一、高爐卷?yè)P(yáng)上料及布料過程簡(jiǎn)介
高爐上料的形式主要有兩種:一是卷?yè)P(yáng)料車上料,,二是皮帶上料,,由于料車上料占地面積小,在中小高爐中得到廣泛的應(yīng)用,,如中型高爐卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)采用雙電機(jī)控制,,小高爐采用單電機(jī)控制。卷?yè)P(yáng)上料系統(tǒng)的主要過程是:各種原料經(jīng)過槽下配料后放入中間料斗,,料車到料坑后,中間斗把料放入料車,,中間斗閘門關(guān)到位并且爐頂準(zhǔn)備好后,,料車啟動(dòng),經(jīng)過加速-勻速(高速)-減速1-減速2,,到達(dá)爐頂,。
二、控制系統(tǒng)方案
?。ㄒ唬┥狭霞盃t頂系統(tǒng)主要電氣設(shè)備
1.卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)交流電機(jī)功率160kW,,三相交流380伏一臺(tái)?! ?br />
2.冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)3.7kW,,三相交流380伏一臺(tái)?! ?br />
3.料車制動(dòng)器1kW,,兩相交流380伏兩臺(tái),。
4.料車行程編碼器,,OMRON一臺(tái)
5.智能主令控制器一臺(tái)
6.料車切換柜一面,、交流變頻傳動(dòng)柜2面,一用一備,,制動(dòng)電阻柜一面
7.料車變頻器選西門子6SE70 200kW兩臺(tái),,配套制動(dòng)單元
(二)基本工藝要求
1.料車卷?yè)P(yáng)機(jī):料車卷?yè)P(yáng)機(jī)按料車行程曲線運(yùn)行,;
2.在PLC及操作臺(tái)手
動(dòng)方式下,,滿足高、中,、低速調(diào)速要求,;
3.料車啟動(dòng)、停車及加,、減速應(yīng)平穩(wěn),,速度控制受負(fù)載(空載或滿載)影響較小,;
4.主卷?yè)P(yáng)有鋼繩松弛保護(hù)和極限張力保護(hù)裝置(過流保護(hù)),;
5.料車有行程極限,超極限保護(hù)裝置,低速檢查保護(hù),;
6.料車尚未到達(dá)行程終點(diǎn)的卷筒反轉(zhuǎn)保護(hù),;在卡車的狀態(tài)下,可允許停車或有控下行。
?。ㄈ┰O(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)框圖如圖1所示:
1.主卷?yè)P(yáng)變頻調(diào)速裝置 我們采用西門子公司的6SE70全數(shù)字交流變頻調(diào)速供電裝置,。系統(tǒng)配置了配套制動(dòng)單元和獨(dú)立的制動(dòng)電阻柜,采用能耗制動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)的制動(dòng),。供電裝置的工作方式選用一備一用方式,,通過切換柜中的三刀雙擲刀開關(guān)完成備用切換。每個(gè)變頻器的控制信號(hào)通過切換柜的電氣設(shè)備來完成基本聯(lián)鎖及控制,,在主PLC與切換柜之間,、操作臺(tái)與切換柜之間利用繼電器相互隔離,使料車的控制可以由PLC或操作臺(tái)分別控制系統(tǒng),,提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性,。抱閘由6SE70裝置中的抱閘專用控制功能來實(shí)現(xiàn)料車運(yùn)行中的抱閘控制及聯(lián)鎖控制。
調(diào)速裝置的交流進(jìn)線是通過交流進(jìn)線電抗器解耦,,并且進(jìn)線電抗器設(shè)置在電源切換柜中,,相當(dāng)于兩套變頻器共用一臺(tái)進(jìn)線電抗器。在切換開關(guān)后面分別接兩臺(tái)出線電抗器,,消除出線高次諧波,,保護(hù)電機(jī),。
料車定位采用絕對(duì)值編碼器來完成,,信號(hào)是格雷碼,,以開關(guān)量的形式送給PLC;主令控制器采用增量式編碼器,,脈沖信號(hào)送給主令控制器的內(nèi)部小PLC,。料車定位編碼器器通過Profibus-DP與PLC聯(lián)網(wǎng)。
2.料車定位
高爐卷?yè)P(yáng)料車的傳統(tǒng)定位方式是機(jī)械式的主令控制器,,目前來看,,使用起來有很多問題,定位精度差,,現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣,,機(jī)械觸點(diǎn)容易氧化,位置發(fā)生變化后,,必須休風(fēng),,跑幾次空車,調(diào)整料車位置,。我們現(xiàn)在采用的方案是智能主令控制器與編碼器(PLC)結(jié)合對(duì)料車進(jìn)行定位,,通過數(shù)字面板來調(diào)整料車位置,如料車位置發(fā)生變化,,只需在數(shù)字面板上改變料車位置的數(shù)值即可完成對(duì)料車的定位,。同時(shí),主令控制器所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)與主PLC中的數(shù)據(jù)相比較,,誤差小于允許值時(shí)認(rèn)為定位準(zhǔn)確,。
3.料車運(yùn)行簡(jiǎn)介
料車在料坑底部(另一料車在頂部),備料裝好后,,地坑閘門關(guān)閉,,爐頂受料斗料空,申請(qǐng)上料,,由主PLC發(fā)出命令給變頻器,6SE70在接到開車命令后系統(tǒng)解封,。通過6SE70系統(tǒng)中的抱閘控制功能,,建立在抱閘狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩限幅給出的啟車力矩電流后,6SE70系統(tǒng)發(fā)出打開抱閘命令,,使抱閘打開,,實(shí)現(xiàn)料車的平穩(wěn)啟動(dòng)。當(dāng)料車啟動(dòng)運(yùn)行后,,所需的運(yùn)行力矩電流大于啟車力矩電流后,,原來建立的轉(zhuǎn)矩限幅將恢復(fù)到正常的限幅值,。啟車后,料車將以啟車加速度a1=0.25m/s2進(jìn)行加速至V=2.36m/s,。待爐頂另一料車退出分歧軌后,,當(dāng)上行料車運(yùn)行至接近爐頂時(shí),由主令控制器發(fā)出減速1信號(hào)給切換柜,,由切換柜發(fā)給6SE70使料車按a3=0.25m/s2減速至V=1.0m/s的中速運(yùn)行,。當(dāng)上行料車進(jìn)入分歧軌前,主令控制器發(fā)出減速2的命令,,使料車以a3=0.2m/s2減速,,在此過程中主令控制器器還會(huì)發(fā)出低速檢查命令,6SE70系統(tǒng)此時(shí)會(huì)根據(jù)料車在此點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行速度作出比較判斷,,料車運(yùn)行至爐頂時(shí),,主令控制器發(fā)出停車命令,由PLC控制6SE70完成停車,,抱閘閉合,,此時(shí)料車的停車位置應(yīng)是工藝要求的角度,即能將車內(nèi)的爐料倒凈而又不撞極限彈簧,。
4.料車運(yùn)行保護(hù)
所有使用卷?yè)P(yáng)上料的廠家,,最擔(dān)心的就是料車失控,產(chǎn)生飛車事故,,一旦出現(xiàn)此類事故,,那么所造成的停產(chǎn)時(shí)間和損失都無法估算,為避免這樣的事故發(fā)生,,我們重要采取的措施是松繩檢測(cè)和低速檢查保護(hù),。有松繩現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí),松繩開關(guān)會(huì)立
刻給PLC發(fā)出信號(hào),,PLC收到松繩信號(hào)以后,,立刻給供電裝置發(fā)出停車命令,并同時(shí)給抱閘發(fā)出停車的命令,。作為卷?yè)P(yáng)上料無論是直流裝置還是交流裝置,,都是用速度閉環(huán)的方式,在工藝要求低速的地方增加主令控制信號(hào),,該信號(hào)觸發(fā)變頻器的速度比較功能,,一旦出現(xiàn)飛車失控的現(xiàn)象,比較值大于設(shè)定值測(cè)速裝置就會(huì)向供電裝置發(fā)出真實(shí)的速度信號(hào),,裝置通過對(duì)速度信號(hào)鑒別,,發(fā)現(xiàn)本給定所需要的反饋信號(hào)不符,那么裝置就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉,,并同時(shí)向控制它的PLC發(fā)出故障信號(hào),,接到信號(hào)以后,,PLC馬上發(fā)出停車抱閘的指令,并按程序設(shè)定進(jìn)行斷電等其它保護(hù)措施,。
5,、系統(tǒng)特點(diǎn)
系統(tǒng)將PLC技術(shù)與變頻器技術(shù)相結(jié)合,極大地提高系統(tǒng)性能,,成為生產(chǎn)控制的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。在此基礎(chǔ)上開發(fā)出以下幾個(gè)有特色的功能。
?。?)設(shè)備故障檢測(cè)報(bào)警:這一功能由兩部分構(gòu)成:PLC中的實(shí)時(shí)檢測(cè)程序和計(jì)算機(jī)上的報(bào)警及記錄程序,。
?。?)料車定位:采用主令控制器與編碼器(PLC)結(jié)合對(duì)料車進(jìn)行定位,,定位準(zhǔn)確,調(diào)整方便,,在約60m長(zhǎng)的軌道上定位精度可達(dá)0.6cm,。
?。?) 料車啟動(dòng)控制:料車啟動(dòng)前,,必須提前判斷爐頂狀態(tài),防止在軌道中間停車,。目前為追求產(chǎn)量,,都是大料批上料,料車如在軌道中間停車,,再啟動(dòng)時(shí)較危險(xiǎn),。
(4) 安全獨(dú)立操作方式:由主PLC和操作臺(tái)分別獨(dú)立控制主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng),,并且與切換柜相互隔離,,提高降低系統(tǒng)的故障率?! ?br />
?。?)開抱閘控制:開抱閘采用力矩電流的百分值由變頻器BICO參數(shù)輸出給抱閘接觸器,來控制打開,,通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試測(cè)定合適的力矩值,,在變頻器建立起該力矩后,再打開抱閘,,可有效的防止誤動(dòng)作及溜車故障。
?。ㄋ模?yīng)用效果
卷?yè)P(yáng)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)了高爐生產(chǎn)全過程自動(dòng)控制的基礎(chǔ),,通過采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)以及穩(wěn)定的PLC控制技術(shù)大大提高了這個(gè)高爐生產(chǎn)最重要環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,。系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來一直穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)高爐穩(wěn)產(chǎn),、高產(chǎn),,降低成本,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度起著重要作用,,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,。