1 引言

鞍鋼是國有特大型鋼鐵企業(yè)，經歷了不斷的技術改造和技術創(chuàng)新，至2002年起對其下屬的煉鐵總廠進行全面改造，分別建設新1＃、新2＃、新3＃高爐。同時對7＃高爐進行技術改造。在這四座高爐的水沖渣、高爐運焦、礦焦槽、魚雷罐運輸鋼水及倒鋼水等系統(tǒng)中，主體設備采用艾默生CT TD2000、EV2000、TD3000、TD3500等系列變頻器，艾默生CT變頻器成為鞍鋼煉鐵總廠應用的主體品牌。

2 水渣處理系統(tǒng)轉鼓裝置變頻器應用

2.1 轉鼓工藝簡介

鞍鋼煉鐵總廠新1#高爐是煉鐵總廠改造工程中新建的第一座高爐，高爐設計有效容積3200立方米，日產生鐵7500噸，是目前鞍鋼乃至全國容積最大的、工藝最先進的大型高爐之一。新1#高爐的水渣處理系統(tǒng)是引進盧森堡的“茵巴”水渣處理工藝。運用網絡化控制。艾默生CT變頻器應用于改造系統(tǒng)中的轉鼓裝置、粒化回水泵及渣漿泵電機的驅動等共48臺套。其中轉鼓裝置有一組轉鼓驅動和轉鼓支架，轉鼓支架能夠通過翻轉驅動在翻轉支架上作翻轉轉動，轉鼓的支點和轉鼓支架的支點相差90°，轉鼓支架和翻轉支架互不干擾，并能夠實現(xiàn)自動裝、卸物料。轉鼓主體與支架之間連接有電動推桿，計數(shù)器連接在電機驅動裝置聯(lián)軸器處。利用計數(shù)器發(fā)出反饋信號給PLC。轉鼓支架和翻轉支架能夠連續(xù)運轉，并自動出料，實現(xiàn)自動化聯(lián)機操作，借助篩網回轉的離心力，在較低的水阻力下，具有較高流速性，截留住渣體顆粒，實現(xiàn)固、液兩相分離的目的，大大降低工人的勞動強度。并在鼓體上設有觀察口，可隨時觀察運轉情況。在高爐煉鐵的生產過程中，爐渣的輸出量隨機性很大，這就導致流入轉鼓的水渣量波動性增大，轉鼓電機輸出力矩大幅度變化。TD3000變頻器精準快速的動態(tài)響應，能夠及時調節(jié)輸出力矩，將力矩信號反饋給PLC系統(tǒng)，及時改變電機轉速，對流入轉鼓的水渣量的波動做出響應，從而保證了轉鼓裝置在高爐煉鐵的整個出渣過程中能夠穩(wěn)定的運行。

2.2 轉鼓裝置變頻器應用設計

整個水渣處理系統(tǒng)的電氣控制是采用DCS控制方式實現(xiàn)的。TD3000變頻器以其自身轉矩響應速度快、控制精準，過載能力強、寬范圍的調速運行。被用在水渣處理系統(tǒng)中轉鼓裝置的主驅動。轉鼓裝置采用30KW變頻電機，配置TD3000-4T0450G高性能矢量型變頻器。系統(tǒng)控制方式如圖1所示。

圖1水渣處理系統(tǒng)變頻器應用

3 320噸混鐵車變頻器應用

3.1 鋼水罐車驅動系統(tǒng)設計

鐵水罐車、鋼水罐車、魚雷罐混鐵車、渣罐車等是煉鋼系統(tǒng)的重要關聯(lián)設備，在倒鋼水的過程中對變頻器的驅動電機性能要求很高。項目選用艾默生CT變頻器4臺EV2000-4T0750G， EV2000-4T0550G和主令控制器與PLC相結合，實現(xiàn)手動與自動控制。充分體現(xiàn)艾默生CT變頻器的精準控制和高性能的穩(wěn)定運行的體現(xiàn)。魚雷罐混鐵車倒鋼水的控制方案采用艾默生CT EV2000變頻器進行調速控制，系統(tǒng)配置2套自動單元及自動電阻，采用能耗自動控制方式。傾倒鋼水時電機正向運行處于電動狀態(tài)，倒完鋼水灌身翻轉到原來位置時電機反方向運行處于發(fā)電狀態(tài)，利用自動電阻消耗電機反向運行時產生的多余能量。魚雷罐車是煉鋼系統(tǒng)重要的運送設備，系統(tǒng)采用一工一備的控制方案交替運行互為備用。由于現(xiàn)場多粉塵、大熱量散發(fā)，還會出現(xiàn)鋼水飛濺情況。不適合PLC獨立控制的應用，最后采用PLC與智能主令控制器和現(xiàn)場操作箱一主兩結合的控制方案。由PLC監(jiān)測魚雷罐車的狀態(tài)并發(fā)出允許命令，通過現(xiàn)場觀測的實際來控制魚雷罐車的倒鋼水的速度和罐身翻轉的角度并及時進行調整。320噸混鐵車變頻器混鐵車變頻器配置如表1所示。

另外，艾默生CT變頻器在鞍鋼4#、5#鍍鋅線及鞍鋼熱軋廠輥道驅動也有大量的應用。

3.2 變頻器驅動系統(tǒng)設計

魚雷罐傾倒鋼水時最大傾斜角度1200，在啟動和停止區(qū)間檢驗變頻器拖動電動機精準控制罐體運行的位置，同時對變頻器過載能力要求極強。變頻器EV2000-4T0750G允許過載150﹪額定電流1分鐘，200﹪額定電流0.5秒；4段速度配置驅動魚雷罐翻轉運行，最高運行頻率30HZ；在魚雷罐倒灌時應確保罐口準確對中，倒灌時的啟動速度不高于10HZ，防止罐身由于啟動速度過快造成晃動發(fā)生反轉或電機堵轉；考慮罐身的機械設備極限與電氣連鎖，防止誤動作的產生。

速度匹配：前進——低速——高速——低速——停止——后退——低速——高速——低速——停止。速度匹配工藝變頻控制驅動原理如圖2所示。

圖2 魚雷罐傾倒鋼水速度匹配

向混鐵爐兌鐵水時，鐵水罐口至混鐵爐受鐵口（槽），應保持一定距離；混鐵爐不應超裝，當鐵水面距燒嘴達0.4m時，不應兌入鐵水；混鐵爐出鐵時，應發(fā)出聲響訊號；混鐵爐在維修或爐頂有人、或受鐵水罐車未停到位時，不應傾動；當冷卻水漏入混鐵爐時，應待水蒸發(fā)完畢方可傾爐。混鐵車倒罐站倒罐時，應確保混鐵車與受鐵坑內鐵水罐車準確對位；混鐵車出鐵至要求的量并傾回零位后，鐵水罐車方可開往吊包工位。

4 加熱爐工作區(qū)輥道變頻器應用

加熱爐工作區(qū)輥道驅動工藝流程：裝料輥道――上料推鋼機――入爐推鋼機――加熱爐加熱――出鋼機――出料輥道。

4.1輥道驅動方案

整套工藝流程采用順序起動操作順序，上位機采用PROFIBUS-DP總線控制變頻器，SM-PROFIBUS-DP總線與總線適配器TDS-PA01通訊控制變頻器，精準控制電機的轉速。PROFIBUS-DP總線通過對TD3000變頻器“狀態(tài)字”讀取，來調整“控制字”的發(fā)送，使其裝料滾道、出料滾道同步有序運行，如圖3所示。

圖3 輥道變頻驅動自動化系統(tǒng)

4.2多電機同步驅動系統(tǒng)配置

輥道是把鋼坯運送到加熱爐中進行加熱在把鋼坯運出的聯(lián)動運送設備，選用艾默生CT TD3000系列變頻器驅動多臺電機同時同步工作，驗證矢量控制的精度，通過PROFIBUS-DP總線控制。加熱爐是對鋼坯進行預熱及達到均勻受熱。提高加熱處理的效果，提高產品質量。提高表面的加熱的退火（正火）后組織與確度均勻，加熱過程中使鋼的組織結構得到更好的完善，優(yōu)化鋼坯的質量。加熱爐工作區(qū)輥道變頻器配置如表2所示。艾默生CT變頻器在鞍鋼新軋鋼冷軋1#、3#生產線工程軋機乳液裝置改造中應用EV2000-4T2800變頻器 6臺。

5 結束語

艾默生CT變頻器在鞍鋼集團公司的應用，充分的滿足了生產工藝和機械設備的要求，顯示變頻器優(yōu)越的性能和極高的可靠性，得到用戶的好評與贊譽。豐富的規(guī)模化案例應用體現(xiàn)了艾默生CT變頻器從小功率單元到大功率模塊式驅動技術的成熟，展示出大型驅動技術供應商的大規(guī)模工業(yè)解決方案的品牌集成優(yōu)勢。