西門子變頻器在萊鋼麥爾茲石灰窯卷揚上應用

1 概述

　　萊鋼麥爾茲石灰窯工藝由瑞士引進，生產全過程自動控制。上料系統采用斜橋式料車上料，斜橋式料車上料系統主要由斜橋、料車、卷揚電機三部分組成。料車在斜橋上的運動分為起動、加速、穩定運行、減速、傾翻和制動六個階段。

2 控制系統方案

　　2.1上料及窯底系統主要電氣設備
　　1、 卷揚機構交流電機功率55kW，三相交流380伏一臺;
　　2、 料車制動器1kW，兩相交流380伏兩臺;
　　3、 交流變頻傳動柜1面，制動電阻柜一面;
　　4、 料車變頻器選西門子6SE70 75kW1臺，配套制動單元;
　　5、 位置檢測接近開關;
　　6、 PLC系統。

　　2.2基本工藝要求

　　1、 料車卷揚機：料車卷揚機按料車行程曲線運行;
　　2、 在PLC及現場操作臺手動（僅用于檢修）方式下，滿足高、低速調速要求;
　　3、料車啟動、停車及加、減速應平穩，速度控制受負載（空載或滿載）影響較小;
　　4、主卷揚有鋼絲繩松弛保護和極限張力保護裝置（過流保護）;
　　5、 料車有上、下行程極限保護裝置;
　　6、 料車尚未到達行程終點的卷筒反轉保護;在卡車的狀態下，可允許停車或有控下行。

　　2.3 設計方案

　　系統框圖如圖1所示，

圖1 系統框圖

　　2.3.1卷揚變頻調速裝置

　　我們采用西門子公司的6SE70全數字交流變頻調速裝置。系統配置了配套制動單元和獨立的制動電阻柜，采用能耗制動方式實現卷揚系統的制動。變頻器的控制信號通過變頻柜的電氣設備來完成基本聯鎖及控制，在PLC與變頻柜之間、現場操作臺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或現場操作臺分別控制系統，提高整個系統的可靠性。抱閘由6SE70裝置中的抱閘專用控制功能來實現料車運行中的抱閘控制及聯鎖控制。

　　2.3.2料車定位

　　料車定位采用現場接近開關來完成，以開關量的形式送給變頻柜和PLC;其中加速 、減速、停車位送給PLC，PLC對變頻器進行控制。極限位送給變頻柜，進行斷電保護，同時送給PLC，以便進行故障分析。

　　2.3.3料車運行簡介

　　料車在料坑底部，備料裝好后，地坑閘門關閉，窯頂受料斗料空，申請上料，由PLC發出命令給變頻器，6SE70在接到開車命令后系統解封。通過6SE70系統中的抱閘控制功能，建立在抱閘狀態下的轉矩限幅給出的啟車力矩電流后，6SE70系統發出打開抱閘命令，使抱閘打開，實現料車的平穩啟動。

　　當料車啟動運行后，所需的運行力矩電流大于啟車力矩電流后，原來建立的轉矩限幅將恢復到正常的限幅值。啟車后，料車將以10HZ速度自s1處開始上行;通過位置開關檢測至加速點s2時，PLC發命令給變頻器，運行速度增加至45HZ;上行至減速位置s3（接近窯頂彎軌處）時，運行速度減至10HZ;料車運行至窯頂傾翻位置s4時，PLC發出停車命令，控制6SE70完成停車，抱閘閉合，此時料車的停車位置應是工藝要求的角度，即能將車內的爐料倒凈而又不感應到極限位，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設置

5 應用效果

　　該卷揚控制系統是實現整個麥爾茲窯生產全過程自動控制的基礎，通過采用先進的西門子變頻器以及穩定的PLC控制技術大大提高了麥爾茲窯生產最重要環節的準確性和穩定性。系統自投入運行以來一直穩定運行，對麥爾茲窯穩產、高產，降低成本，減輕工人勞動強度起著重要作用，取得了較好的經濟效益和社會效益。