1 引言
冶金工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),得到了迅速發(fā)展。目前已經(jīng)擁有超過3000家鋼鐵冶煉企業(yè)和近3000家有色金屬冶煉企業(yè)。冶金工業(yè)在歷經(jīng)了以數(shù)量擴(kuò)張為主的發(fā)展時期后,進(jìn)入了加速結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高競爭力為主的新階段。二十一世紀(jì),鋼鐵產(chǎn)品仍將是人類社會最主要的不可替代的結(jié)構(gòu)材料和產(chǎn)量最大、覆蓋面最廣的功能材料。
鋼鐵工業(yè)指從事鐵、錳、鉻及其合金的金屬礦的采掘、洗選、燒結(jié)、冶煉并加工成材的工業(yè),又稱黑色金屬工業(yè),是冶金工業(yè)的最重要部分。鋼鐵工業(yè)屬于資金、勞動力密集型工業(yè),也屬于基礎(chǔ)工業(yè),它是為國民經(jīng)濟(jì)各部門提供原材料的重要工業(yè)部門。鋼鐵工業(yè)的基本生產(chǎn)過程是在煉鐵爐內(nèi)把鐵礦石煉成生鐵水,用生鐵水煉成鋼,再鑄成鋼錠或連鑄坯,經(jīng)軋鋼等方法加工成各種用途的鋼材。
變頻調(diào)速具有優(yōu)良的特性已成為人們的共識,因此這一新技術(shù)也在冶金行業(yè)得到了廣泛的使用。我國煉鋼等冶煉行業(yè)控制水平普遍落后,運(yùn)用變頻調(diào)速新技術(shù)改造的空間很大。
高爐是冶金系統(tǒng)的主要設(shè)備,用于高爐煉鐵。本文主要介紹的就是變頻器在高爐系統(tǒng)中的應(yīng)用。
2 高爐進(jìn)料系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用
在高爐煉鐵生產(chǎn)中,進(jìn)料系統(tǒng)是設(shè)備的重要組成部分,其可靠性直接影響到生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益。其中高爐料車卷揚(yáng)機(jī)就是用來把爐料運(yùn)送到高爐爐頂、給高爐加料的重要設(shè)備。我國的中小高爐基本上都是采用料車卷揚(yáng)機(jī)作為標(biāo)準(zhǔn)上料設(shè)備。某廠采用西門子MM440變頻器對該系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。
2.1 原系統(tǒng)概述
由一臺卷揚(yáng)機(jī)拖動兩臺料車,料車位于軌道斜面上,互為上行、下行,即其中一臺料車載料上行,另一臺為空車下行,運(yùn)行過程中電機(jī)始終處于負(fù)載狀態(tài)。
原系統(tǒng)的電氣部分是由一臺6 極55kW繞線式電機(jī)拖動,轉(zhuǎn)子回路靠切換電阻實現(xiàn)速度調(diào)整,通過主令控制器(與電機(jī)同軸連接)采集料車的位置,控制電阻的投入切除,同時控制機(jī)械抱閘的開閉。
經(jīng)過長時間運(yùn)行后,系統(tǒng)存在以下問題:由于該調(diào)速方式為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速,即采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī),通過集電環(huán)和碳刷在轉(zhuǎn)子回路中串入若干段電阻,由接觸器控制接入電阻的多少來控制轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速的缺點(diǎn)是:能耗高,低速機(jī)械特性軟。因為轉(zhuǎn)速的降低是通過轉(zhuǎn)子外接電阻消耗能量來實現(xiàn)的,并且轉(zhuǎn)速越低,機(jī)械特性越軟,消耗在電阻中能量比例越大,極不經(jīng)濟(jì),電網(wǎng)電壓的高低對速度影響很大。同時電阻容易燒毀,加上卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩松緊程度不一致,有時出現(xiàn)料車“掛頂”事故,將會嚴(yán)重影響生產(chǎn)。
2.2 新系統(tǒng)構(gòu)成
電氣部分改造過程:在不改變原來工人操作習(xí)慣的前提下,增加一臺西門子S7-200 CPU224的PLC,保留原來電機(jī),將其轉(zhuǎn)子滑環(huán)短接,拆除調(diào)速電阻,保留原來主令控制器,在軌道斜面安裝兩個行程開關(guān),作為料車位置的極限保護(hù)。
新系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1(a)所示。