摘要：本文介绍了倾动交流电机交流调速系统在转炉倾动装置中的应用及注意事项，转炉倾动电机的同步控制方法。阐述了转动倾动自动控制系统的主要设计思路，及自动控制系统的实现。
关键词：转炉 交流调速 控制方法
前言：
随着交流变频控制技术的不断发展，交流传动系统得到了广泛应用，并逐步取代直流传动系统。特别是在120t转炉倾动装置传动系统中，该级别转炉的倾动装置，国内外一直采用直流电动机传动控制系统。日照钢铁二炼钢120t转炉倾动装置采用的就是交流变频传动系统并取得成功。本系统通过计算机控制多电机变频调速同步方法，是由计算机通过网络通讯设定变频器运行控制参数，实现的多电机变频调速同步运行的。 1．转炉倾动工艺设备概况
日钢120t转炉炉壳为全焊接式固定炉底结构，转炉托圈为焊接箱形结构,其内通循环水冷却，转炉炉壳与托圈的连接,采用三点支承方式，此结构既能有效地在360º范围内支承炉壳又可适应炉壳的热膨胀。倾动装置采用全悬挂扭力杆平衡型式。由以下几部分组成:驱动电动机、一次减速机、二次减速机、扭力杆平衡装置和润滑装置等。扭力杆平衡装置是平衡转炉倾动时引起悬挂减速机(二次减速机)壳体旋转的旋转力矩平衡装置，通过扭力杆扭转来吸收扭矩并将扭矩转化为垂直的拉力和压力，通过扭力杆轴的固定轴承座和浮动轴承座传递到基础上,由于拉力和压力使扭力杆形成相反的扭矩,从而导致产生了吸收倾动力矩的效果。转炉倾动采用全正力矩方式,即转炉倾动到任一角度时都保证是正力矩，确保转炉在360º回转过程中都是正力矩,事故断电时,转炉能够以自身重力自动返回垂直位置,从而排除翻炉泼钢事故的发生。
转炉倾动驱动系统主要工艺设备参数:
转炉容量：125t 最大：135t
最大倾动力矩：300T.m
转炉折算到电动机轴上的最大转动惯量：675kg.m2
机械齿轮速比：523
额定转矩：1700N.m
最大力矩倍数：Mcr/Me = 2.9
倾动速度： 0.13—1.3 r/min
倾动角度： 0—360˚
加速时间：4S
变频电动机：4台 132KW YZP355S-8 AC380V 735r/min
变频器：4台 ABB矢量型 ACS800
电动机冷却方式：强迫风冷
倾动电动机附编码器： 1024P/R DC24V
倾动位置接近开关：4个
倾动装置制动器：YTD-2000/60
制动器电动机：4台
转炉托圈耳轴端部编码器: 3600P/R DC24V，
2．工艺控制要求
120t转炉倾动机械设备采用4台交流变频电动机驱动，4台电动机采用4点啮合全悬挂形式，通过扭力杆装置进行力矩平衡。
转炉倾动控制系统的基本要求为:
(1)4台电动机同步启动、制动及同步运行,根据要求转炉可以在0.13～1.3r/min之间进行倾动速度调节,转炉可以做±360°旋转。转炉倾动时4台电动机负载应相同。
(2)当一台电动机发生故障,而转炉正处于吹炼状态,则剩余3台电动机降速运行维持该炉钢炼完,此时转炉速度控制在0.14～0.8r/min。
(3)当转炉正在出钢、出渣时,交流电源系统发生停电故障,此时利用UPS电源将4台制动器打开,转炉依靠自重复位, 转炉处于安全位置。
(4)当转炉出现塌炉等事故时,倾动机械的机电设备能短时过载,转炉以0.13r/min速度旋转,倾动转炉倒出炉内装盛物,然后进行事故处理。
(5)转炉为全正力矩设计,即在整个工作倾动角度内由0°～士180°方向倾动均为正力矩。
(6)电力系统应能记忆炼上一炉钢时,转炉转动0～180°的电动机参数,如电压、电流转矩等,本炉次转炉冶炼时,应将电动机当前参数与上一炉钢转炉转动时的电动机参数进行对比,如果误差超过10%则报警,操作工人应立即检查设备是否故障。
(7)为防止电动机突然启动对设备的冲击,转炉开始倾动时电动机转速应从零开始逐渐加速,从零到正常速度的加速时间是4S。
(8)由于制动器制动力矩较大,为了防止制动时对设备的冲击,转炉制动时应先通过能耗制动将电动机减速,当转炉倾动速度接近零时,制动器失电制动,制动时间为4S。
(9)在现场操作台和CRT上设置故障报警灯,显示转炉稀油润滑系统是否正常,稀油站的故障信号包括油位低、油压低及油温高,三种故障信号合成一个"给油异常"信号,当此信号灯亮时,操作工人应立即检查及排除稀油站故障。
(10)转炉在零位时如果电动机的驱动力矩大于700Nm,则报警,操作工人应及时检查制动器是否出现故障。
(11)如果电动机最大驱动力矩大于1800Nm10秒以上则报警,此时表示电动机超负荷工作,检查机械系统,有故障立即排除。
(12)转炉正常操作时,电动机驱动力矩不得大于2290Nm。
(13)转炉倾动时必需选择3台以上电动机工作才能操作,如果选择2台及以下时则报警。
3．转动倾动自动控制系统的主要设计思路
变频器由于其应用简便和性能可靠, 已成为工业传动装置中首选的电机控制器。考虑到转炉倾动的负载性质和变频器的过载系数,本系统选用4台ABB 矢量型变频器ACS800来分别驱
动4 台电动机。根据转炉工作特点，4台电动机必须同步启动、制动及同步运行。如何实现这一要求，是该系统的关键。该方案中，4套变频器对应4台电动机, 正常情况下采用一主三从的控制方式,通过通讯方式调节一个速度环一个电流环来控制4台电动机同步启动、制动及同步运行。
变频器与PLC系统之间采用Prof ibus网络进行通讯,采用S7- 400控制系统, 上位机画面为W INCC6. 0。根据炼钢工艺的要求本系统4台电动机采用变频器1对1控制的主从控制方式, 首先在程序内指定4台变频器中的1台为主变频器(接受PLC 指令)进行速度控制,另外3台为从变频器,主变频器的内部转矩输出作为从变频器的转矩给定进行转矩控制。当其中热转印墨水配方1台从变频器发生故障时,主变频器内部转矩输出信号给另外2台从变频器的转矩给定,进行转矩控制; 当主变频器发生故障时, PLC 系统会通过PROFIBUS通讯网络自动给从变频器中的1台进行赋值,使其变为速度控制(即变为主变频器) , 其内部转矩输出信号作为另外2 台从变频器的转矩给定,进行转矩控制。为了抑制电源侧过电压气泵接头,减少电流畸变,溯源防伪在变频器输入侧配有共模扼流圈、进线电抗器。为了抑制变频器对其它设备的高频干扰, 在变频器输出侧配有输出电抗器。根据炼钢工艺的要求, 本倾动系统的控制采用主令控制器操作, 操作地点有4处:主控室操作台、炉前兑铁操作台，出渣侧(炉前)操作台和出钢侧(炉后)操作台,在主控室操
自制路由器天线
作台上设有权限选择开关以方便在不同地点操作。当在不同地点操作主令控制器时, PLC 会发出转炉正反转、速度给定、抱闸打开等指令。
4．自动控制系统的实现
(1) Prof ibus是一种开放式串行通讯标准,该标准可以实现数据在各类自动化元件之间互相交换,总线的物理传输媒介是双绞型电缆(符合RS - 485标准) ,电缆的最大长度在100～1 200 m 范围内(取决于所选的传输速率) 。在同一个Profibus 网络段上最多可以有31 个节点,在本系统中由于各节点相距较远且比较分散故选用Profibus网络(图1) 。过氧化氢浓度测定
图1 转炉倾动自动化部分示意图
(2) 本系统选用ABB 变频器以及与之配套的RPBA - 01 Prof ibus D P 适配器模块, 它可以将变频连接到一个Prof ibus网络, RPBA - 01 Prof ibus D P配器模块支持Prof ibus - D P ( + K454) 协议。在用本模块前应首先安装RPBA - 01 GSD 文件(就是ABB _0812. GSD ) 。在进行设备通讯之前,须对变频器的相关参数进行设置, 首先设置好网节点地址,文具盒生产过程且必须要与step7硬件组态中设置的地完全一致,其次要设置好PPO 类型、波特率等。(3)过程数据对象PPO ( Param eter Process Ob2ject)包含有用的用户数据,可用的数据结构分为两部分过程通道PZD 部分、参数通道PKW 部分。实现了转炉倾动系统网络自动控制。
系统自投运以来，运行非常稳定，性能可靠，现场操作人员非常满意，从
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