西门子MM440变频器在高炉送料系统的应用

一、引言:

在高炉炼铁生产中,进料系统是设备的重要组成部分,其可靠性直接影响到生产效率及经济效益。本文对西门子MM440变频器在该系统改造部分的应用,以及该系统的传控部分进行讨论。

二,原系统概述:

1、原系统机械部分构成

由一台卷扬机拖动两台料车,料车位于轨道斜面上,互为上行、下行,即其中一台料车载料上行,另一台为空车下行,运行过程中电机始终处于负载状态。

2、原系统电气部分构成

原系统由一台6极55kW绕线式电机拖动,转子回路靠切换电阻实现速度调整,通过主令控制器(与电机同轴连接)采集料车的位置,控制电阻的投入切除,同时控制机械抱闸的开闭。

3、原系统存在的问题:

由于该调速方式为转子串电阻调速,电阻容易烧毁,加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一致,有时出现料车“挂顶”事故,严重影响了生产。

三、新系统构成

1、新系统构成框图:


2、电气部分改造过程:

在不改变原来工人操作习惯的前提下,增加一台S7-224的PLC,保留原来电机,将其转子滑环短接,拆除调速电阻,保留原来主令控制器,在轨道斜面安装两个行程开关,作为料车位置的极限保护。

3、新系统工作原理:

操作工发出料车1上行指令,选通变频器的固定频率50Hz,变频器由0Hz开始提速,开启抱闸,直到全速运行;随着电机的转动,主令控制器的K1闭合至PLC,由PLC发出中速指令,选通变频器的固定频率20Hz,电机以中速运行;当主令控制器的K2闭合时,选通变频器的固定频率6Hz,电机以低速运行;当主令控制器的K3闭合时.说明料车已经达到终点,变器封锁输出,同时关闭机械抱闸,料车l送料完毕。料车2重复如上过程。

4、速度曲线;(以料车1上行为例)


5、变频器相关参数设置表

参数值

设定值

说明

P0003

3

用户访问所有参数

P1300

20

无测速机的矢量控制方式

P0701

1

DIN1选择正转

P0702

2

DIN2选择反转

P0703

15

DIN3选择高速

P0704

16

DIN4选择中速

P0705

17

DIN5选择低速

P0706

3

DIN6选择OFF2封锁输出(低电平)

P0732

52.C

继电器2功能(驱动抱闸

P1215

1

抱闸使能

P1216

0.5秒

抱闸打开延时时间

P1001

50HZ

固定频率

P1002

20HZ

固定频率

P1003

6HZ

固定频率

P1120

10秒

加速时间

P1121

10秒

减速时间

P1130

1秒

加速起始段圆弧时间

P1910

1

自动检测电机参数

6、系统的保护:

在轨道斜面上位于料车终点稍后一点安装两个行程开关,作为极限保护点,以防止主令控制器失灵时的最后保护,再次防止料车,“挂顶”事故的发生。对于变频器自身故障由PLC采集,当故障发生时,立即关闭机械抱闸,以防止料车下滑。

四、过程中遇到的问题

1、变频器选型:

考虑到冶金系统的设计特点,电机已经加大了余量,而且原系统电机的实际运行电流在85安培左右,故变频器同级选配55kW。由于该卷扬机拖动两台料车,变频器工作于第一象限.没有能量回馈,故不必选配制动单元和制动电阻。

2、在空载调试阶段:

每次在料车1下行时,变频器过压保护经测量输入端电压为390V,从理论上分析,此种故障不应该出现,但是过压保护就是由于电机的再生能量造成,而且故障始终出现在料车1下行时,经过仔细检查两台料车发现,料车2的配重已经丢失,经重新调整两台料车的配重之后,变频器正常。

3、加速曲线的调整:

变频器从0Hz开始加速,通过斜坡时间至全速,已经实现了对电机的软启动,考虑到卷扬机钢丝绳的伸缩以及减速机的齿隙影响,在加速开始加入圆弧曲线.从而进一步减小对机械部分的冲击。

4、制动器的配合

当变频器收到正转(或反转)指令后,经过0.5秒延时后,打开抱闸,料车上行,随着低段速的选通,电机处于爬行状态,当PLC检测到终点信号时,发出停车命令,变频器封锁输出执行OFF2停止,同时关闭抱闸。如此控制抱闸既防止变频器过流保护.又防止料车下滑.

五、技术性能及特点:

以上述方案改造的首钢迁安钢铁厂1号、2号高炉送料系统,自2001年7月投入运行以来,至今电气部分未出一次故障,料车“挂顶”事故也从未发生过,提高了生产效率,降低了设备维护、运行费用。西门子MM440变频器可靠性高,控制方便,尤其是低频特性好值得在起重行业推广应用。

由于时间仓促对于该变频器的功能了解的不一定很透彻,敬请各位同仁指正。