1 引言
冶金工業作為國民經濟的基礎產業,得到了迅速發展。目前已經擁有超過3000家鋼鐵冶煉企業和近3000家有色金屬冶煉企業。冶金工業在歷經了以數量擴張為主的發展時期后,進入了加速結構調整、提高競爭力為主的新階段。二十一世紀,鋼鐵產品仍將是人類社會最主要的不可替代的結構材料和產量最大、覆蓋面最廣的功能材料。
鋼鐵工業指從事鐵、錳、鉻及其合金的金屬礦的采掘、洗選、燒結、冶煉并加工成材的工業,又稱黑色金屬工業,是冶金工業的最重要部分。鋼鐵工業屬于資金、勞動力密集型工業,也屬于基礎工業,它是為國民經濟各部門提供原材料的重要工業部門。鋼鐵工業的基本生產過程是在煉鐵爐內把鐵礦石煉成生鐵水,用生鐵水煉成鋼,再鑄成鋼錠或連鑄坯,經軋鋼等方法加工成各種用途的鋼材。
變頻調速具有優良的特性已成為人們的共識,因此這一新技術也在冶金行業得到了廣泛的使用。我國煉鋼等冶煉行業控制水平普遍落后,運用變頻調速新技術改造的空間很大。
高爐是冶金系統的主要設備,用于高爐煉鐵。本文主要介紹的就是變頻器在高爐系統中的應用。
2 高爐進料系統的變頻器應用
在高爐煉鐵生產中,進料系統是設備的重要組成部分,其可靠性直接影響到生產效率及經濟效益。其中高爐料車卷揚機就是用來把爐料運送到高爐爐頂、給高爐加料的重要設備。我國的中小高爐基本上都是采用料車卷揚機作為標準上料設備。某廠采用西門子MM440變頻器對該系統進行技術改造。
2.1 原系統概述
由一臺卷揚機拖動兩臺料車,料車位于軌道斜面上,互為上行、下行,即其中一臺料車載料上行,另一臺為空車下行,運行過程中電機始終處于負載狀態。
原系統的電氣部分是由一臺6 極55kW繞線式電機拖動,轉子回路靠切換電阻實現速度調整,通過主令控制器(與電機同軸連接)采集料車的位置,控制電阻的投入切除,同時控制機械抱閘的開閉。
經過長時間運行后,系統存在以下問題:由于該調速方式為轉子串電阻調速,即采用繞線轉子異步電動機,通過集電環和碳刷在轉子回路中串入若干段電阻,由接觸器控制接入電阻的多少來控制轉速。這種調速的缺點是:能耗高,低速機械特性軟。因為轉速的降低是通過轉子外接電阻消耗能量來實現的,并且轉速越低,機械特性越軟,消耗在電阻中能量比例越大,極不經濟,電網電壓的高低對速度影響很大。同時電阻容易燒毀,加上卷揚機鋼絲繩松緊程度不一致,有時出現料車“掛頂”事故,將會嚴重影響生產。
2.2 新系統構成
電氣部分改造過程:在不改變原來工人操作習慣的前提下,增加一臺西門子S7-200 CPU224的PLC,保留原來電機,將其轉子滑環短接,拆除調速電阻,保留原來主令控制器,在軌道斜面安裝兩個行程開關,作為料車位置的極限保護。
新系統構成框圖如圖1(a)所示。