高炉主卷扬调速系统的设计

高炉主卷扬调速系统的设计

包钢铁厂1#、2#、3#和5#路桥现在采用双材料。路桥的主卷和高压机的可靠性是路桥正常生产的保障。高炉主卷扬主要由2台直流电动机、减速机、钢绳卷筒、钢绳、2个13m3料车及斜桥等组成。采用西门子6RA24可控硅直流调速系统,通过控制电动机电枢电压,实现直流电动机的平滑调速。1试验系统及设备主卷扬有南北2个料车通过2根钢绳挂在同一个卷筒上,由2台直流电机串联通过拖动同一台减速机驱动该卷筒,使两料车上下往复运转。正常起重量:24t;最大起重量:29.25t;料车自重:16t;料车容积:13m3;有效容积:11m3;最高运行速度:3.5m/s。电气系统包括2台直流电机、2套互为备用的整流柜、强电控制柜、2台电闸、2台行程开闭器、光电码盘及水银开闭器、钢绳松弛开关等检测装置。主卷扬控制主回路如图1所示。电动机参数,额定功率:Pe=330kW;额定电压:Ue=330V;额定电流:Ie=1115A;转速n=500/700r·min-1;励磁方式为他励,励磁电压:220V;励磁电流:13.6/7.34A。2主回路电流过大时主卷扬料车到底时,发出车到底信号,发出装矿或装焦指令,对应料种矿石或焦炭的称量斗闸门自动打开,放空后延时关闭,同时发出料车上行信号,闸门关严后主卷扬具备启车条件。启车时,主回路电流大于600A时,力矩继电器吸合,电闸打开,料车上行,此时电压约为120V,运行4s后,进行一级加速,电压约为350V,一级加速4s后进行二级加速,电压约为660V时稳定运行。行至距炉顶13.5m处进行一级减速,行至距炉顶5.6m处为低速检查点,此时电压应小于400V,水银低速点闭合,若受料漏斗内不具备装料条件,则料车自动停在检查点上,否则,料车继续上行。行至距炉顶5m处进行二级减速,低速运行至车到顶,极限断开,主卷扬迅速制动,落闸停车,发出车到底信号进行装料。3系统的运行流程控制回路采用转速和电流双闭环直流调速系统,直流调速装置采用西门子6RA2418-6DV62全数字直流调速装置,操作、联锁、故障和显示均由PLC完成。控制系统结构如图2所示。卷扬电机采用逻辑控制的无环流可逆控制系流,当一组晶闸管工作时,用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲,使它完全处于阻断状态,确保两组晶闸管不同时工作,从根本上切断了环流通路,保证主电路没有产生环流的可能。逻辑切换指令发出后,必须经过两段时间:封锁延时和开放延时才能执行,以确保系统可靠工作本系统需要直流电机既能正转,又能反转,而且需要快速起动和制动,这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特,需要可逆的调速系统。调速装置中设有2个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串级连接,即转速调节器的输出作为电流调节器的输人,电流调节器的输出作为可控硅触发器的控制电压。从闭环反馈的结构上看,电流调节在反馈回路的内环,速度调节在反馈的外环。速度及电流调节器均采用Pl调节器,实现系统快速、无静差调速。总的外部速度给定值作用于速度调节器的给定值输人端,反电压通过调速装置内部优化作为转速的实际值,转速调节器比较转速给定值与实际值,依据它们之间的差值输出相应的电流给定值送电流调节器。电流实际值通过交流侧的电流互感器经整流及模数变换后送电流调节器,电流调节器的输出为触发装置的控制角,因此转速给定值改变,触发装置的控制角改变,电枢两端电压改变,从而实现电机调速。4电机磁场控制主卷扬系统主要由卷扬电磁站、变电所整流柜、槽下PLC、行程开闭器及电机电闸等共同控制,主卷扬电机磁场采用常励磁。主卷扬运行速度曲线如图3所示。4.1主卷扬无压主回路为了使主卷扬能够可靠安全的运行,也为了系统出现故障时便于查找,在主卷扬强电控制回路及计算机程序中设置了无电压控制,无电压是系统控制的前提和基础。主卷扬无压主回路包括过电流;料车超极限;变电所可控硅整流柜故障;电机工作时某电闸未打开(闸欠流);主卷扬超高速;主卷扬低速一及低速二检查;主卷扬过流或过载;主卷扬力矩方向错;主卷扬堵转等。以上检测只要有一个报警,主卷扬无电压动作,主卷扬停车。只有当故障排除后,才可给无电压,使料车正常工作。4.2料车既有方向极限复位,也有二次加速、匀速、抱闸停车主卷扬料车的起停,无论自动与手动均由计算机输出来实现。当某一料车到底放完料后发出该料车上行信号,槽下四个大闸门关严,该料车上行方向极限复位且炉顶允许主卷扬起车后,料车起车上行,经过二次加速、匀速、二次减速,料车最后到达极限位置断电,抱闸停车。4.3次加速、减速主卷扬起车后的加速控制,由计算机控制,主卷扬抱闸打开后延时4s进行一次加速,一次加速4s后进行二次加速,二次加速之后料车进入匀速运行状态。在距离炉顶极限位置13.5m时,料车进行一次减速,在距炉顶5m时料车二次减速,最后停车。料车的减速过程无论手、自动均受主卷扬行程开闭器控制。4.4直流减速控制单元板设计高炉主卷扬控制系统是典型的直流双闭环调速系统,料车的起、停车和加、减速是由计算机及卷扬电控柜发出控制信号去6RA24整流柜来实现的。6RA24是西门子公司生产的全数字直流调速装置,整体框架式结构,输入为三相交流电源,可选择单象限或四象限工作。该装置电子单元板采用16位微处理器,实现控制系统的开环、闭环控制、逻辑操作、故障诊断、参数预置、状态和故障显示等。计算机及卷扬发至变电所的信号有:南车起车,北车起车,一次加速,二次加速,脉冲封锁,限幅控制。其中前4项为改变直流调速系统6RA24控制器给定信号的功能,且南车、北车可给定不同极性的控制信号。封锁功能为在主卷扬不运行时封锁脉冲,以免产生漏电流。限幅功能为在主卷扬开闸时进行起动控制,开闸后可以放