濟鋼120t轉爐傾動裝置交流變頻調速系統開發與應用

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隨著交流變頻控制技術的不斷發展，交流傳動系統得到了廣泛應用，并逐步取代直流傳動系統。特別是在120t轉爐傾動裝置傳動系統中，該級別轉爐的傾動裝置，國內外一直采用直流電動機傳動控制系統。濟鋼120t轉爐傾動裝置首次采用交流變頻傳動系統并取得成功。為120t及以上級別轉爐傾動傳動交流化提供了寶貴經驗。為提高煉鋼自動化水平,降低生產維護成本奠定了基礎。
2 轉爐傾動工藝設備概況
2.1 工藝設備結構
濟鋼120t轉爐爐殼為全焊接式固定爐底結構，轉爐托圈為焊接箱形結構,其內通循環水冷卻，轉爐爐殼與托圈的連接,采用三點支承方式，此結構既能有效地在360º范圍內支承爐殼又可適應爐殼的熱膨脹。傾動裝置采用全懸掛扭力桿平衡型式。由以下幾部分組成:驅動電動機、一次減速機、二次減速機、扭力桿平衡裝置和潤滑裝置等。扭力桿平衡裝置是平衡轉爐傾動時引起懸掛減速機(二次減速機)殼體旋轉的旋轉力矩平衡裝置，通過扭力桿扭轉來吸收扭矩并將扭矩轉化為垂直的拉力和壓力，通過扭力桿軸的固定軸承座和浮動軸承座傳遞到基礎上,由于拉力和壓力使扭力桿形成相反的扭矩,從而導致產生了吸收傾動力矩的效果。
轉爐傾動采用全正力矩方式,即轉爐傾動到任一角度時都保證是正力矩，確保轉爐在360º回轉過程中都是正力矩,事故斷電時,轉爐能夠以自身重力自動返回垂直位置,從而排除翻爐潑鋼事故的發生。轉爐傾動驅動系統主要工藝設備參數:
轉爐容量：125t 最大：135t
最大傾動力矩：300T.m
轉爐折算到電動機軸上的最大轉動慣量：675kg.m2
機械齒輪速比：523
額定轉矩：1700N.m
最大力矩倍數：Mcr/Me = 2.9
傾動速度： 0.13—1.3 r/min
傾動角度： 0—360˚
加速時間：4S
變頻電動機：4臺 132KW YZP355S-8 AC380V 735r/min
電動機冷卻方式：強迫風冷
傾動電動機附編碼器： 1024P/R DC24V
傾動位置接近開關：4個
傾動裝置制動器：YTD-2000/60
制動器電動機：4臺0.55KW AC380V
轉爐托圈耳軸端部編碼器: 3600P/R DC24V
2.2工藝控制要求
120t轉爐傾動機械設備采用4臺交流變頻電動機驅動，4臺電動機采用4點嚙合全懸掛形式，通過扭力桿裝置進行力矩平衡。
轉爐傾動控制系統的基本要求為:
(1)4臺電動機同步啟動、制動及同步運行,根據要求轉爐可以在0.13～1.3r/min之間進行傾動速度調節,轉爐可以做±360°旋轉。轉爐傾動時4臺電動機負載應相同。
(2)當一臺電動機發生故障,而轉爐正處于吹煉狀態,則剩余3臺電動機降速運行維持該爐鋼煉完,此時轉爐速度控制在0.14～0.8r/min。
(3)當轉爐正在出鋼、出渣時,交流電源系統發生停電故障,此時利用UPS電源將4臺制動器打開,轉爐依靠自重復位, 轉爐處于安全位置。
(4)當轉爐出現塌爐等事故時,傾動機械的機電設備能短時過載,轉爐以0.13r/min速度旋轉,傾動轉爐倒出爐內裝盛物,然后進行事故處理。
(5)轉爐為全正力矩設計,即在整個工作傾動角度內由0°～士180°方向傾動均為正力矩。
(6)電力系統應能記憶煉上一爐鋼時,轉爐轉動0～180°的電動機參數,如電壓、電流轉矩等,本爐次轉爐冶煉時,應將電動機當前參數與上一爐鋼轉爐轉動時的電動機參數進行對比,如果誤差超過10%則報警,操作工人應立即檢查設備是否故障。
(7)為防止電動機突然啟動對設備的沖擊,轉爐開始傾動時電動機轉速應從零開始逐漸加速,從零到正常速度的加速時間是4S。
(8)由于制動器制動力矩較大,為了防止制動時對設備的沖擊,轉爐制動時應先通過能耗制動將電動機減速,當轉爐傾動速度接近零時,制動器失電制動,制動時間為4S。
(9)在現場操作臺和CRT上設置故障報警燈,顯示轉爐稀油潤滑系統是否正常,稀油站的故障信號包括油位低、油壓低及油溫高,三種故障信號合成一個"給油異常"信號,當此信號燈亮時,操作工人應立即檢查及排除稀油站故障。
(10)轉爐在零位時如果電動機的驅動力矩大于700Nm,則報警,操作工人應及時檢查制動器是否出現故障。
(11)如果電動機最大驅動力矩大于1800Nm10秒以上則報警,此時表示電動機超負荷工作,檢查機械系統,有故障立即排除。
(12)轉爐正常操作時,電動機驅動力矩不得大于2290Nm。
(13)轉爐傾動時必需選擇3臺以上電動機工作才能操作,如果選擇2臺及以下時則報警。