（宝钢集团八钢公司炼铁分公司 新疆乌鲁木齐 830022）
摘要：本文详细介绍了采用全数字交流变频矢量控制系统实现八钢1#COREX炉竖炉炉顶机械探尺自动控制系统的思路和方法，给出了系统的硬件设计。使用结果表明该系统运行稳定、可靠，可以很准确地测量竖炉料面。
关键词：COREX炉竖炉探尺；全数字交流变频矢量控制
Mechanical sounding rod system at bayi steel 1 # COREX furnace shaft furnace top's application in practice
Abstract：This article introduces in detail the all-digital ac frequency conversion vector control system to realize the bayi steel 1#COREX furnace mechanical sounding rod shaft furnace automatic control system of thought and method，the hardware design of the system is introduced. Use results show that the system runs stable and reliable，and can accurately measure the vertical furnace charge.
Keywords：COREX furnace shaft furnace Rod；Digital AC variable frequency vector control
1 概述
八钢1#COREX炉竖炉炉顶上料原设计是由炉顶的2个放射性料位计控制信号来实现自动放料，为了满足工艺需求灵活定料线和增加调控竖炉路况的手段，现将竖炉炉顶的2个放射性料位计取消，增设两个机械探尺。探尺控制系统采用交流变频控制方案，选用西门子矢量控制的电压源型变频器6SE70系列来实现。竖炉探尺选型依据与原则如下：1）探尺系统采用交流变频电机传动。电机功率：2.2kW /380V/ 930转/分。 2）提尺与放尺的速度参数：减速机速比56，卷筒直径652mm。正常运行时，提尺速度0.5m/s，放尺速度0.25m/s。3）选用变频器为6SE7021-3EB61，3AC/ 380-480V/ 13.2A/ 5.5KW。由于探尺是位能性负载，其下放的动能不能通过变频器回馈给交流电源，需要外加制动电阻和制动单元消耗能量。同时为满足较高的转速精度和良好的动态品质，以及调速范围宽广和低转速时保持一定精度的提升力矩，需要1台增量编码器，其每转具有1024个脉冲以构成速度闭环控制系统。
2 COREX炉竖炉探尺工艺流程
COREX炉竖炉探尺是用来检测竖炉内矿石与焦碳等物料的料面，供冶炼操作人员以视觉观测炉内物料下放的情况，同时控制矿石与焦碳等物料向炉内的排放。当探尺检测炉内的物料下放到设定的料面时，探尺自动提升至待机位，矿石与焦碳等物料依据工艺设定值向高炉炉内排放。物料排放完毕，探尺自待机位按设定的速度开始自动下放，下放到炉内物料的料面后，探尺被物料支撑，探尺速度减至为零，随后跟随物料下放，直到再次检测到炉内的物料下放到设定的料面时，探尺自动提升。如此循环往复，使探尺稳定在一个料面高度。
3 变频调速装置6SE70的主要功能
6SE70系列变频器是具有多种可供选择接线方式的设备：有将整流部分与逆变部分装于一体的变频器、用于变频器的制动电阻和制动单元、单独的整流单元、整流回馈单元和单独的逆变器。
制动运行的方式：对于不经常制动的设备可以选择变频器＋制动单元＋制动电阻的方式；对于经常制动的设备采用整流回馈单元向公共直流母线供电，再由直流母线向多台逆变器供电，对于不同时制动的逆变器可以在直流母线上交换能量，当制动功率大时从回馈单元向电网回馈能量；还可以将多台变频器的直流母线直接连接，形成公共直流母线，再接入制动单元与制动电阻，当制动功率大时由制动电阻消耗能量。
6SE70系列变频器具有多种控制方式：可以设定为VVVF控制、开环矢量控制、闭环矢量控制中的一种。闭环矢量控制的性能最好，但必须接入测速装置；当变频器或逆变器给多台电机并联供电时，只能采用VVVF方式。
6SE70系列变频器的所有设备均有故障自诊断功能。6SE70装置本身提供了多种可靠有效的故障保护措施。同时也提供了简单实用的故障查询手段，装置可以记录同时发生的多个故障（最多达8个），并可以保存最近8次所发生过的故障代码。
装置的参数可以通过多种方式进行存取：1）简易操作面板PMU或舒适型操作面板OP1S；2）使用 PROFIBUS-DP协议的通讯板CBP；3）DriverMonitor调试软件。
4 COREX炉竖炉探尺矢量变频控制原理
变频器应工作在矢量控制方式下以便于力矩控制，要求在变频电机轴端安装增量码盘作为速度检测元件。减速机轴端接多圈绝对值码盘，信号经通讯总线进PLC，由PLC读出探尺的高度，作为检测值及探尺的操作信号。变频器接受PLC的信号：PLC给变频器提尺信号、放尺信号；变频器给PLC准备好信号及故障信号。变频器与PLC间的这些开关量信号由点对点方式连接。
当要求探尺下放时，由PLC送出放尺信号，由变频器系统实现自动放尺并保持下放速度不超过限制值，在探尺降落到料面时保持电机仍有一定提尺力矩，使探尺保持直立姿势。探尺下放的动能由制动电阻和制动单元消耗掉。
当要求探尺提升时，由PLC送出提尺信号，由变频器系统实现自动提尺并保持提升速度不超过限制值。当PLC检测到探尺在顶部时，由变频器系统实现自动停车并投入抱闸。其控制原理简图见图1：
图1 探尺控制系统电气原理简图
5 结束语
八钢1#COREX炉竖炉机械探尺采用一种新型的全数字交流变频矢量控制系统，该系统可以很方便地实现竖炉探尺的提升与下降。系统完全满足工艺要求，运行稳定可靠。
参考文献：
[1]马小亮，大功率交----交变频调速及矢量控制技术[M]，北京，机械工业出版社，1999
作者简介：倪永彪，男，工学学士，电气工程师，从事一般技术及管理，乌鲁木齐宝钢集团八钢公司炼铁分公司第一炼铁分厂。
论文作者:倪永彪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/1
标签：变频器论文; 矢量论文; 物料论文; 炉顶论文; 信号论文; 速度论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第22期论文;