1 引言

鞍鋼是國有特大型鋼鐵企業(yè)，經(jīng)歷了不斷的技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新，至2002年起對其下屬的煉鐵總廠進行全面改造，分別建設(shè)新1＃、新2＃、新3＃高爐。同時對7＃高爐進行技術(shù)改造。在這四座高爐的水沖渣、高爐運焦、礦焦槽、魚雷罐運輸鋼水及倒鋼水等系統(tǒng)中，主體設(shè)備采用艾默生CT TD2000、EV2000、TD3000、TD3500等系列變頻器，艾默生CT變頻器成為鞍鋼煉鐵總廠應(yīng)用的主體品牌。

2 水渣處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓裝置變頻器應(yīng)用

2.1 轉(zhuǎn)鼓工藝簡介

鞍鋼煉鐵總廠新1#高爐是煉鐵總廠改造工程中新建的第一座高爐，高爐設(shè)計有效容積3200立方米，日產(chǎn)生鐵7500噸，是目前鞍鋼乃至全國容積最大的、工藝最先進的大型高爐之一。新1#高爐的水渣處理系統(tǒng)是引進盧森堡的“茵巴”水渣處理工藝。運用網(wǎng)絡(luò)化控制。艾默生CT變頻器應(yīng)用于改造系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)鼓裝置、粒化回水泵及渣漿泵電機的驅(qū)動等共48臺套。其中轉(zhuǎn)鼓裝置有一組轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動和轉(zhuǎn)鼓支架，轉(zhuǎn)鼓支架能夠通過翻轉(zhuǎn)驅(qū)動在翻轉(zhuǎn)支架上作翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)鼓的支點和轉(zhuǎn)鼓支架的支點相差90°，轉(zhuǎn)鼓支架和翻轉(zhuǎn)支架互不干擾，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動裝、卸物料。轉(zhuǎn)鼓主體與支架之間連接有電動推桿，計數(shù)器連接在電機驅(qū)動裝置聯(lián)軸器處。利用計數(shù)器發(fā)出反饋信號給PLC。轉(zhuǎn)鼓支架和翻轉(zhuǎn)支架能夠連續(xù)運轉(zhuǎn)，并自動出料，實現(xiàn)自動化聯(lián)機操作，借助篩網(wǎng)回轉(zhuǎn)的離心力，在較低的水阻力下，具有較高流速性，截留住渣體顆粒，實現(xiàn)固、液兩相分離的目的，大大降低工人的勞動強度。并在鼓體上設(shè)有觀察口，可隨時觀察運轉(zhuǎn)情況。在高爐煉鐵的生產(chǎn)過程中，爐渣的輸出量隨機性很大，這就導致流入轉(zhuǎn)鼓的水渣量波動性增大，轉(zhuǎn)鼓電機輸出力矩大幅度變化。TD3000變頻器精準快速的動態(tài)響應(yīng)，能夠及時調(diào)節(jié)輸出力矩，將力矩信號反饋給PLC系統(tǒng)，及時改變電機轉(zhuǎn)速，對流入轉(zhuǎn)鼓的水渣量的波動做出響應(yīng)，從而保證了轉(zhuǎn)鼓裝置在高爐煉鐵的整個出渣過程中能夠穩(wěn)定的運行。

2.2 轉(zhuǎn)鼓裝置變頻器應(yīng)用設(shè)計

整個水渣處理系統(tǒng)的電氣控制是采用DCS控制方式實現(xiàn)的。TD3000變頻器以其自身轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快、控制精準，過載能力強、寬范圍的調(diào)速運行。被用在水渣處理系統(tǒng)中轉(zhuǎn)鼓裝置的主驅(qū)動。轉(zhuǎn)鼓裝置采用30KW變頻電機，配置TD3000-4T0450G高性能矢量型變頻器。系統(tǒng)控制方式如圖1所示。

圖1水渣處理系統(tǒng)變頻器應(yīng)用

3 320噸混鐵車變頻器應(yīng)用

3.1 鋼水罐車驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

鐵水罐車、鋼水罐車、魚雷罐混鐵車、渣罐車等是煉鋼系統(tǒng)的重要關(guān)聯(lián)設(shè)備，在倒鋼水的過程中對變頻器的驅(qū)動電機性能要求很高。項目選用艾默生CT變頻器4臺EV2000-4T0750G， EV2000-4T0550G和主令控制器與PLC相結(jié)合，實現(xiàn)手動與自動控制。充分體現(xiàn)艾默生CT變頻器的精準控制和高性能的穩(wěn)定運行的體現(xiàn)。魚雷罐混鐵車倒鋼水的控制方案采用艾默生CT EV2000變頻器進行調(diào)速控制，系統(tǒng)配置2套自動單元及自動電阻，采用能耗自動控制方式。傾倒鋼水時電機正向運行處于電動狀態(tài)，倒完鋼水灌身翻轉(zhuǎn)到原來位置時電機反方向運行處于發(fā)電狀態(tài)，利用自動電阻消耗電機反向運行時產(chǎn)生的多余能量。魚雷罐車是煉鋼系統(tǒng)重要的運送設(shè)備，系統(tǒng)采用一工一備的控制方案交替運行互為備用。由于現(xiàn)場多粉塵、大熱量散發(fā)，還會出現(xiàn)鋼水飛濺情況。不適合PLC獨立控制的應(yīng)用，最后采用PLC與智能主令控制器和現(xiàn)場操作箱一主兩結(jié)合的控制方案。由PLC監(jiān)測魚雷罐車的狀態(tài)并發(fā)出允許命令，通過現(xiàn)場觀測的實際來控制魚雷罐車的倒鋼水的速度和罐身翻轉(zhuǎn)的角度并及時進行調(diào)整。320噸混鐵車變頻器混鐵車變頻器配置如表1所示。

另外，艾默生CT變頻器在鞍鋼4#、5#鍍鋅線及鞍鋼熱軋廠輥道驅(qū)動也有大量的應(yīng)用。

3.2 變頻器驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

魚雷罐傾倒鋼水時最大傾斜角度1200，在啟動和停止區(qū)間檢驗變頻器拖動電動機精準控制罐體運行的位置，同時對變頻器過載能力要求極強。變頻器EV2000-4T0750G允許過載150﹪額定電流1分鐘，200﹪額定電流0.5秒；4段速度配置驅(qū)動魚雷罐翻轉(zhuǎn)運行，最高運行頻率30HZ；在魚雷罐倒灌時應(yīng)確保罐口準確對中，倒灌時的啟動速度不高于10HZ，防止罐身由于啟動速度過快造成晃動發(fā)生反轉(zhuǎn)或電機堵轉(zhuǎn)；考慮罐身的機械設(shè)備極限與電氣連鎖，防止誤動作的產(chǎn)生。

速度匹配：前進——低速——高速——低速——停止——后退——低速——高速——低速——停止。速度匹配工藝變頻控制驅(qū)動原理如圖2所示。

圖2 魚雷罐傾倒鋼水速度匹配

向混鐵爐兌鐵水時，鐵水罐口至混鐵爐受鐵口（槽），應(yīng)保持一定距離；混鐵爐不應(yīng)超裝，當鐵水面距燒嘴達0.4m時，不應(yīng)兌入鐵水；混鐵爐出鐵時，應(yīng)發(fā)出聲響訊號；混鐵爐在維修或爐頂有人、或受鐵水罐車未停到位時，不應(yīng)傾動；當冷卻水漏入混鐵爐時，應(yīng)待水蒸發(fā)完畢方可傾爐。混鐵車倒罐站倒罐時，應(yīng)確保混鐵車與受鐵坑內(nèi)鐵水罐車準確對位；混鐵車出鐵至要求的量并傾回零位后，鐵水罐車方可開往吊包工位。

4 加熱爐工作區(qū)輥道變頻器應(yīng)用

加熱爐工作區(qū)輥道驅(qū)動工藝流程：裝料輥道――上料推鋼機――入爐推鋼機――加熱爐加熱――出鋼機――出料輥道。

4.1輥道驅(qū)動方案

整套工藝流程采用順序起動操作順序，上位機采用PROFIBUS-DP總線控制變頻器，SM-PROFIBUS-DP總線與總線適配器TDS-PA01通訊控制變頻器，精準控制電機的轉(zhuǎn)速。PROFIBUS-DP總線通過對TD3000變頻器“狀態(tài)字”讀取，來調(diào)整“控制字”的發(fā)送，使其裝料滾道、出料滾道同步有序運行，如圖3所示。

圖3 輥道變頻驅(qū)動自動化系統(tǒng)

4.2多電機同步驅(qū)動系統(tǒng)配置

輥道是把鋼坯運送到加熱爐中進行加熱在把鋼坯運出的聯(lián)動運送設(shè)備，選用艾默生CT TD3000系列變頻器驅(qū)動多臺電機同時同步工作，驗證矢量控制的精度，通過PROFIBUS-DP總線控制。加熱爐是對鋼坯進行預熱及達到均勻受熱。提高加熱處理的效果，提高產(chǎn)品質(zhì)量。提高表面的加熱的退火（正火）后組織與確度均勻，加熱過程中使鋼的組織結(jié)構(gòu)得到更好的完善，優(yōu)化鋼坯的質(zhì)量。加熱爐工作區(qū)輥道變頻器配置如表2所示。艾默生CT變頻器在鞍鋼新軋鋼冷軋1#、3#生產(chǎn)線工程軋機乳液裝置改造中應(yīng)用EV2000-4T2800變頻器 6臺。

5 結(jié)束語

艾默生CT變頻器在鞍鋼集團公司的應(yīng)用，充分的滿足了生產(chǎn)工藝和機械設(shè)備的要求，顯示變頻器優(yōu)越的性能和極高的可靠性，得到用戶的好評與贊譽。豐富的規(guī)模化案例應(yīng)用體現(xiàn)了艾默生CT變頻器從小功率單元到大功率模塊式驅(qū)動技術(shù)的成熟，展示出大型驅(qū)動技術(shù)供應(yīng)商的大規(guī)模工業(yè)解決方案的品牌集成優(yōu)勢。