变频调速在卷扬上料系统中的应用

变频调速在卷扬上料系统中的应用

1特性及工作原理频速通信是通过改变电机定居器的频率来实现频带通量的目的。我们知道,交流电动机的转速表达式为:n=60f(1-s)/p式中:n-异步电动机的转速;f-异步电动机的供电频率;s-电动机转差率;p-电动机极对数由式可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0~50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。变频调速就是通过改变电动机电源电压和频率来实现速度调节的。变频器是一种将电压、频率固定的交流电变成电压、频率可调的交流电的电气设备,它的工作原理是把电源(380V、50Hz)通过整流器变成平滑直流,然后利用半导体器件组成的三相逆变器,将直流电变成可变电压和可变频率的交流电,即AC-DC-AC(交-直-交)变频方式,由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制(SPWM)方法,使输出波形近似正弦波,用于驱动异步电机,实现电机的无级调速。因此变频器是一种理想的高效率、高性能的调速手段。它具有以下特点:(1)变频器的频率可连续调节,分段预置,调速范围比较广可以实现电机无级调速。(2)具有恒转矩输出和大启动转矩系统,带负载能力强,实现了电机的软启动。(3)电流冲击小,加、减速过程平滑,大大减轻了机械冲击的强度。卷扬上料系统的主要过程是:各种原料经过槽下料后放入中间料斗,料车到料坑后,中间料斗把料放入料车,中间料斗闸门关到位并且炉顶准备好后,料车启动,经过加速-匀速(高速)-减速1-减速2-停车,到达炉顶。料车运行速度如图1所示。西门子6SE70矢量控制型变频器的通过两个数字量输入点可以确定变频器需要变换的频率。设定变频器的参数就可以输出系统想要的频率。这样料车就可以按照预定的速度在轨道上运动。2系统组成2.1装炉料上升上料系统由一台卷扬机拖动两台料车,料车位于轨道斜面上,工作过程中,当装满炉料的料车上升时,空料车下行,空车重量相当于一个平衡锤,平衡了重料车的自重。两料车交替上料,即其中一台料车载料上行,另一台为空车下行,整个运行过程中电机始终处于负载状态。2.2电源切换方案高炉主卷扬是高炉生产的核心设备,考虑到卷扬运行的安全性和可靠性,故选用具有恒转矩控制功能型的西门子6SE70系列矢量控制型变频器。变频器容量根据电动机功率(160KW)及卷扬提升特性选用容量为315KW的6SE7036变频器。供电装置的工作方式选用一备一用方案采用双路电源,两套6SE7036变频器,变频器采用能耗制动方式完成卷扬的制动,配置了制动单元和相应的制动电阻。两路电源和变频器可以自动切换,如图2所示,1KM-4KM为变频器的电源切换接触器,5KM、6KM为抱闸电机和主电机冷却风机的电源切换接触器。当一路电源或变频器出现失电或故障时,通过转换开关1SA切换至另一路电源或变频器,控制回路如图3所示。2.3plc和sse60控制系统高炉上料控制系统利用现代计算机技术将PLC系统与变频器系统紧密结合在一起,实现PLC与变频器控制的统一。系统由一台S7-400的PLC做主站,6SE70变频器、主令控制器用控制电缆传输。卷扬低速轴同轴安装绝对值编码器通过PROFIBUS与主站进行数据传送,通讯介质采用双绞带屏蔽的铜芯电缆。操作指令由WINCC人机界面发送到PLC。控制系统组成如图4所示,3系统工作原则3.1停车控制和控制方式料车1在料坑底部(料车2在顶部),待料装好后,下料电动闸门闭合后,由PLC发出运行命令给变频器,6SE70变频器在接到开车命令后系统解封,通过6SE70系统中的抱闸控制功能,当达到设定的启动力矩电流限幅后,即当变频器输出电流达到60-80%Ie时,6SE70变频器输出信号至PLC,PLC控制抱闸延时打开,实现料车的平稳启动。当料车启动运行后,料车开始由0Hz进行加速至50Hz。待炉顶另一料车2退出分歧轨道后,当上行料车1运行至接近炉顶时,由主令控制器发出减速1信号给PLC,由PLC控制6SE70变频器使料车由50Hz减速至30Hz中速运行。当上行料车1进入分歧轨道前,主令控制器发出减速2的命令,使料车由30Hz减速至10Hz进行低速运行,在此过程中,PLC通过安装在卷扬同轴位置的绝对值编码器对料车运行速度和位置进行监控,并根据料车在此点的实际运行速度作出比较判断,保证料车的位置和速度在设定范围内运行。料车1运行至炉顶停车点位置时,主令控制器发出停车命令,由PLC控制6SE70变器封锁输出,同时控制抱闸闭合,料车l送料完毕。此时料车1的停车位置应是工艺要求的角度,即能将料车内的炉料倒净而又不撞极限弹簧。6SE70变频器电气原理图如图5所示。3.2防止卷扬主令控制器失灵3.2.1系统选用两套无机械触点的电子主令控制器,一用一备,料车位置通过电子主令控制器传送至PLC。并在卷扬同轴位置安装一只挂在PROFBUSDP网上的绝对值编码器,上位PLC读取编码器的实时数据,通过计算设定为极限保护点,以防止主令控制器失灵时的最后保护,防止料车“冲顶”事故的发生。3.2.2编码器另一个重要功能是测定料车的实时速度,通过主令控制器的配合,完成对料车的超速保护、低速检查,反向保护。3.3设置频率参数根据高炉生产工艺设备要求及变频器电气原理图,6SE70变频器参数设定如表:4基于s1钢管系统可靠性的高炉自动控制略阳钢铁有限责任公司炼铁分厂1号、2号高炉分别在2005年、2008年大修改造工程中对高炉主卷扬系统采用变频调速技术。改变了过去传统控制方式存在的故障率高、精确度差、调整费时、不适应自动化生产需要等等弊端,实现了高炉生产全过程自动控制,并通过采用先进的传感器技术以及稳定的PLC控制系统大大提高了高炉生产最重要环节的准确性和稳定性。自系统投入运行以来,一直稳定运行,对高炉稳产、高产,降低成本,减轻工人劳动强度起着重要作用,取得了较好的经济效益和社会效益。6SE70变频器参数设置好以后,