperdescribedhowtoequilibriumintheACFrequency-convertersystem.Keyword：convertertiltingsystem、frequencyconversion、principalandsubordinatecontrol、directnesstorquecontrol0、引言广钢两座45吨转炉倾动系统原采用施耐德PDL系列变频器。新转炉投产的第一年，由于变频器功能的不足和系统设计的缺陷使转

3、炉倾动系统的设备运行故障率相当高，对生产造成较大的影响。从2004年11月18日试产到2005年6月改造前先后出现4台变频器IGBT损坏的事故，其中2005年1月19日，2＃炉两台倾动变频器同时烧毁IGBT功率模块令生产中断。由于系统无法做到转矩平衡导致2005年两座转炉都先后多次出现了弹性杆断裂的设备故障。更为严重的是2#转炉在2005年6月8日出现了倾炉完全不受控制，盛满钢水的炉体翻转了两周半才停下来的恶性事故。1、转炉倾动系统工艺要求和特点转炉倾动是一个大惯性的位能负载，要求传动系统有很好的低速起动性能，同时要求电

4、机和变频器要有较强的过载能力和电机的输出转矩能够平衡分配。如下图所示，转炉倾动机构采用全悬挂四点啮合柔性传动，电机与减速机钢性连接。1．1工艺要求转炉倾动角度为正负360°。转炉的炉体耳轴下部比上部高，下部比上部重，按正力矩设计。因此，当转炉电控系统失灵或抱闸力矩不够时，依靠炉体本身的正力矩来确保炉口向上，不发生倒钢事故。电动机耳轴座转炉减速机在转炉正常工作时，如果需要倾倒钢水，就由电动机输出正力矩，带动转炉缓慢倾动（系统速比高达1:1000），电动机工作在电动状态。倒完钢水后，需要缓慢的把炉体回归正位，这时，就需要把转

5、炉的势能回馈系统，电动机工作在回馈状态。1.2转炉倾动系统特点要求四台电机负载均匀，转矩偏差不大于10%，否则对机械设备有较大的冲击容易损坏设备。转炉倾动转矩特点:转炉倾动机构按全正转矩设计（在60度左右出现转矩最大值）。但由于实际使用中炉衬变化、炉帽粘钢、炉内钢液流动变化等因数造成有所改变。运行中会与转矩曲线有很大偏差。转矩与角度曲线如图：2、存在的问题2．1广钢45t转炉原倾动系统的变频器是施耐德PDL系列的变频器，采用了1主3从的方式实现控制，但在运行过程中从机在启动到稳定运行的过程中电流基本上是恒定不变的。从减速

6、机现场观察，在启动的过程中主机的一次减速机偏摆严重而从机基本不会出现偏摆，说明从机在启动的过程中基本没有承担负载。在投入使用半年时间后两座炉先后都出现了弹性杆（将一次减速机固定的装置）断裂的机械故障。以上都充分表明原系统负荷分配严重不均匀。2．2原变频器只能提供固定方向的起动转矩，这种固定方向的起动转矩与转炉倾动系统有所不同。导致系统无论如何调整总有一个方向起动时会先由于负载转矩向反方向转动后再起动。同时由此造成了系统响应时间较长，不能满足系统的快速响应要求。2．3变频器保护功能不强和系统设计上存在严重缺陷，当主变频器出

7、现故障时未能及时作出判断。从而使系统执行错误的指令运行。使倾动系统出现误动作。另外急停是通过网络控制变频器控制板，在变频器失控的状态下根本无法实现急停。3、解决方案确定转炉倾动系统是多电机传动系统解决好电机同步和负荷分配的问题十分重要。由于电机与减速机是硬连接，不可能象传送皮带等设备以某台速度偏快的电机打滑实现运行。在转炉倾动系统若出现较大的速度或转矩偏差时，系统将无法正常运行在控制方案上有几种常用的方案：1）采用1台大容量的变频器控制4台电机。这种方式实施简单投资较少，但变频器损坏则无法满足转炉工艺提出的最少保证生产完

8、1炉钢的要求，否则需要多安装一台变频器造成投资增加。并且这种方式下完全依靠电机的滑差实现同步，仍然无法实现负荷分配的均衡；2）采用4台变频器对4台电机分别进行速度调节，由PLC同时给4台变频器发出速度指令。这种方式下能满足任意一台电机或变频器故障都不会影响正在进行的生产。但系统完全无法进行负荷的均衡分配。3）采用4台