1引言
隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的宏觀調(diào)控，早日實現(xiàn)公司‘保二爭三’的發(fā)展目標；煉鐵廠1#高爐已于08年2月13日停爐，進行全面改建，但是從02年改造后的主卷揚電器系統(tǒng)較以前運行穩(wěn)定、設備故障率低、易于維護；充分體現(xiàn)了plc、變頻器等電力電子技術的優(yōu)越性。本文將以改造后的電器情況做一簡單介紹，將智能主令與變頻器在高爐卷揚的應用與大家共同磋商，便于各兄弟單位的同行在技術改造中做一借鑒；由于水平有限，加之時間倉促，難免有疏忽和不妥之處，懇請大家批評指正。
高爐卷揚是高爐上料系統(tǒng)的心臟，在整個系統(tǒng)及工藝流程中起著至關重要的作用，高爐冶煉原料必須通過卷揚小車輸送到爐頂，它的運行是否正常直接影響高爐爐況及鐵水的產(chǎn)量和質(zhì)量。智能主令是一種新型主令控制器，它采用先進的西門子控制技術從本質(zhì)上改變了舊式主令的工作原理，是新的自動化控制產(chǎn)品；變頻器是由電力電子﹑自動化控制﹑計算機等多個學科技術相結(jié)合的用于對交流異步電動機進行調(diào)速控制的電氣裝置，具有系統(tǒng)簡單﹑使用可靠﹑調(diào)節(jié)方便﹑易維護﹑高效節(jié)能的優(yōu)點。
2原系統(tǒng)故障率高的分析
煉鐵廠1#高爐以前使用傳統(tǒng)的lk系列機械式有觸點主令控制器，卷揚電機采用繞線式三相異頻電動機在轉(zhuǎn)子回路中串電阻的方法進行調(diào)速，主電路用雙向可控硅反并聯(lián)實現(xiàn)開關控制。主令故障率高：機械部分長期在惡劣環(huán)境不運行造成損壞使接點斷開或閉合，造成事故；主令靠凸輪運動而定位，調(diào)節(jié)凸輪時的小小偏差將造成料車大距離的位移，容易人為失誤造成事故；運行不平穩(wěn)：負載轉(zhuǎn)矩變化時轉(zhuǎn)速明顯變化，電動機啟動過程中逐級切除轉(zhuǎn)子回路中的電阻器時，速度有跳躍感，容易發(fā)生機械故障和燒損可控硅；操作人員失誤成事故：起空車，裝料過多，忘記轉(zhuǎn)換焦、混、礦萬轉(zhuǎn)開關都將可能造成惡性事故。
3工作原理概述
1#高爐卷揚上料系統(tǒng)采用兩個料車交替上料的方式，兩部料車（分別為南車，北車）通過鋼絲繩連接到一個滾筒上，拉料時重車上與空車下同時進行，空車重量相當于一個平衡錘，平衡了重車的皮重，相當于料車拖動物料凈重上升，節(jié)省了拖動電機的功率，電機運行時，總有一個重車上行，沒有空行程，提高了工作效率。按照生產(chǎn)工藝要求，卷揚料車開始運行時應由慢逐漸變快，即將到達預定位置時再由快逐漸變慢，停車時，爐頂?shù)牧宪囃瓿傻沽瞎ぷ?，此時，坑底的料車將已稱量好并按料制安排的原燃料裝入，然后按動啟車按鈕，料車由慢——快——慢的規(guī)律上升（另一料車為下降），這樣周而復始完成上料工作，卷揚料車啟動由人工按鈕控制，運行中速度的變化及料車停止由智能主令將信號傳送給變頻器執(zhí)行。系統(tǒng)原理框圖如下：
4器件選用及原理
4．1智能主令
選用znlk—16j型主令控制器，它由可編程序控制器s7—200，td200（西門子公司開發(fā)的專門與s7—200系列plc配套的一種文本顯示器，顯示s7—200允許的信息）及現(xiàn)場變送單元（旋轉(zhuǎn)編碼器）組成?，F(xiàn)場變送單元與卷揚機主軸相連接，編碼器產(chǎn)生一系列編碼并送到plc的輸入端，在plc內(nèi)部進行譯碼，累加等數(shù)學運算處理。同時與操作面板（td—200）中用戶給定的各種限量數(shù)值相比較，在設定的位置發(fā)出相應的控制信號給被控設備的控制系統(tǒng)，使被控設備正確動作，即通過檢測電子電路產(chǎn)生的絕對編碼信號實現(xiàn)對現(xiàn)場料車位置的檢測，然后由plc產(chǎn)生不同的控制信號（如調(diào)速，停車等）控制變頻器拖動卷揚機運行，形成位置閉環(huán)控制，具有運行可靠，響應速度快，分辨率高，調(diào)整方便的特點，系統(tǒng)原理框圖如下：
電器原理圖如下：
主令接線圖
4．2變頻器
采用富士frn110g11s—4cx型變頻器，該變頻器抗干能力強，采用主電路器件的集成化技術一改過去電路的復雜走線方式，采用特殊設計的模塊結(jié)構(gòu)，將變頻器的輸入輸出直接接入模塊，擯棄了多余的連接母線，故障率大大降低。為了改善變頻器輸入的功率因素，選配了直流電抗器；同時還選配了相應的制動單元及制動電阻，使料車減速或停車時，變頻器直流回路的泵升電壓保持在允許范圍內(nèi)。變頻器接線圖如下：
4.3 電動機
采用原系統(tǒng)已有的yzr315m—890kw繞線式異步電動機，將繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子短路，去掉電刷和電阻器，轉(zhuǎn)子內(nèi)阻較小，形成高效的鼠籠異步電動機。但在使用過程中也存在弊?。?br> （1）電機易發(fā)熱，由于繞線式電動機轉(zhuǎn)子滑環(huán)短接，啟動電流不能從二次釋放，會造成電機電流增大，溫升高，燒毀的幾率較大。
（2）電機轉(zhuǎn)矩變小，在負荷不變的情況下，短接滑環(huán)的繞線電機，會出現(xiàn)啟動困難，堵轉(zhuǎn)，跳閘等現(xiàn)象，不能滿足負荷要求，電機銘牌功率應降一檔使用。
5電器原理
下圖畫出了卷揚控制電路的基本工作部分，運行信號燈及與其它設備的聯(lián)鎖電路略。
抱閘電路：
卷揚料車是位能負載，在原來傳統(tǒng)控制電路中，制動抱閘電源直接取自卷揚電機定子繞組，即電動機得電產(chǎn)生轉(zhuǎn)距后抱閘得電打開，若電動機失電，則抱閘隨之失電制動，但在使用變頻器時，電動機定子繞組的頻率與電壓是變化的，而通常使用的抱閘是按電網(wǎng)電壓和頻率設計的，因此抱閘電源必須取自變頻輸入端并且單獨控制，使用變步器的y5a、y5c繼電器輸出常開觸頭控制接觸器，從而使自動抱閘在變頻器工作時打開，變頻器停止運行時制動。
6技術參數(shù)
6．1智能主令系統(tǒng)設置信息表
下表各數(shù)值是原點位置的參考點，原點位置可以是任意位置，當原點對應的物理位置發(fā)生變化后各信息中所對應的物理位置將自動變化。料車從坑底到爐頂?shù)倪\行距離為42米，點數(shù)為1160，即每調(diào)節(jié)主令限位參數(shù)1個點，料車位置將會發(fā)生3.62cm的變化；考慮到慣性問題，超極限數(shù)值略大，此系統(tǒng)為2點。
功能鍵
序號
窗口信息內(nèi)容
信息注解
f1
1
當前位***
顯示當前位置（不可修改）
2
超極限：-2—1162
此區(qū)間內(nèi)接通（可修改）
f2
3
南車上限：1144
到此值斷開（可修改）
4
北車上限：14
到此值斷開（可修改）
f3
5
低速區(qū)：20—1140
此區(qū)間內(nèi)接通（可修改）
6
中速區(qū)：50—1110
此區(qū)間內(nèi)接通（可修改）
f4
7
高速區(qū)：80—1080
此區(qū)間內(nèi)接通（可修改）
f8
8
原點設定1
原點設定時將1改為0即可
6．2變頻器各控制端子的功能
cm——控制電路公共端；
fwd——正轉(zhuǎn)起停控制端，這里作南車上行控制；
rev——反轉(zhuǎn)起停控制端，這里作北車上行控制；
x1x2x3——低中高速度控制輸入端；
30b30c——變頻器故障報警輸出常閉點；
y5ay5c——繼電器輸出，接抱閘電路；
6結(jié)束語
通過五年來的實際使用情況，沒有因為卷揚電器故障給高爐造成過休慢風，與改造前經(jīng)常發(fā)生料車落道、料車沖頂、可控硅擊穿等惡性事故相比，系統(tǒng)可靠性高、操作簡單、維護方便為高爐穩(wěn)產(chǎn)提供了良好的設備運行環(huán)境，改善了工人的勞動強度，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益，在中小高爐及其它行業(yè)卷揚控制系統(tǒng)有良好的推廣應用價值。