濟鋼120t轉(zhuǎn)爐傾動裝置交流變頻調(diào)速系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

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隨著交流變頻控制技術(shù)的不斷發(fā)展，交流傳動系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，并逐步取代直流傳動系統(tǒng)。特別是在120t轉(zhuǎn)爐傾動裝置傳動系統(tǒng)中，該級別轉(zhuǎn)爐的傾動裝置，國內(nèi)外一直采用直流電動機傳動控制系統(tǒng)。濟鋼120t轉(zhuǎn)爐傾動裝置首次采用交流變頻傳動系統(tǒng)并取得成功。為120t及以上級別轉(zhuǎn)爐傾動傳動交流化提供了寶貴經(jīng)驗。為提高煉鋼自動化水平,降低生產(chǎn)維護成本奠定了基礎(chǔ)。
2 轉(zhuǎn)爐傾動工藝設(shè)備概況
2.1 工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)
濟鋼120t轉(zhuǎn)爐爐殼為全焊接式固定爐底結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)爐托圈為焊接箱形結(jié)構(gòu),其內(nèi)通循環(huán)水冷卻，轉(zhuǎn)爐爐殼與托圈的連接,采用三點支承方式，此結(jié)構(gòu)既能有效地在360º范圍內(nèi)支承爐殼又可適應(yīng)爐殼的熱膨脹。傾動裝置采用全懸掛扭力桿平衡型式。由以下幾部分組成:驅(qū)動電動機、一次減速機、二次減速機、扭力桿平衡裝置和潤滑裝置等。扭力桿平衡裝置是平衡轉(zhuǎn)爐傾動時引起懸掛減速機(二次減速機)殼體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力矩平衡裝置，通過扭力桿扭轉(zhuǎn)來吸收扭矩并將扭矩轉(zhuǎn)化為垂直的拉力和壓力，通過扭力桿軸的固定軸承座和浮動軸承座傳遞到基礎(chǔ)上,由于拉力和壓力使扭力桿形成相反的扭矩,從而導(dǎo)致產(chǎn)生了吸收傾動力矩的效果。
轉(zhuǎn)爐傾動采用全正力矩方式,即轉(zhuǎn)爐傾動到任一角度時都保證是正力矩，確保轉(zhuǎn)爐在360º回轉(zhuǎn)過程中都是正力矩,事故斷電時,轉(zhuǎn)爐能夠以自身重力自動返回垂直位置,從而排除翻爐潑鋼事故的發(fā)生。轉(zhuǎn)爐傾動驅(qū)動系統(tǒng)主要工藝設(shè)備參數(shù):
轉(zhuǎn)爐容量：125t 最大：135t
最大傾動力矩：300T.m
轉(zhuǎn)爐折算到電動機軸上的最大轉(zhuǎn)動慣量：675kg.m2
機械齒輪速比：523
額定轉(zhuǎn)矩：1700N.m
最大力矩倍數(shù)：Mcr/Me = 2.9
傾動速度： 0.13—1.3 r/min
傾動角度： 0—360˚
加速時間：4S
變頻電動機：4臺 132KW YZP355S-8 AC380V 735r/min
電動機冷卻方式：強迫風(fēng)冷
傾動電動機附編碼器： 1024P/R DC24V
傾動位置接近開關(guān)：4個
傾動裝置制動器：YTD-2000/60
制動器電動機：4臺0.55KW AC380V
轉(zhuǎn)爐托圈耳軸端部編碼器: 3600P/R DC24V
2.2工藝控制要求
120t轉(zhuǎn)爐傾動機械設(shè)備采用4臺交流變頻電動機驅(qū)動，4臺電動機采用4點嚙合全懸掛形式，通過扭力桿裝置進行力矩平衡。
轉(zhuǎn)爐傾動控制系統(tǒng)的基本要求為:
(1)4臺電動機同步啟動、制動及同步運行,根據(jù)要求轉(zhuǎn)爐可以在0.13～1.3r/min之間進行傾動速度調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)爐可以做±360°旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)爐傾動時4臺電動機負(fù)載應(yīng)相同。
(2)當(dāng)一臺電動機發(fā)生故障,而轉(zhuǎn)爐正處于吹煉狀態(tài),則剩余3臺電動機降速運行維持該爐鋼煉完,此時轉(zhuǎn)爐速度控制在0.14～0.8r/min。
(3)當(dāng)轉(zhuǎn)爐正在出鋼、出渣時,交流電源系統(tǒng)發(fā)生停電故障,此時利用UPS電源將4臺制動器打開,轉(zhuǎn)爐依靠自重復(fù)位, 轉(zhuǎn)爐處于安全位置。
(4)當(dāng)轉(zhuǎn)爐出現(xiàn)塌爐等事故時,傾動機械的機電設(shè)備能短時過載,轉(zhuǎn)爐以0.13r/min速度旋轉(zhuǎn),傾動轉(zhuǎn)爐倒出爐內(nèi)裝盛物,然后進行事故處理。
(5)轉(zhuǎn)爐為全正力矩設(shè)計,即在整個工作傾動角度內(nèi)由0°～士180°方向傾動均為正力矩。
(6)電力系統(tǒng)應(yīng)能記憶煉上一爐鋼時,轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動0～180°的電動機參數(shù),如電壓、電流轉(zhuǎn)矩等,本爐次轉(zhuǎn)爐冶煉時,應(yīng)將電動機當(dāng)前參數(shù)與上一爐鋼轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動時的電動機參數(shù)進行對比,如果誤差超過10%則報警,操作工人應(yīng)立即檢查設(shè)備是否故障。
(7)為防止電動機突然啟動對設(shè)備的沖擊,轉(zhuǎn)爐開始傾動時電動機轉(zhuǎn)速應(yīng)從零開始逐漸加速,從零到正常速度的加速時間是4S。
(8)由于制動器制動力矩較大,為了防止制動時對設(shè)備的沖擊,轉(zhuǎn)爐制動時應(yīng)先通過能耗制動將電動機減速,當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動速度接近零時,制動器失電制動,制動時間為4S。
(9)在現(xiàn)場操作臺和CRT上設(shè)置故障報警燈,顯示轉(zhuǎn)爐稀油潤滑系統(tǒng)是否正常,稀油站的故障信號包括油位低、油壓低及油溫高,三種故障信號合成一個"給油異常"信號,當(dāng)此信號燈亮?xí)r,操作工人應(yīng)立即檢查及排除稀油站故障。
(10)轉(zhuǎn)爐在零位時如果電動機的驅(qū)動力矩大于700Nm,則報警,操作工人應(yīng)及時檢查制動器是否出現(xiàn)故障。
(11)如果電動機最大驅(qū)動力矩大于1800Nm10秒以上則報警,此時表示電動機超負(fù)荷工作,檢查機械系統(tǒng),有故障立即排除。
(12)轉(zhuǎn)爐正常操作時,電動機驅(qū)動力矩不得大于2290Nm。
(13)轉(zhuǎn)爐傾動時必需選擇3臺以上電動機工作才能操作,如果選擇2臺及以下時則報警。