（中冶宝钢技术服务有限公司 上海 201999）
摘要: 现代高炉炼铁生产中应用的高炉渣处理方法基本上都是水淬法，即转鼓法生产，其产物是高炉水渣。转鼓是高炉水渣生产工艺中的核心设备。目前主要采用变频调速来控制其拥有优良的转速和转矩配比,使其受载均匀,确保水渣生产设备长寿。本文通过对变频器通用原理的研究并结合高炉水渣变频调速的具体应用进行阐述，探索变频调速系统的最佳匹配问题，从而实现高炉水渣的连续、稳定和安全生产。
关键词：转鼓；变频调速；变频器；PWM；参数设定
交流变频调速技术是当今电力拖动的先进技术，具有应用领域广泛，节能高效的特点。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果明显及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。变频器是由整流电路、滤波电路、逆变电路组成。其中整流电路和逆变电路中均使用了半导体开关元件，在控制上则采用的是PWM控制方式。因此深入了解交流传动与控制技术的规律，对确保关键生产设备的状态稳定具有重要意义。
1.高炉水渣转鼓变频调速控制系统现状调查与分析
宝钢厂区本部现有四座高炉，每座高炉均在4000立方米以上，为特大型高炉。高炉渣是冶炼生铁时从高炉排出的废渣。高炉渣处理基本方法是水淬法和干渣法。鉴于干渣处理环境污染较为严重,且资源利用率低,现在各大钢厂已很少使用,一般只在事故处理时,设置干渣坑或渣罐出渣。目前绝大部分厂家的高炉渣处理方式都采用水淬法。
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水渣是把热熔状态的高炉渣置于水中急速冷却的过程，主要有渣池水淬、炉前水淬两种方式。从全国各大钢厂生产方式来看，炉前水淬法因其处理流程简单，节能环保，应用得更为普遍。而炉前水淬法分为拉萨法(RASA)、明特法、因巴(INBA)法等，宝钢目前使用技术更为先进、更为洁净化生产的新因巴法工艺。新因巴工艺的核心设备是转鼓。
宝钢高炉水渣转鼓的驱动方式有两种：一种是液压式驱动，另一种是电机拖动。目前以电机拖动为基础的交流变频调速技术在宝钢四座高炉水渣转鼓系统中得到广泛应用。
但是，高炉水渣转鼓变频系统一旦出现故障，就会造成水渣系统设备停机，炉前要紧急堵口排发干渣，不仅污染环境，还会对高炉炉前生产产生影响。鉴于不允许长时间停机的实际，需要找出一种将变频器通用原理与高炉水渣变频调速实践结合在一起的方式，来探索和实现变频调速的系统的最佳匹配问题，以保障高炉水渣的连续、稳定和安全生产。
2变频调速系统原理
2.1通用变频器基本原理
变频器是实现变频调速的关键设备。其工作原理是通过控制电路来控制主电路，主电路中的整流器将交流电转变为直流电，直流中间电路将直流电进行平滑滤波，逆变器最后将直流电再转换为所需频率和电压的交流电，变频器还会在电路内加入CPU等部件，来进行必要的转矩运算。
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n =60 f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
2.2应用变频器调速更为节能
变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器等部分组成。变频调速具有节能、省力、易于构成自控系统的显著优势，应用变频调速技术也是节能挖潜、增加企业效益的一条有效途径。
3变频器故障分析
变频器故障可分为外部故障和内部故障。受变频器的工作环境、外部的电磁感应干扰、电源异常、感应雷电等因素影响都可能产生外部故障。参数设置引起的故障、过电流和过载、过电压和欠电压以及过热故障等都可以成为内部故障。一般说来，高炉水渣转鼓变频调速系统受内部和外部故障共同影响，因此，在实际使用过程中要特别注意变频器的环境温度，尽量通风，检查变频器风扇等外部因素外，同时对过载，参数设置等因素更不容小觑。
3.1西门子6SE70系列变频器常见故障处理以及对策
宝钢炼铁厂四号高炉水渣转鼓采用的是西门子6SE70系列变频器，用来对脱水转鼓进行控制，选用西门子的6SE7027-2ED61变频器，通过控制系统把变频器的故障、电流、转矩等信号送到PLC中，并接受来自PLC的速度给定、正反转控制、紧急停止等信号。
四高炉水渣在生产试运转阶段，出现了变频器合闸时报了F011（装置过流）故障导致装置停机，电机启动不起来的问题。为消除故障，首先确认是否负载过载，确认是否有电机、电缆接地，查找电机与变频器是否匹配等。其次查看控制的动态性能是否合适，即实际生产中的渣量是否超过设定值，是否在转鼓设备的可承受范围内。若采用PMU（电源管理单元）操作后，装置运行，电机运转起来。说明装置没有负载过载、电机接地等故障，反之，就需要进一步检查确认。
从系统的动态性能上解决问题也是很关键的一步。主要关注速度调节器、转矩调节器和电流调节器的功能图。找出关键的参数，将这些参数与类似工艺和设备上的同样变频器的参数进行比对，在某些关键参数上去发现差异。系统参数设置完成后，装置会自动计算出电机模型、电机辨识、电机空载测量、调节器优化等参数，并存储起来。
控制回路接线包括故障复位、正反转和紧停控制指令；转鼓速度给定信号；故障、电流、转矩信号等。其中转鼓速度控制、电流、转矩、速度反馈均为模拟量信号，速度反馈由编码器直接送到PLC中，不经过变频器。
变频器控制用的参数模块和功能图模块都存储在装置的软件中。要使参数模块能够彼此结合，精确地适应所选择的设定值，则需根据系统安装、调试、运行的不同阶段，对变频器进行正确的参数设置。
需特别注意，当发现故障时不要急于对其复位，二是要先记录PMU或OP1S上的故障号，大多数变频器的故障都有故障码，记录这些故障码，便于后期故障的处理。另外，高炉水渣转鼓变频器处于水渣生产的核心位置，做好备件十分必要，以便发生故障能够及时更换，处理更为高效，对生产的损失减到最小。
3.3恢复出厂设置
高炉水渣转鼓变频器一旦出现故障不能消除时，在排除机械、电器和仪表的硬件故障之外，恢复出厂设置，不失为有效的手段之一。
在一次设备故障处理过程中，在完全排除负载侧和电机本身的原因外，变频器上显示的故障代码仍未能消除，设备系统不能正常启动。设备点检人员果断采取恢复原厂值设定的方法，消除了故障，确保了系统正常启动。
总之，在调试过程中，变频器的参数设置顺序大致如前文所示。需要注意的是“系统参数设置”完成后，装置自动计算出电机模型、电机辨识、电机空载测量、调节器优化等参数，并存储起来。在其后的参数设置过程中，需避免这些参数不被更改，以便使高炉水渣转鼓变频调速系统保持控制的最优化。
结束语
本项目的关键技术与创新点在于通过将变频器通用原理与高炉水渣具体操作实践的结合，通过设置合适的参数，寻找出最佳的速度配比，使转鼓系统故障率达到最低的可控范围，确保了高炉水渣生产的连续性和稳定性。
参考文献
[1]SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVERS矢量控制书本型变频器使用说明书 西门子电气传动有限公司 2007年10月.
[2]SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVERS矢量控制使用大全 西门子电气传动有限公司2007年1月.
[3]陈伯时，陈敏逊.交流调速系统(第2版).北京：机械工业出版社，2005. 4.
[4]《交流变频调速技术》.北京航空航天大学出版社. 2012.7.1.
[5]《变频技术原理与应用》（第3版）.机械工业出版社. 2015.5.9.
论文作者:宋玉泉,王超,刘长宝,周超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/17
标签：变频器论文; 高炉论文; 故障论文; 电机论文; 变频调速论文; 转鼓论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第21期论文;