西門子變頻器在萊鋼麥爾茲石灰窯卷揚上應用

1 概述

　　萊鋼麥爾茲石灰窯工藝由瑞士引進，生產(chǎn)全過程自動控制。上料系統(tǒng)采用斜橋式料車上料，斜橋式料車上料系統(tǒng)主要由斜橋、料車、卷揚電機三部分組成。料車在斜橋上的運動分為起動、加速、穩(wěn)定運行、減速、傾翻和制動六個階段。

2 控制系統(tǒng)方案

　　2.1上料及窯底系統(tǒng)主要電氣設備
　　1、 卷揚機構(gòu)交流電機功率55kW，三相交流380伏一臺;
　　2、 料車制動器1kW，兩相交流380伏兩臺;
　　3、 交流變頻傳動柜1面，制動電阻柜一面;
　　4、 料車變頻器選西門子6SE70 75kW1臺，配套制動單元;
　　5、 位置檢測接近開關;
　　6、 PLC系統(tǒng)。

　　2.2基本工藝要求

　　1、 料車卷揚機：料車卷揚機按料車行程曲線運行;
　　2、 在PLC及現(xiàn)場操作臺手動（僅用于檢修）方式下，滿足高、低速調(diào)速要求;
　　3、料車啟動、停車及加、減速應平穩(wěn)，速度控制受負載（空載或滿載）影響較小;
　　4、主卷揚有鋼絲繩松弛保護和極限張力保護裝置（過流保護）;
　　5、 料車有上、下行程極限保護裝置;
　　6、 料車尚未到達行程終點的卷筒反轉(zhuǎn)保護;在卡車的狀態(tài)下，可允許停車或有控下行。

　　2.3 設計方案

　　系統(tǒng)框圖如圖1所示，

圖1 系統(tǒng)框圖

　　2.3.1卷揚變頻調(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)速裝置。系統(tǒng)配置了配套制動單元和獨立的制動電阻柜，采用能耗制動方式實現(xiàn)卷揚系統(tǒng)的制動。變頻器的控制信號通過變頻柜的電氣設備來完成基本聯(lián)鎖及控制，在PLC與變頻柜之間、現(xiàn)場操作臺與變頻柜之間利用繼電器相互隔離，使料車的控制可以由PLC或現(xiàn)場操作臺分別控制系統(tǒng)，提高整個系統(tǒng)的可靠性。抱閘由6SE70裝置中的抱閘專用控制功能來實現(xiàn)料車運行中的抱閘控制及聯(lián)鎖控制。

　　2.3.2料車定位

　　料車定位采用現(xiàn)場接近開關來完成，以開關量的形式送給變頻柜和PLC;其中加速 、減速、停車位送給PLC，PLC對變頻器進行控制。極限位送給變頻柜，進行斷電保護，同時送給PLC，以便進行故障分析。

　　2.3.3料車運行簡介

　　料車在料坑底部，備料裝好后，地坑閘門關閉，窯頂受料斗料空，申請上料，由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，實現(xiàn)料車的平穩(wěn)啟動。

　　當料車啟動運行后，所需的運行力矩電流大于啟車力矩電流后，原來建立的轉(zhuǎn)矩限幅將恢復到正常的限幅值。啟車后，料車將以10HZ速度自s1處開始上行;通過位置開關檢測至加速點s2時，PLC發(fā)命令給變頻器，運行速度增加至45HZ;上行至減速位置s3（接近窯頂彎軌處）時，運行速度減至10HZ;料車運行至窯頂傾翻位置s4時，PLC發(fā)出停車命令，控制6SE70完成停車，抱閘閉合，此時料車的停車位置應是工藝要求的角度，即能將車內(nèi)的爐料倒凈而又不感應到極限位，完成上行卸料過程。見料車行程曲線圖2，下行過程與上行過程控制原理相同。

圖2 料車行程曲線圖

　　圖2中，
　　s0：下行極限位置
　　s1：上行起始位置（下行停車位置）
　　s2：上行加速位置（下行減速位置）
　　s3：上行減速位置（下行加速位置）
　　s4：上行停車位置（下行起始位置）
　　s5：上行極限位置

3 變頻器的接口圖：

4 變頻器主要控制參數(shù)設置

5 應用效果

　　該卷揚控制系統(tǒng)是實現(xiàn)整個麥爾茲窯生產(chǎn)全過程自動控制的基礎，通過采用先進的西門子變頻器以及穩(wěn)定的PLC控制技術大大提高了麥爾茲窯生產(chǎn)最重要環(huán)節(jié)的準確性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)自投入運行以來一直穩(wěn)定運行，對麥爾茲窯穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，降低成本，減輕工人勞動強度起著重要作用，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。