转炉倾动电机负荷不平衡问题及控制策略研究

杨先锋 舒小燕 韩志华

【摘  要】文章主要分析了武钢炼钢厂100吨转炉倾动系统，描述了基于Profibus现场通讯总线和主从控制的转炉倾动系统技术设计方案，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。

【关键词】变频调速装置;同步控制;主从控制

引言

武钢条材总厂一炼钢分厂转炉及氧枪直流调速系统启用于1998年，因运行年限较长，设备老化，缺少备件，生产带来极大的隐患。为提高运行可靠性，提高整体效益，我们对该转炉驱动系统进行了升级，采用Allen-Bradley PowerFlex Digital DC Drive系列直流调速系统替换了原有的1397直流调速装置。

1.转炉倾动系统

1.1转炉倾动机构设备概况

升级改造的转炉共有两台，均采用4套驱动器分别驱动4台电机。倾动转动范围±180度，转炉倾动至零位、±120°时自动停止（具体角度可在程序中设定修改）。传动操作要求：1台电机或驱动器故障时，允许正常生产。2台电机或驱动器故障时，允许本炉生产。3台电机或驱动器故障时，不允许生产，只能紧急回零。主从驱动器可以在1、2、3号驱动器间切换，具有各种安全连锁，具备紧急停止和紧急回零功能。

1.2转炉倾动位置检测原理

原氧枪、倾动位置检测使用旋转主令控制器，氧枪、倾动在动作的过程中，通过减速机输出轴上的旋转主令触发开关信号，PLC程序判断氧枪、倾动当前所处的大概位置。

升级后倾动位置，通过绝对值脉冲编码器即可直接读取绝对位置，计算出当前的倾动角度。

2.转炉倾动控制系统的配置

结合转炉倾动控制特点，转炉倾动系统的配置为：（1）PowerFlex Digital DC Drive系列驱动器4台。（2）西门子S7-400系列PLC系统。（3）直流电机电枢电压：440VDC，电机电枢电流：200A，电机励磁电流：8.06A，电机配有强制冷却风机和测速增量型编码器。

3.电气传动控制方案

3.1倾动控制原理

转炉倾动由4台电机驱动，分别由4台驱动器传动。倾动直流装置原型号：1397-U265FR-HA2-FS2015 ，含义：U——电压等级380/415VAC，265——额定电枢电流265ADC，R—再生运行，HA2—带数字接口的编程器，FS2—励磁电流调节器。新型号：20P41AD330RA0NNN，含義：20P—PowerFlex DC，4—4象限运行，1—6脉波整流，A—IP20，D—输入电压460VAC，330—电枢电流330ADC，R—励磁回路单相调节，A—带用户手册，0NNN—空白面板，不带IO扩展和讯选件

传动装置的控制点主要有启动、复位、运行指示、故障指示、电枢电压指示和电流指示，到PLC的控制点主要有启动、停止、运行允许、主从切换、速度给定、电流反馈信号和速度反馈信号。

3.2转炉倾动系统主从控制

为使系统性能更稳定更可靠，4台电机就必须达到负荷平衡和速度同步。电机之间通过齿轮刚性连接，电机之间通过连接器保持相同的转速。选择一台电机为主机，其他电机为从机，主、从机均为速度控制。将运行电机的电流求平均值，经负载PID调节后作为从机附加速度给定。同传统的控制方式相比，这种使用方式大大提高了系统的性能，有效地消除因电机在运行中同步性不好产生的炉体“点头”或“摇头”的现象，控制原理如图。

3.3倾动的制动控制技术

为确保倾动机构安全启动和准确停车，避免转炉在启停过程中失去动力出现溜车事故，采用了再生回馈制动和机械抱闸制动二者结合的方法。

原系统的制动方式采用了能耗制动，该方式会破坏机械设备，需要经常更换抱闸刹车片。在刹车片更换不及时的时候经常出现溜车现象。取消能耗制动，选用可回馈的功率器件。当由驱动器带动的电机停机时，电机发电的电能反馈电网中。再生回馈制动是非常有效的节能方法。

4.结束语

由上可知，转炉倾动系统的控制以及转炉的制动系统能有效确保到生产的安全稳定性，提高生产效率，控制系统的成功应用能够为我国冶金行业的发展提供一定的参考价值。

参考文献

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