武钢高炉主卷扬抱闸系统的故障分析与处理

武钢高炉主卷扬抱闸系统的故障分析与处理

武钢一号高架的主要上料设备是主辊上料机系统，其性能直接关系到高密度手机的正常生产。在2001—2003年,1号高炉主卷扬系统连续出现了几次重大事故,导致料车钢绳拉断,料车从斜桥上滑下,料车车轮被撞掉,高炉被迫休风20h以上。在平时生产中,也经常出现料车“上天”,即料车超极限,4个轮子悬空、抱闸打不开、抱闸落闸滞后等故障。通过对历次事故的分析,发现问题主要出在抱闸控制系统。1号高炉主卷扬抱闸控制系统原先采用的是接触器控制,控制要求高,动作频繁,控制和切换电流大,极易造成触点烧损,使触点合不上或粘连,运行极不稳定。由此造成的抱闸打不开而将闸皮、闸瓦磨坏或将抱闸线圈烧毁,而且故障发生后的排查困难,更换抱闸、接触器的时间长,对高炉安全顺行造成极大危害。经过分析总结,决定用西门子SIMOREG6RA70全数字直流调速装置替换原有接触器对抱闸系统进行控制。16装置及硬件结构设计西门子SIMOREG6RA70直流调速装置为三相交流电源直接供电的全数字控制装置,用于给可调速直流电机电枢和励磁供电,装置额定电流范围为15～2200A,并可通过并联SIMOREG整流装置进行扩展。该装置体积小,结构紧凑。装置的门内装有1个电子箱,箱内装入调节板及用于技术扩展和串行接口的附加板。外部信号的连接(开关量输入/输出,模拟量输入/输出)通过插接端子排实现。装置软件存放在快闪EEP-ROM中,使用基本装置的串行接口可以方便地使软件升级。2台高效能的微处理器(C163和C167)承担电枢和励磁回路所有的调节和传动控制功能。调节功能在软件中通过参数构成的程序模块来实现。装置本身带有参数设定单元,不需要其他任何附加设备即可完成参数的设定。所有的控制、调节、监视及附加功能都由微处理器来实现。内部软件带有4种智能优化功能,可自动测取、优化参数。6RA70本身具有147种F代码故障和128种报警保护功能,主要典型故障保护有:通讯故障、过流、过压、过速、欠磁、测速反馈故障、堵转、电机过热、过载、硬件损坏等。故障分类清楚,提示明晰,便于故障的诊断和处理。2电磁式冷凝器内结构电路主卷扬抱闸采用的是电磁式制动器,属于常闭型设计,即无电流通过时,其轴处于制动状态,制动器的制动力矩由摩擦力产生,并且能在干式状态下工作,当接通直流电时,制动器即松开。电磁式制动器内部结构图如图1所示。当制动时(即断电时),经由滑键安装于轴套上的转子通过衔铁盘被弹簧压向反磨擦面,从而产生制动力矩。此时,在衔铁盘与定子之间会产生1个气隙S。当放松制动时定子线圈被通以直流电,所产生的磁场使衔铁盘压缩弹簧被定子吸附,此时转子被松开,制动解除。3直流减速装置主卷扬抱闸控制系统由3台西门子SIMO-REG6RA70直流调速装置(两用一备)和2台电磁式制动器组成,1号直流调速装置控制南台电机制动器,2号直流调速装置控制北台电机制动器。当1号或者2号直流调速装置出现故障时,通过倒换开关,启用3号直流调速装置。正常使用时,由西门子S7-300PLC向直流调速装置发出指令,通过直流调速装置来控制抱闸的分合。控制系统流程如图2所示。3.1门触发控制系统的硬件配置主卷扬抱闸控制系统主回路如图3所示。PLC与直流调速装置端子连接图如图4所示。3.26装置的参数化构造6RA70直流调速装置除了根据实际需要合理选型外,就是使用DriveMonitor对其参数进行相应的设置,经过参数化步骤,便可激活装置功能。3.2.1计算设备在k0103中的电特性参数1)抱闸给定流程。4级主开关给定:抱闸打开指令经由控制端子37,即开关量B0012输入到整流装置。一路连接到4级主开关给定的开关U660,设定U665=110%、U666=110%、U667=110%。另一路经过延时接通(激活U952.40延时功能块,U440=B0012,类型U442=0,延时时间U441=0.82s),其输出B9850也被连接到4级主开关给定的选择开关U664,它将U668=12%作为给定值,输出K0510。未选择爬行给定:爬行给定接入的源P440=0、P441=0、P442=0,给定值P443=K0510直接传递到K0206。给定值处理:给定值P644=K0206经过双向限幅、附加给定综合、比例调节等给定值处理后传递到K0193。该功能块中其余参数按出厂值给定。斜坡函数发生器:当控制字1的4位为高电平时,K0193经斜坡函数发生器传递到K0190。预留强磁余量设定P300=150%,预留退磁给定设定P301=-5%,尽快建立吸合力矩设定P303=0,适当的电流下降斜率避免电流过冲设定P304=0.5s。速度调节器:P620=K0165=P625-P626。P625连接到斜坡函数发生器的输出K0190;P626连接到内部电枢实际电流值K0117。二者差值并没有经过速度调节器的比例积分,而是直接连接到电流限幅。电流限幅:P601.03=K0165,经过限幅,直接输出K0120。这样连接的结果是跳过速度调节器、转矩限幅、速度限幅几个环节。电枢电流闭环控制:K0120跳过齿轮平滑处理直接连接到P601.05,进行电枢电流闭环控制,设定P153=0(电枢预控制禁止),输出K0102。电枢触发单元:触发单元输入的源P600.01=K0102,经过电网频率矫正,输出触发脉冲,控制门级电路的导通角。实际上,K0120直接连接到电枢电流控制器,并且以电流实际值K0117作为反馈值,因此给定值就是电流值。按照整流装置的能力,抱闸强磁电流可以给到40A,是现在33A的1.2倍。2)复位给定流程。复位指令经由控制端子36,即开关量B0010输入,P665.01连接到B0010,控制字1的7位连接到P665.01,当高电平来时,复位。3)运行给定流程。运行指令经由控制端子38,即开关量B0014输入,P654.01连接到B0014。选择P445=0,运行指令(控制字1的0位)由端子37来的信号和B0014通过与门生成,当输出是高电平时,运行。3.2.2k953接口电路1)运行状态输出。设定U099.01=85%、U099.02=8%、U099.03=12%,U099.01连接到K9501,U099.02连接到K9502,U099.03连接到K9503。激活U950.65限幅器功能块。K9501连接到U175.02,上限设为K0117,下限设为0。当K9501超出上限时,输出B9150;当K9501超出下限时,输出B9151;当K9501介于0到K0117之间时,输出K9167。激活U952.15RS触发器功能块。B9510连接到U415.01,设定U415.02=B0013(控制端子37的状态取反),输出B9550。K9502经过U950.66限幅器功能块进行连接,当K9502超出上限时,输出B9152;K9503经过U950.67限幅器功能块进行连接,当K9503超出下限时,输出B9155。U950.66和U950.67这两个限幅器功能块的上下限分别为K0117和0。激活U951.20三输入与门功能块。设定U320.01=B9550,U320.02=B9152,U320.03=B9155,输出B9350。P771连接到B9350,P771为输出端子46的输入源。当高电平来时,向PLC返回运行信号。2)准备好状态输出。设定P772=B0107(状态字1的3位状态取反),P772为输出端子48的输入源,状态字1的3位为低电平时无故障。3.3其他费用的计算机设计抱