摘要：工业化生产过程中经常使用150吨转炉，其也是机械制造业、塑料加工业、化工业等生产过程中的必备设备。我国炼钢行业发展趋势开始向转炉自动化反向改进，只能设备的安装和使用作为转炉系统的基础，将炼钢调度平台建设的具有更高可操作性。本篇文章对150吨倾动防点头自动化控制技术进行研究。
关键词：150吨；倾动防点头；自动化；控制技术
150吨转炉为机械制造业、塑料加工业、化工业等生产过程的必备设备，在工业化生产过程中经常使用。随着工业化水平的不断发展，生产加工企业对转炉控制性能提出了越来越高的高俅，技术研发的重点就是提高转炉内部结构改造重视程度。150吨转炉中倾动系统作为重要组成部分，在使用过程中经常会出现“点头”现象，对整个转炉设备的运行状态产生了直接影响。本篇文章对150吨转炉倾动系统点头的危害性进行分析，并提出了自动化技术控制防点头的有效手段。
一、转炉倾动传统系统简介
1.转炉倾斜角度根据工艺要求为-360-360度。根据正力矩设计标准，转炉耳轴部位偏向于炉口也就是炉子耳轴下半部分要比上半部分重，能保证在转炉倾动电气控制系统出现损坏或者是抱闸失灵的状态下能依附在炉体自身重量的正力矩能保证炉口恢复原位，防止出现倒炉事故。但是在出钢、出渣过程中很有可能会出现负力矩现象。当炉体处于正力矩状态时，电动机在运行状态；而当炉体处于负力矩状态时，电动机则还原到制动状态。
2将变频控制应用在转炉倾动电动机中，1拖应用于40吨转炉，4拖应用于150吨转炉，采用1台为主3台为辅的方式，直接力矩控制作为控制方式。主变频器接受由PLC系统速度命令通过变频器之间的CONTROLNET网络向从变频器的运转速度，转矩以及正反转指令，转矩作为从变频器的工作模式，其主要工作就是主动实现主变频器的速度、转矩跟踪和转矩分配工作。
二、倾动电动机级变频器的选用
4台倾动电机：YZP355M-6/200KW
4台倾动变频器：AB PowerFLex 700S
4台倾动制动器：制动器为ED201/6
1.交流电动机。电动机应该具备足够大的功率，Pe-ac≥1.2Pe-dc 交流电动机额定功率为Pe-ac；直流电动机额定功率为Pe-dc；电动机应具备充足的过力矩能力，Mmax=0.75Mcr≥1.2Mjmax,应该选择Mcr为2.8~3.0Mn的电动机，才能躲开转速颠覆区。变频、带强迫冷却风机为电动机的两种型式。
2.变频传动装置。变频传动装置应该选择矢量变换型并且具有低频力矩补偿功能的。变频传动装置应该具备电动机励磁预置特殊功能，还要具备强啊的过载鞥努力，以此来满足Ivfmax≥2Ide,1min。四象限运行指的是变频器能在正向出力、正向制动、反向出力、反向制动的四种工作状态下运行。
变频传动装置制动方式：为了适应转炉在工作区间内力矩波动大的情况下，实现均匀加减速，充分克服机械设备的扭力振动，促进转炉停车的稳定性能，从理论上来说最理想的就是应用回馈制动方式，但是考虑到变频装置回馈制动单元过程中长期处在频繁运行状态，非常容易出现逆变颠覆的现象，导致系统停止运行。因此，传统的能耗制动方式可以保证变频装置系统在可靠、稳定状态下运行。
三、倾动系统点头的危害
转炉控制系统中，转炉速度、转矩控制精准度等标准决定倾动系统状态。在实际使用交流变频技术过程中会发现存在如非线性、转速低等非常明显的缺点，这些都是造成炉体点头并下滑的主要因素。150吨转炉一旦出现点头或者是下滑现象，不仅会降低炼钢生产标准，工作人员或者是设备安全也会造成威胁。
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四、分析导致点头及下滑现象的因素以及处理措施
1.机械系统力矩分配出现变化。由于转炉耳轴、悬挂装置等机械部分发生故障，机械力矩分配就会产生变化，原倾动正常运转时设定的变频数据因为不能适应改变之后的力矩分布，就会降低传动控制性能。在日常工作中经常进行定期检查和维修就能及时发现此类故障并完善处理。
2.炉口出粘连又多又厚的钢渣或者是炉底砖侵蚀太严重，都有可能对炉体正力矩设计的工艺边界造成破坏。出现这种故障的几率比较大，导致倾动点头或者是下滑的主要因素在炉体使用后期。对150吨转炉炉体内部状态进行定期检测，并通过炮车来清理炉口以及钢口处粘连的钢渣，可以有效降低事故的发生概率。
3.变频装置容量不足。由于对转炉炉体的动态响应标准要求比较高，而且其属于大惯性力矩重载启动，因此一定要选择具备大容量的传动驱动系统，也就是采用大马拉小车的工作方式。变频器要考虑大两级的系列产品。如果传动装置容量布局容量不足，就无法保证动态性能因此就会导致转炉炉体出现点头和下滑的现象。4台倾动电机：YZP355M-6/200KW，4台倾动变频器：AB PowerFLex 700S，4台倾动制动器：制动器为ED201/6完全适用于150吨的设备正常运转。
4.抱闸控制设计缺陷。抱闸控制思路普遍应用于倾动制动设计中，也就是指当变频器给定频率≥5赫兹时，抱闸就会处于打开状态。抱闸在变频器转矩大于一定数值时也会处于打开状态。但是这种控制方式也存在一定的缺陷，转炉启动前期，抱闸还处于封闭状态，而变频器已经开始向电动机输出转动频率，由于抱闸还处在封闭状态，电动机和炉体也处于停滞状态，电动机电流和转矩在封闭运行的状态下就会快速上升，1-5毫秒的时间抱闸就能达到开启值，力矩和电流在抱闸开启的瞬间就会消失或者是大幅度降低，高定频率会使电机出现紧急加速，驱动力矩在减小，最终关闭抱闸，而电动机依然在接受变频器的输出频率，电流和转矩速度在抱闸后会再次快速提升，抱闸开启。抱闸间断性的快速开端是造成倾动点头、下滑甚至是倒炉事故发生的主要因素。采用控制抱闸和时间、静态力矩装置相结合的方式，可以有效避免上述问题。在上一炉产生倾动动作结束之后，使变频器保持在工作状态，只是将传动装置的速度清零，维持炉体在零转速的状态下处于动态静止状态，与此同时，变频器依然会属于一个力矩抵抗炉体的反向力矩，并使两者保持动态平衡状态，也就是所说的动态力矩。当运行中惠玲传送到下次传动装置是，炉体倾动的起始状态处于零反抗力矩开启，启动过程非常顺利。同时，控制抱闸运行的命令会在发出300ms后启动，此时传动力矩具备了充足的时间来创建驱动力矩，保证炉体在平稳状态下正式启动。当然，抱闸在延长打开时间的过程中要经过多重、认真仔细的探索和分析。150吨转炉使用的AB PowerFLex 700S变频器申请了专利、FORCETM磁通矢量控制技术，其还具备加速度闭环控制，能保证负载从始至终处于受控状态。POWERFLEX700S还具备EORQPROVETM力矩校验功能，倾动停止后EORQPROVETM能保证机械抱闸对负载进行可靠控制，当机械抱闸收到运行指令开启是变频器能对负载进行有效控制：TORQPROVETM AND FORCE TECHNOLOGYTM可以帮助人们消除对V/F标量型、传统矢量型变频器在控制抱闸宝成中产生的不稳定因素的担心，并且还能解决倾动在大于90度时的力矩控制的关键问题。
4套变频器调速装置一拖一驱动组成150吨转炉的4台交流电动机，1套AB PLC组成了倾动本体系统的自动化控制系统。变频器主机可以随意选择，当一台变频器发生故障的时候，可以将切除故障变频器，其它三台还可以继续工作，以此来保证设备在安全状态下运行。4台AB PowerFlex700S变频器，4台ED201/6制动器。
结束语
为了防止转炉运行过程中出现点头现象对其造成的不良影响，应将自动化控制技术作为其技术支撑点，为了给员操作，设备运行以及工艺调整等提供优越的操控环境，就要创建一个更加先进的转炉倾动控制平台。
参考文献
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论文作者:苗新亮
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年2月下
论文发表时间:2018/8/9
标签：转炉论文; 力矩论文; 变频器论文; 电动机论文; 转矩论文; 状态论文; 装置论文; 《新材料.新装饰》2018年2月下论文;