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转炉倾动过程中的变频控制 |
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转炉倾动过程中的变频控制
摘要
在钢铁企业的冶炼生产中，变频器在我们的电气自动化系统里面处于非常重要的组成部分。变频技术是一门综合性的技术，它建立在控制技术、电力电子技术、微电子技术和计算机技术的基础之上，并随着这些基础技术的发展而不断得到发展。随着科学技术和控制理论的发展，变频驱动控制技术也得到了显著发展。
本文主要介绍了变频器的相关知识，还根据现场的实际应用讲述了精炼转炉的变频控制的电机速度控制以及速度闭环和通讯控制方式等内容。
通过变频器在转炉倾动的应用的学习将有利于提高此类设备在生产过程中的维护、检修的效率和质量。
关键词: 变频器 精炼转炉 速度闭环 通讯
一 变频控制技术的发展历史和优势
交流电动机拖动诞生于19世纪，距今已有100多年的历史，并已成为动力机械的主要驱动装置。但是，由于技术上的原因，在很长的时期内，交流电动机一直采用不变速的拖动。随着科学技术和控制理论的发展，变频控制的交流电动机得到了极大的发展。其变频控制性能不断得到提高，广泛应用于现代工农业生产中。
变频调速控制技术是利用电动机的同步转速随频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速控制的交流拖动系统有许多优点：
(1)节能；(2)容易实现对现有电动机的调速控制，可以实现大范围内的高效连续调速控制；(3)容易实现电动机的正反转切换，可以进行高频度的起停运转，可以进行电气制动，可以对电动机进行高速驱动，可用适应各种工作环境，可以用一台变频器对多台电动机进行调速控制；(4)电源功率因数大，所需电源容量小，可以组成高性能的控制系统等等。
二 变频器的基本结构及工作原理
2.1 变频器的基本构成及作用
变频器基本由整流电路、直流中间电路、逆变电路、控制电路四部分组成。
输入 输出
变频器的主要作用是对电网的交流电源进行整流后给逆变电路和控制电路提供所需要的直流电源。
直流中间电路的作用是对整流电路的输出进行平滑，以保证逆变电路和控制电源能够得到质量较高的直流电源。
逆变电路是变频器最主要的部分之一。它的主要作用是在控制电路的控制下将直流中间电路输出的直流电压（电流）转换为具有所需频率的交流电压（电流）。
变频器的控制电路包括主控制电路、信号检测电路、门极基极驱动电路、外部接口电路以及保护电路等几个部分，也是变频器的核心部分。
2.2 变频器的工作原理
变频调速是利用电动机的同步转速随频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。
变频器的工作原理可以分为V/ƒ控制方式、转差频率控制方式和矢量控制方式三种。
V/ƒ控制变频器：V/ƒ控制是一种比较简单的控制方式。它的基本特点是对变频器输出的电压和频率同时进行控制，通过使V/ƒ（电压和频率的比）的值保持一定而得到所需的转矩特性。
转差频率控制方式是对V/ƒ控制的一种改进。在采用这种控制方式的变频器中，电动机的实际速度由安装在电动机上的速度传感器和变频器控制电路得到，而变频器的输出频率则由电动机的实际转速与所需转差频率的和被自动设定，从而达到在进行调速控制的同时控制电动机输出转矩的目的。
矢量控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流）并分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，这种控制方式被称为矢量控制方式。
随着变频技术的日益向前发展，矢量控制的变频器得到了极大的发展，并且广泛应用于企业的生产当中。
三 转炉倾动中的变频控制
精炼转炉是炼钢冶炼工艺的重要环节，转炉的倾动控制是转炉系统控制的核心，是关系产品质量和生产安全的关键环节。炼钢工序的转炉全悬挂在拖圈驱动侧耳轴上，采用双电机驱动，每一台电机分别通过一套变频器来进行控制。在正常的生产和冶炼过程中，主要采用双变频双电机运行，而在事故情况下，满足单变频单电机的运行功能。每一台电机都是通过VVVF变频器进行控制。每一个VVVF控制安装有一个内部的电流调节环和外部的速度调节器。在正常情况下两台电机的操作仅有一个速度调节是主调节，第二个为从属。驱动1被选择为默认的主调节器，一旦出现故障驱动2调节器将变成主调节器。
为了满足生产冶炼的需要，转炉可以进行360度的旋转倾动，它在冶炼模式下的控制位置主要有：
1）加料位置。转炉的加料位置也就是向转炉内注入铁水或废钢的位置。目前使用控制位置在40度-50度之间，在这个阶段的倾动可以是手动方式，也即是操作人员可以根据铁水包或废钢斗的位置进行手动倾动到合适的兑铁或兑料的位置。
2）手动测温取样位置。在操作人员兑完铁水后，操作人员通过手动倾动到78度－85度之间，进行测温< |
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