1　引言 　　淄博宏達(dá)煉鋼公司是一家中小型鋼鐵公司，為擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，計(jì)劃新增120t轉(zhuǎn)爐一臺(tái)。在聽(tīng)取廠方介紹的早期4臺(tái)20t的爐子，用的是直流調(diào)速。現(xiàn)在不僅維護(hù)費(fèi)用高，而且經(jīng)常出故障。2002年安裝的3臺(tái)80t的爐子采用交流變頻調(diào)速，調(diào)速信號(hào)來(lái)自于主操作臺(tái)上的電位器，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動(dòng)快慢難以達(dá)到理想的控制要求，低頻時(shí)干擾明顯，而且出現(xiàn)過(guò)幾次轉(zhuǎn)爐爐體遛車，鋼水外濺事故。對(duì)于煉鋼工藝的特別要求，轉(zhuǎn)爐和氧槍都是重、滿載啟動(dòng)運(yùn)行，及運(yùn)行平穩(wěn)性、較高的停車定位精確度。此設(shè)計(jì)選用6se70系列的變頻器，通過(guò)變頻器內(nèi)部軟件調(diào)試技術(shù)解決速度不穩(wěn)、遛車及提升困難等諸多問(wèn)題。 　　選用的西門(mén)子變頻器型號(hào)為: 　　轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)控制:由一臺(tái)6se7037-0ek60(400kw)的變頻器同時(shí)控制4臺(tái)55kw并聯(lián)運(yùn)行的電機(jī)， 　　氧槍升降控制:由一臺(tái)6se7031-8ef60(90kw)的變頻器控制一臺(tái)55kw的電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行控制和連鎖通過(guò)上位機(jī)西門(mén)子plc來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2　轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)和氧槍升降的變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 2.1　轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)的變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 　　基于鋼廠工藝及廠家考慮成本的要求，傾動(dòng)的控制采用的是1拖4控制方式(即一臺(tái)變頻器拖動(dòng)四臺(tái)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行)。由于廠內(nèi)大批量使用變頻器控制電機(jī)，為了消除變頻器運(yùn)行時(shí)對(duì)電網(wǎng)諧波干擾，又可防止電網(wǎng)突變對(duì)變頻器輸入側(cè)的沖擊，同時(shí)保護(hù)整流模塊，因此在變頻器輸入側(cè)配有半導(dǎo)體高速熔斷器和輸入電抗器。同時(shí)為了更好地抑制變頻器輸出側(cè)對(duì)外圍設(shè)備的干擾，提高變頻器的帶載能力，在變頻器的輸出側(cè)配有輸出電抗器。轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)主回路圖如圖1所示。

圖1　轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)主回路圖

2.2　氧槍升降的變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 　　氧槍升降的變頻調(diào)速系統(tǒng)，氧槍升降是典型的位能性負(fù)載，按照煉鋼工藝的要求，氧槍在升降過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)由慢速到快速和由快速到慢速的轉(zhuǎn)換，檢測(cè)點(diǎn)不僅多而且定位必須準(zhǔn)確，否則直接影響到煉鋼質(zhì)量和氧槍的損壞。因此氧槍的檢測(cè)及定位由脈沖編碼器和plc實(shí)現(xiàn)。一備一用的兩套氧槍系統(tǒng)確保了煉鋼系統(tǒng)的可靠性;當(dāng)一只氧槍發(fā)生故障時(shí)，可快速提升此氧槍、橫移至一側(cè)，然后將另一只氧槍橫移、對(duì)中、下降來(lái)替換故障氧槍。 　　同樣考慮到冶金行業(yè)此設(shè)計(jì)用的是6se70變頻器，在變頻器輸入側(cè)配有半導(dǎo)體高速熔斷器和輸入電抗器，在輸出側(cè)配有輸出電抗器。如圖2所示，主回路完全按照西門(mén)子變頻器的標(biāo)準(zhǔn)裝配要求配置。

圖2　氧槍升降主回路圖

3　控制系統(tǒng) 3.1　轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)控制系統(tǒng) (1)三地操作:根據(jù)煉鋼工藝的要求，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)需三地控制，分別為主控室主操作臺(tái)控制、轉(zhuǎn)爐爐前操作臺(tái)控制、轉(zhuǎn)爐爐后操作臺(tái)控制。 　　主控室主操作臺(tái)控制:在主控室通過(guò)主操作臺(tái)上的按鈕及操作把手可對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行搖爐、加料、出料和氧槍的對(duì)中、升降、加氧及其它所有的操作均能在主控室主操作臺(tái)上進(jìn)行。 　　轉(zhuǎn)爐爐前、爐后操作臺(tái)控制:主要是在出料出渣及轉(zhuǎn)爐維護(hù)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)工人使用，由于在主控室只能看到轉(zhuǎn)爐的一個(gè)正面，在出料出渣時(shí)無(wú)法看到出料的多少，這樣只能借助于現(xiàn)場(chǎng)爐前爐后操作臺(tái)工人的現(xiàn)場(chǎng)操作。 (2)段速控制:和以往的模擬調(diào)速、端子點(diǎn)動(dòng)調(diào)速不一樣，克服了頻繁操作，速度不穩(wěn)，而且受外界干擾大的缺點(diǎn);通過(guò)2個(gè)繼電器實(shí)現(xiàn)3個(gè)固定速度的選擇。 參數(shù)定義: p580=16 定義變頻器6#端子選擇段速0位 p581=12 定義變頻器4#端子選擇段速1位 即:當(dāng)4#端子為“0”， 6#端子為“0”時(shí)，選擇速度p405 當(dāng)4#端子為“0”， 6#端子為“1”時(shí)，選擇1段固定速度p406 當(dāng)4#端子為“1”， 6#端子為“0”時(shí)，選擇2段固定速度p407 當(dāng)4#端子為“1”， 6#端子為“1”時(shí)，選擇3段固定速度p408 p417=1 選擇開(kāi)關(guān)量連接器的bico參數(shù)，從此讀入選擇一固定設(shè)定值的位2 p418=0 選擇開(kāi)關(guān)量連接器的bico參數(shù)，從此讀入選擇一固定設(shè)定值的位3 p405=0 固定速度為0 p406=10 1段固定速度10hz p407=20 2段固定速度20hz p408=30 3段固定速度30hz (3)抱閘使能:在煉鋼過(guò)程中，由于工藝需要經(jīng)常頻繁搖爐，再加上自身加爐內(nèi)料重達(dá)200t，是一個(gè)大慣量負(fù)載，為確保在任意位置不下滑，且定位準(zhǔn)確，每臺(tái)電機(jī)的軸都設(shè)有機(jī)械抱閘。抱閘何時(shí)打開(kāi)、何時(shí)關(guān)閉是轉(zhuǎn)爐安全運(yùn)行的前提，若在升速時(shí)過(guò)早的打開(kāi)抱閘，轉(zhuǎn)爐將遛車，而且由于爐內(nèi)是液態(tài)鋼水下滑時(shí)重心前移，重力矩造成的下滑力加大，下滑加快后果不堪設(shè)想;升速時(shí)若打開(kāi)抱閘過(guò)晚，當(dāng)打開(kāi)抱閘時(shí)轉(zhuǎn)爐迅速提速，鋼水前濺也是不允許的。同樣變頻器在減速時(shí)關(guān)閉抱閘也有嚴(yán)格的時(shí)間限制。抱閘是通過(guò)變頻器繼電器輸出實(shí)現(xiàn)的。 參數(shù)定義: p653=275 定義變頻器5#端子選擇抱閘使能 p610 =242 制動(dòng)閥值參考量取轉(zhuǎn)矩電流 p611=80 抱閘打開(kāi)條件檢測(cè)到電流百分?jǐn)?shù) p609、1=105 變頻器故障抱閘關(guān)閉條件 p609、2=106 變頻器停止 p609、3=601 變頻器正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)與門(mén) p609、4=0 p443=40 調(diào)速口選擇段速 (4)電壓提升:由于轉(zhuǎn)爐是v/f控制，在低速時(shí)電壓也低，由于轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，轉(zhuǎn)矩非常小，提升困難，經(jīng)過(guò)多次觀察啟動(dòng)時(shí)電流曲線和爐體動(dòng)向，啟動(dòng)時(shí)加上一個(gè)適當(dāng)?shù)奶嵘妷盒Ч容^明顯。 電壓提升參數(shù): p318=1 電壓提升 p325=25 0hz時(shí)電壓提升的數(shù)值 p326=10 電壓提升結(jié)束頻率 對(duì)于轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)，通過(guò)段速控制、抱閘使能、電壓提升三者的配合使用，轉(zhuǎn)爐在啟停運(yùn)行過(guò)程中非?？煽俊＾D(zhuǎn)爐傾動(dòng)變頻器控制端子圖如圖3所示。

圖3　轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)變頻器控制端子圖

3.2　氧槍升降控制系統(tǒng) (1)主控室主操作臺(tái)控制:在主控室通過(guò)主操作臺(tái)上的按鈕及操作把手可對(duì)氧槍進(jìn)行橫移、對(duì)中、升降及加氧等操作。 (2)段速控制:同轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)一樣同樣用段速控制，氧槍通過(guò)一個(gè)繼電器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)固定速度的選擇。 參數(shù)定義:

p580=16 定義變頻器6#端子選擇段速0位 p581=0 常0選擇段速1位 即:當(dāng)6#端子為“0”，選擇1段固定速度p405 當(dāng)6#端子為“1”，選擇2段固定速度p406 p417=1 選擇開(kāi)關(guān)量連接器的bico參數(shù)，從此讀入選擇一固定設(shè)定值的位2。 p418=0 選擇開(kāi)關(guān)量連接器的bico參數(shù)，從此讀入選擇一固定設(shè)定值的位3。 p405=10 1段固定速度10hz p406=27 1段固定速度27hz p443=40 調(diào)速口選擇段速 (3)抱閘使能:氧槍在對(duì)中位停止升降時(shí)，為確保在任意位置不下滑，且定位準(zhǔn)確，氧槍電機(jī)的軸加有機(jī)械抱閘，同樣抱閘是通過(guò)變頻器繼電器輸出實(shí)現(xiàn)的。 參數(shù)定義: p653=275 定義變頻器5#端子選擇抱閘使能 p610=148 制動(dòng)閥值參考量取速度/頻率 p611=5.5 抱閘打開(kāi)條件檢測(cè)到速度/頻率的百分?jǐn)?shù) p609、1=105 變頻器故障, 抱閘閉合條件 p609、2=106 變頻器停止 p609、3=601 變頻器正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)與門(mén) p609、4=0 (4)矢量控制:氧槍升降是典型的位能性負(fù)載，在低速時(shí)要求有足夠的提升轉(zhuǎn)矩，因此氧槍控制方式是矢量控制。 (5)靜態(tài)提升:在煉鋼過(guò)程中氧槍在對(duì)中位停止時(shí)，有兩種狀態(tài):一是氧槍長(zhǎng)時(shí)間停止升降，變頻器停止運(yùn)行;二是氧槍在1～3min內(nèi)可能頻繁升降，變頻器運(yùn)行在待命狀態(tài)(變頻器已啟動(dòng)但沒(méi)升速)，此時(shí)氧槍的下滑力全靠抱閘來(lái)克服，一旦抱閘失靈或誤動(dòng)抱閘打開(kāi)，后果可想而知。為確保萬(wàn)無(wú)一失加入靜態(tài)轉(zhuǎn)矩提升，克服氧槍自身的重力矩，這樣在松開(kāi)抱閘的一瞬間氧槍不下滑。 參數(shù)定義: p100=3 控制方式 p278=110 靜態(tài)提升的百分?jǐn)?shù)(保證靜態(tài)提升電流小于電機(jī)額定電流，則電機(jī)能在溫升允許條件下長(zhǎng)期運(yùn)行而不損壞) 　　對(duì)于氧槍升降，如圖4所示，氧槍升降控制是通過(guò)段速控制、靜態(tài)提升、抱閘使能、矢量控制四者的配合使用，氧槍也達(dá)到了最佳運(yùn)行狀態(tài)。

4　現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試問(wèn)題與解決 　　無(wú)論是轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)還是氧槍升降，邏輯調(diào)試并不復(fù)雜，只是簡(jiǎn)單地啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和幾個(gè)固定速度。但煉鋼作為一個(gè)高危行業(yè)。加上主控室主操作臺(tái)直接正對(duì)轉(zhuǎn)爐，爐前爐后操作臺(tái)直接在現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)工人較多，因此安全可靠是第一位。

4.1　問(wèn)題 (1)在變頻器空載調(diào)試時(shí)，用變頻器的運(yùn)行輸出去打開(kāi)抱閘，變頻器遛車很明顯。然后用檢測(cè)頻率去打開(kāi)抱閘，在5hz左右效果仍然不好。因此選擇檢測(cè)轉(zhuǎn)矩電流，并將電流提高讓電機(jī)先堵轉(zhuǎn)建立足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩再打開(kāi)抱閘。這樣盡可能保證啟動(dòng)不遛車。 (2)變頻器初始調(diào)試時(shí)，在未加電壓提升時(shí)，首先，變頻器時(shí)常報(bào)a020，其次，轉(zhuǎn)爐抱閘打開(kāi)的瞬間轉(zhuǎn)爐先有一點(diǎn)遛車后再慢慢平穩(wěn)運(yùn)行，誤認(rèn)為抱閘打開(kāi)太早，經(jīng)多次提高抱閘打開(kāi)的閥值和減少變頻器升速時(shí)間，效果還算可以。 (3)問(wèn)題(1)解決后，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)一個(gè)新的問(wèn)題，每次變頻器啟動(dòng)松開(kāi)抱閘前，抱閘有兩聲大的響聲后松開(kāi)，同時(shí)電機(jī)的軸快速運(yùn)轉(zhuǎn)。說(shuō)明抱閘打開(kāi)又太晚，雖然變頻器的上升時(shí)間和抱閘打開(kāi)有一個(gè)時(shí)間差，但抱閘打開(kāi)機(jī)械上要有一個(gè)動(dòng)作時(shí)間，若變頻器設(shè)置的上升時(shí)間太短，抱閘打開(kāi)時(shí)電機(jī)已轉(zhuǎn)到一個(gè)很高的速度，所以出現(xiàn)此現(xiàn)象。對(duì)此加大了變頻器的上升時(shí)間，調(diào)節(jié)了抱閘打開(kāi)的閥值，抱閘打開(kāi)時(shí)基本運(yùn)行正常。但新的問(wèn)題是當(dāng)轉(zhuǎn)爐滿載啟動(dòng)抱閘打開(kāi)時(shí)，負(fù)載又有遛車跡象，且變頻器時(shí)常出現(xiàn)過(guò)流封鎖，根據(jù)現(xiàn)象判斷是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠。同時(shí)也說(shuō)明啟動(dòng)電流大并不等于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。

4.2　問(wèn)題的解決 　　在后來(lái)的調(diào)試中加入電壓提升經(jīng)多次試驗(yàn)效果非常明顯，低速時(shí)電壓提升增加了提升力矩，所有的問(wèn)題得到了解決。 5　變頻器的主要調(diào)試參數(shù) (見(jiàn)附表) 

6　結(jié)束語(yǔ) 　　此轉(zhuǎn)爐于5月15～17日模擬煉鋼一次成功，5月18日投料生產(chǎn)以來(lái)一直運(yùn)行良好，在幾次的回訪中客戶反映良好，和以前的幾臺(tái)爐子相比使用方便、穩(wěn)定，從沒(méi)有像以前的轉(zhuǎn)爐出現(xiàn)過(guò)遛車、反映遲鈍的現(xiàn)象。