变频调速技术在炼钢厂20吨转炉倾动和氧枪升降上的应用.doc

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1、电动机知识变频调速技术在炼钢厂20吨转炉倾动和氧枪升降上的应用变频调速技术在炼钢厂20吨转炉倾动和氧枪升降上的应用承钢炼钢厂于是1986年建成投产，该厂有3座20吨顶底复合吹转炉和2台方坯连铸机，设计时采用了当时国内外的一些新工艺、新设备，如顶底复合吹炼、吹氩、废气回收等。电控系统是当时国内比较先进的模拟量恒磁通逻辑无环流直流拖动系统。该厂建成后使承钢的炼钢生产能力大幅度提高，从而也使该厂的生产在承钢占有举足轻重的地位。1994年5月，意外事故造成3座20吨转炉全部停产。在这种万分紧急的情况下，为恢复生产，在有关专家的指导下，承钢率先在钢铁冶金转炉上大胆采

2、用了具有最大转矩限定功能的全数字式交流变频调速技术，用以取代原来的直流拖动系统，并获得了成功。调试运行结果表明，新采用的交流变频调速系统具有完全可以与原直流系统相媲美的平滑调速特性，完全满足工艺要求。而且，调速装置体积较小、功能全、集成度高，相当于国际90年代水平。尽管操作人员习惯没有改变，但由于装备水平提高，装置集成度高，且其自诊断和保护功能可靠，因此大大降低了热停工时间。一、转炉原直流拖动系统简介1986年建成投产的3座转炉，炉子倾动和氧枪升降的拖动系统采用的是模拟量恒磁通逻辑无环流直流拖动系统，恒磁通调压调节器速，该系统具有两个闭环、一个速度环、一个

3、电流环，每座转炉倾动由四台22kW、650r/min直流电动机集中传动，每座转炉有两根氧枪，每根氧枪由一台22kW、650r/min直流电机单独传动。由于80年代初期我国电控配套水平所限（尽管该直流系统当时是国内较先进的拖动系统），该系统十分庞大。每座转炉的电控柜达14台之多，继电器、接触器多达160个。因插件为分立元件，且系统是模拟控制方式，因此调试周期很能够长（达3个月）。由于原系统存在先天性的不足，所以运行一段时间后热停工时间增加，维护难度越来越大。尤其是继电联锁部分和插件部分故障率相当高，不但维护费用高（达0.45元/吨钢），而且严重制约着生产的正

4、常运行。二、转炉倾动负载和氧枪升降负载特性及电动机运转状态分析1.氧枪负载特性及电动机运转达状态分析（1）氧枪负载是典型的位能负载。氧枪机械传动系统示意图如图1所示。氧枪工艺要求如下：高速40m/min，低速3.5m/min，行程10.9m，氧枪静载4.8t，氧枪静力矩0.6tf·m。（2）氧枪电动机运转状态分析。氧枪电机机械特性和负载特性示图2。氧枪提升时，电动机制电磁转矩要克服负载转矩，即电动机制电磁转矩M的方向与旋转的方向相同，故电动机处于电动运行状态，工作于第一象限。氧枪下降时，由于氧枪属重载，在该重载的作用下，电动机转速要高于电机的同步转速，而电

5、机的电磁转矩方向与旋转方向相反，因此电动机处于回馈制动状态工作于第四象限。2.转炉倾动负载特性及电动机支转状态分析转炉倾动方式为全悬挂四点啮合柔性传动，原设计最大倾动力矩为85rf·m，倾动速度为0.1~1r/min，倾动角度为正反360°，减速比为1：802.3。据工艺要求，转炉的倾动角度为正反360°。转炉炉口和炉底方向轴线与地平面垂直时为零位状态。故炉子倾动负载力矩为角度的函数Mfz=f(θ)，属于反阴性的位能负载。另外，据工艺设计说明，该转炉按正力矩设计，却炉子耳轴下部比上部高，下部比上部重。从而确保转炉电控系统失灵或抱闸力不够时，能靠炉体自身的正

6、力矩来确保炉口向上，这样不至于发生倒钢等事故。但当为修炉拆除炉底后能入炉口粘钢渣太多（达到或超过8吨）时，炉体可能出现上部较下部重，由于液体钢水重心随转炉倾角的变化而变化，这样在修炉和出渣或出钢时，可能出现负力矩。当炉体处于正力矩状态时，电动机处于电动运行状态，当炉体处于负力矩状态时，电动机处于回馈制动状态，电动机的机械特性和负载特性风。正常时炉体重W1=170t，最大铁水重W2=40t，总重约为W=W1+W2=170+40=210t。炉体全记为6.4m，耳轴中心距炉口为3.1m（上部），耳轴中心距炉底为3.3m（下部）。三、变频调速的原理及用于转炉倾动和

7、氧枪升降负载的可行性分析1.变频调速的原理及机械特性由于异（同）步电动机的同频转速n1与电源频率成正比，所以改变电源频率就能改变同步转速n1，并从而实现调速，这就是变频调速。在电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每极磁通量ρm为不变额定值。磁通太弱，没有充分利用电机的铁芯，是一种浪费；磁通太大，又会使铁芯饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对电枢反应的补偿合适，保持ρm不变是容易做到的。在交流异步电机中，磁能是由定子和转子磁势合成产生的，怎样才能保证磁通恒定呢？我们知道，异步电动机的电势方程为D

8、omain:www.dnf4s.comdnf辅助More:d2gs