炼铁类方案—高炉双车卷扬上料应用案例

高炉炼铁是钢铁行业重要生产工艺链(炼铁、炼钢、铸轧)之一,而高炉上料系统是高炉炼铁生产中的关键环节,其主要作用是将炼铁所需的各种原料源源不断的经炉顶送到高炉内保证高炉炼铁的正常需求。本文介绍汇川MD矢量变频器、MDBU制动系统和PLC在唐山迁安轧一钢铁集团450m3炼铁高炉双车卷扬上料系统中的成熟应用。

工艺描述
炼铁高炉上料系统分为皮带上料和卷扬(料车)上料两类。高炉卷扬上料系统按一台卷扬电机同时拖动的料车数量又分为单车卷扬上料和双车卷扬上料两种。双车卷扬上料系统具有效率高、节省硬件投资、电气设备体积小、节省装配空间等优势而在中小型炼铁高炉卷扬系统中获得广泛应用,简图如下图所示。

高炉双车卷扬上料系统主要由左右料车、斜桥导轨和卷扬机等部分组成。一台卷扬机同时拖动左右两台料车互为上行和下行,即其中一台料车载料上行,另一台料车则为空车下行。
高炉卷扬上料系统的核心是卷扬机及其拖控系统,卷扬电机一般为绕线式异步电机,传统的启动和调速方式为转子串电阻启动调速。由于卷扬上料系统频繁启动和调速,原转子串电阻启动调速方式存在以下诸多缺陷:

1、启动冲击电流大;

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2、启动和投切转子电阻调速时对减速箱和钢丝绳等机械部件造成较大冲击影响机械寿命;

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3、转子调速电阻容易烧毁、电气维护工作量大;

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4、料车上料品种不一样调速停车震动大不平稳、减速时间不易控制,加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一致有时会出现料车“挂顶”和“溜车”等事故造成高炉休风停产,严重影响了高炉炼铁生产的连续性。

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系统方案
双车卷扬上料电气系统主要由:监控/操作、主令控制器(机械式/智能式)、极限保护、PLC、MD矢量变频器、MDBU制动系统、绕线式卷扬电机、抱闸等组成,拖控系统采用一运一备方式通过切换柜切换,控制系统简述如下:

1、去除了绕线电机原转子串电阻调速装置并将绕线电机转子滑环短接,选用315kW MD矢量变频器拖动原卷扬电机,0.5Hz可1.5倍力矩输出,以最简洁(省却安装电机编码器)的配置实现了大力矩无冲击启动和平滑多段调速;

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2、双车卷扬上料系统虽没有空行程,但考虑到减速制动、顶部卸料等场合下可能伴有的变频器母线电压泵升,从可靠性和安全性上考虑,选配了汇川MDBU-210-B制动单元和制动电阻以避免此工况下变频器报过压停车;根据客户要求此种场合还可选配汇川MD050组成四象限变频,实现有泵升能量时的回馈电网以提高系统运行效率;

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3、汇川315kW MD矢量变频器标配直流电抗器(7.5kW及以上均标配),在谐波抑制和整机热稳定性上表现较为出色,为进一步满足优良的电磁环境要求,客户又选配了交流电抗器;

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4、卷扬上料系统变频器采用一运一备方式,在切换柜中选投,方便系统维护和应急;

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5、PLC为整个卷扬上料系统的控制核心,接收主令控制器位置信号、超极限位信号、操控室信号、料斗信号、炉顶和变频反馈等信号,同时将卷扬系统动态信息反馈到监控操作系统;

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6、变频器接收PLC的启停、多段速调速、急停和操控室急停等信号,设有便于调试的料车点动信号;FDT输出、运行输出、故障输出、变量输出反馈至PLC/监控操作系统。

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方案优势
应用汇川综合产品对卷扬系统改造后,料车在斜桥导轨(料坑段、中间段、曲轨卸料段)上的工作流程主要包括以下几个环节:料坑装料—启动—1加速—2加速—高速运行—1减速—中速运行—2减速—低速运行—炉顶卸料停车—返回,自启动到卸料的单升行程45秒。

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1、MD矢量变频器良好的低频出力性能(开环0.5Hz时1.5倍力矩输出),较好的满足了满载要求;

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2、MD矢量变频器的低频出力性能好、力矩响应快、稳速精度高,配合FDT输出功能实现了料车的平稳提升和变速,避免了传统卷扬系统启动震动大、易溜车和挂车现象;

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3、配合汇川MDBU制动系统可将料车制动时段的能量及时消耗,避免过压故障;另外汇川还有MD050主动前端(可组成四象限变频器)供客户备选,以实现制动能量回馈电网,提高能量利用率;

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4、汇川MD系列矢量变频器7.5kW及以上标配直流电抗器,在谐波治理和稳定性上表现出色,帮客户节省硬件成本;

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5、汇川MD产品具备多种通讯方式(Modbus/PROFIBUS/CANopen等)供系统联网。

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???????????????????? 控制流程图???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 卷扬上料速度/加速度