高炉助燃风机电机电气控制探究和应用

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1、高炉助燃风机电机电气控制探究和应用　　摘要：本文研究了河北钢铁集团承德公司炼铁厂高炉高炉助燃风机电机的电气控制特点，针对目前设备存在的电机烧毁、设备老化运行不稳定等问题，通过淘汰原有传动方式，改用变频器控制运行，变频器初始化参数及抱闸控制程序优化等方法，使电机运行速度可调，启制动时间可调，通过在变频器安装制动电阻，使电机的启动电流变少，减小对机械和电气设备的冲击，设备可靠性高。实现了对热线生产时间的延误尽可能减到最小，保证了正常的生产。关键词：高炉；电气；控制系统中图分类号：TG146.21文献标识码：A河北钢铁集团承德公司炼铁厂高炉高炉助燃风机共有4台水泵

2、电机（4507kW，10kV），该电机原设计的启动方式为直接启动方式。而目前炼铁厂的生产和工艺要求每天每台电机至少要启动八次至九次，并且每次的启动电流都在6.3倍左右（现场实测数据），这样频繁的启动致使电机烧毁的现象时有发生；从烧毁电机的解体状况来看，烧毁的部分都在定子绕组与电机引出线的接点处或绕组与绕组之间的连接桥处。该设备的电气控制系统利用电子开关柜控制，由于电子开关柜设备已运用多年，设备老化，系统稳定性不高，特别是电子开关柜抽屉的插头和插座的配合，由于频繁插拔，损坏比较快，由此而造成的生产停机时间较长，增加了生产的成本，而且增加了职工的劳动强度。因此可

3、以判断出直接启动是电机烧毁的主要原因之一。为解决以上问题，特别是要面对产量不断增加的要求，根据生产实际和工艺要求决定对电气系统进行改造，以提高收集设备的生产效率，适应生产的需要。1设计方案针对驱动方式、启制动时间、电机正反转速度、工作效率以及双机热备等作了充分的考虑，具体方案是：（1）淘汰原有传动方式，改用变频器控制运行，使电机运行速度可调，启制动时间可调，减小对机械和电气设备的冲击。为了提高设备运行的可靠性，我们采取了双机热备的形式，只要变频器发生问题，值班人员可以把变频器切除，投入接触器运行，以保证卷取控制系统尽快恢复生产。（2）通过接触器控制和开关切换

4、，实现双机在线热备，两套系统的切换速度小于1.5分钟。把对热线生产时间的延误尽可能减到最小。（3）控制信号进入PLC，其信号连锁由PLC处理，去掉110V电源，并把24V和220V线路分开使用，提高了设备运行的安全性，并作操作台和系统控制室之间的连锁，提高操作人员的操作安全系数。7（4）对油泵电机进行变频改造，可以起到节能的目的。由于节能主要与轧制工艺过程相关，做出一个准确的计算比较困难，一般来说，经过改造油泵电机可以节能在30%～50%之间。2电机参数测试图1所示电机运行过程中电流实测曲线，可见工作过程中，电流除了随倾动角度的变化而变化以外，在各起制动及速

5、度变化时间点会出现明显的冲击尖峰现象，并且冲击过程中电流的波动幅度远大于稳定运行时的电流值，显然，电流最大值为冲击时电流峰值。通过比较发现，出渣时电流的峰值最大，且四台电机的峰值电流分别为：235.8A、204.8A、218.3A、206.8A。3改造措施3.1变频器闭环控制改造7变频控制系统原设计仅有变频器电流内反馈闭环控制，电机抗扰稳速性能差，是减速机产生剧烈晃动的原因之一。国内同行如天铁集团采用的是带编码器速度反馈的速度闭环控制，其每台电机通过编码器将速度反馈给变频器，当负载变化影响电机转速时，变频器能够很好的调整输出，保持电机恒速，使电机具有良好的抗

6、扰稳速性能。但目前我厂的现状是，电机未设计编码器接手，安装编码器必须全部更换新电机，而且型钢炼钢厂建设时未严格按照变频器EMC导则进行设计施工，电机距变频器距离长，信号线、电机线混放且接地系统不完善，改造使用编码器速度反馈可能存在强烈的信号干扰，埋有更大的事故隐患，因此采用待编码器反馈的速度闭环控制不适合在我厂应用。经过反复研究变频器功能图，结合现场实测，在输出频率5Hz以上时变频器内部检测的速度反馈值与实际电机速度差别不大，完全可以用变频器自身检测的速度反馈代替编码器速度反馈，实现速度内反馈闭环控制。因现场基本用不到5Hz以下的运行频率，速度内反馈闭环控制

7、完全可以代替速度外反馈闭环控制，且实际应用效果良好。3.2西门子矢量型变频器初始化参数优化要消除高速制动，首先必须将保证电机速度减速至接近零速时控制抱闸抱死，同时还必须避免减速时间过长导致炉子停不住产生下滑现象。研究变频器矢量大全中关于减速功能方面的参数设置，P464减速时间的设置对减速快慢起决定性作用。但在实际调试过程中，无论如何修改减速时间的大小，实际减速时变频器并未按设定曲线减速，而像是自由停车，即系统不能实现设定的减速时间。经过系统排查分7析，我们人为变频器本身不存在硬件问题，变频器减速时间不起作用的原因应该与变频器初始化参数设置不正确有关。因此利用

8、定修的机会，我们将四台电机全部脱开，重新做了电机自学