高爐主卷揚“飛車”的原因及改進措施

1 概述

高爐主卷揚是高爐上料系統的心臟，高爐冶煉原料必須通過主卷揚料車輸送到爐缸內，所以，它的穩定和順行直接關系到高爐的正常生產，一旦出現故障將極大地影響整座高爐的生產。煉鐵廠5#高爐上料主卷揚采用了A-B公司型號為1336PLUS 的變頻調速系統，系統運行過程中，體現了變頻調速的優越性，同時也暴露了一些不合理的因素，這就要求我們要進一步完善系統以保證高爐主卷揚系統的穩定、運行。

2 主卷揚調速運行曲線圖

根據高爐冶煉工藝對主卷揚運行速度的要求如圖1所示。

3 問題提出

技術改造后經過兩年多的生產運行，發現變頻調速系統存在一些不足之處。當因變頻器及外部故障突然造成停車時，這時料車如果裝滿料且停于半空中，在變頻器以7.5 Hz重新啟動運行時，由于重力作用，重料車下滑，會不受變頻器及電動機的控制;而輕料車卻不受控制造成沖頂，最終導致的結果是料車沖出軌道，撞壞鋼梁，甚至扯斷直徑為30 mm 的鋼絲繩，最嚴重的一次迫使高爐休風停產24 h，給高爐的生產帶來極大的損失。

4 料車“飛車”原因分析

為什么會存在這樣的問題?經過現場分析及論證，主要原因是由于卷揚料車是重力性負載，在原來的傳統控制電路設計中，制動抱閘電源一般直接取自電機定子繞組，即電機得電產生力矩后抱閘得電打開，若電機失電則抱閘隨之失電制動。但在使用變頻器時電機的電源頻率與工頻電源不是全過程一致，而通常使用的抱閘其頻率又是按工頻設計的，因此抱閘電源必須取自變頻器輸入電源端。這樣就可能引起在料車行進或在軌道中途停車再起動時，由于種種原因抱閘控制電路得電打開抱閘，而變頻器無輸出或輸出力矩不夠而使電磁力無法克服料車的阻力矩，造成料車在重力作用下的失控飛車及下滑。

5 提出改造方案

為了防止上述情況的發生，經過技術上的討論，提出了兩套可行性的改造方案：

1)力矩檢測法要求在變頻器達到一定力矩時打開液壓制動器，這時變頻器已經產生足夠大的力矩可抗衡重力對料車的影響;

2)電壓檢測法設定一定范圍的電壓值，運行過程中當電壓超過額定電壓值時，零壓回路動作，使變頻器停止運行。

5.1 力矩檢測法

圖2所示是高爐主卷揚變頻調速系統主回路控制圖和力矩檢測回路，R、S、T為變頻器輸入端子，U、V、W 為輸出端子，38-1KM 為主回路接觸器，38-2K和38-4K是正反轉繼電器常開觸點，38-20K是故障繼電器，取端子15、14，38-21K 是報警繼電器，取端子18、17;圖3 是液壓制動控制電路，38-6K 和38-7K是檢測變頻器系統是否正常的故障繼電器常閉點，38-18K 是液壓制動回路中間轉換繼電器，

38-19K 和38-22K 是1# 和2# 變頻器力矩檢測回路繼電器的常開點。具體方法是在變頻器的兩個端子11與12間接一個力矩檢測電路，當啟動變頻器后，變頻器的輸出電流值必須達到甚至超過額定電流的30%時，端子11 與12才會接通，使得38-19K動作。

在圖3 的液壓制動器控制回路中，當38-18K 動作后，38-19K 得電動作，38-3KM(抱閘接觸器)才得電動作，液壓制動器打開，這時變頻器已經產生足夠大的力矩來抗衡重力對料車的影響，料車開始上行，這就是力矩檢測法，它的主要作用在于料車開始行進或在軌道途中，如果變頻器故障或外部故障致使重料車懸在半空中，重新起動后，力矩檢測發生作用，在變頻器產生足夠大的力矩后，液壓制動器才會打開，從而防止了料車下滑現象的發生。

5.2 電壓檢測法

如圖4所示，在電動機的軸端加裝一個測速發電機，與主卷揚電動機同步旋轉。在正常運轉的情況下，測速發電機產生的電壓較高，一般在-60～+60V之間，必須在中間接一個電壓轉換器，通過電壓轉換器得到的電壓一般在-10～+10 V之間，當裝滿料的料車因重力的作用失控下滑時，由于速度較正常運行快得多，測速發電機這時產生的電壓會突然升高，當超出-10 +10 V的范圍時，PLC會檢測到一個不正常的高電壓，這時PLC 會發出指令使38-ZHG動作(38-ZHG繼電器的常閉點串接在零壓回路)，變頻器的零壓控制回路斷電，變頻器停止運行，使得液壓制動器剎車，防止料車繼續下滑，這就是電壓檢測法。

6 結語

經過改造并使用后證明，以上措施切實可行，5#高爐主卷揚變頻調速系統飛車現象也不再發生。在此次改造過程中，積累了許多寶貴的實踐經驗，對其他幾座高爐卷揚上料變頻調速系統有著重要的指導意義和借鑒作用。