西門子變頻器在萊鋼麥爾茲石灰窯卷揚(yáng)上應(yīng)用

1 概述

　　萊鋼麥爾茲石灰窯工藝由瑞士引進(jìn)，生產(chǎn)全過程自動(dòng)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(yáng)電機(jī)三部分組成。料車在斜橋上的運(yùn)動(dòng)分為起動(dòng)、加速、穩(wěn)定運(yùn)行、減速、傾翻和制動(dòng)六個(gè)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(shè)備
　　1、 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)交流電機(jī)功率55kW，三相交流380伏一臺(tái);
　　2、 料車制動(dòng)器1kW，兩相交流380伏兩臺(tái);
　　3、 交流變頻傳動(dòng)柜1面，制動(dòng)電阻柜一面;
　　4、 料車變頻器選西門子6SE70 75kW1臺(tái)，配套制動(dòng)單元;
　　5、 位置檢測接近開關(guān);
　　6、 PLC系統(tǒng)。

　　2.2基本工藝要求

　　1、 料車卷揚(yáng)機(jī)：料車卷揚(yáng)機(jī)按料車行程曲線運(yùn)行;
　　2、 在PLC及現(xiàn)場操作臺(tái)手動(dòng)（僅用于檢修）方式下，滿足高、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、主卷揚(yáng)有鋼絲繩松弛保護(hù)和極限張力保護(hù)裝置（過流保護(hù)）;
　　5、 料車有上、下行程極限保護(hù)裝置;
　　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。

　　2.3 設(shè)計(jì)方案

　　系統(tǒng)框圖如圖1所示，

圖1 系統(tǒng)框圖

　　2.3.1卷揚(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)卷揚(yáng)系統(tǒng)的制動(dòng)。變頻器的控制信號(hào)通過變頻柜的電氣設(shè)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(tái)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(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。

　　2.3.2料車定位

　　料車定位采用現(xiàn)場接近開關(guān)來完成，以開關(guān)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(jìn)行控制。極限位送給變頻柜，進(jìn)行斷電保護(hù)，同時(shí)送給PLC，以便進(jìn)行故障分析。

　　2.3.3料車運(yùn)行簡介

　　料車在料坑底部，備料裝好后，地坑閘門關(guān)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(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10HZ速度自s1處開始上行;通過位置開關(guān)檢測至加速點(diǎn)s2時(shí)，PLC發(fā)命令給變頻器，運(yùn)行速度增加至45HZ;上行至減速位置s3（接近窯頂彎軌處）時(shí)，運(yùn)行速度減至10HZ;料車運(yùn)行至窯頂傾翻位置s4時(shí)，PLC發(fā)出停車命令，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)的爐料倒凈而又不感應(yīng)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(shè)置

5 應(yīng)用效果

　　該卷揚(yáng)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)麥爾茲窯生產(chǎn)全過程自動(dòng)控制的基礎(chǔ)，通過采用先進(jìn)的西門子變頻器以及穩(wěn)定的PLC控制技術(shù)大大提高了麥爾茲窯生產(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，對麥爾茲窯穩(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。