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現在國內一些大型鋼廠使用鉗型吊在均熱爐上方吊裝冷熱鋼坯，溫度高、金屬粉塵多、負載重、震動大，因而對電控設備的要求高。我國現有的鉗型吊一般采用的是直流滑道串電阻調速，雖控制電路比較簡單，但是切換電阻由于高度頻繁的切換使開關故障率高，能耗大，且速度調節非平滑，運行不穩定。上世紀90年代諸多廠家曾采用直接可控硅控制對鉗型吊進行過技術改造，但均因為現場環境惡劣而達不到理想的效果。在對鉗型吊的設備進行了深入的研究的基礎上，我們對鉗型吊的的電氣設備進行了全數字智能控制改造試驗，運行到目前為止達到了預期的目的。該技術對鉗型吊的全部改造是切實可行的，通過對全國各大鋼鐵企業的調查，該技術在全國是首創，處于國內領先水平。 一、鉗型吊全數字改造方案 1、總體規劃 舞陽鋼鐵公司軋鋼廠鉗型吊原為6KV/170V通過固定整流成220V直流,引上滑道,再送往鉗型吊控制柜。各機構通過串接電阻分段調速，電機正反向及各段速度通過司機室的主令控制器驅動各段主接觸器及中繼來實現。該方法接觸器多，電阻多，且接觸器頻繁操作故障率高，能耗大，已經嚴重影響生產。全數字改造的整體思想是：在鉗型吊上直接安裝直流調速裝置，所有邏輯控制由PLC完成。具體總規劃如下： （1）、將整流變壓器更換為6KV/380V整流變壓器，容量通過計算采用1000KVA，與原相同用兩臺一用一備。 （2）、滑道由原來的兩條增加一條為三條，通過控制柜內的總開關將三相380V電源送到控制柜母排。 （3）、取消原所有的接觸器，調速電阻，制動電阻。通過調節全數字直流調速裝置輸出電壓調速。 （4）、司機室的各機構的主令控制器開關信號全部直接送入PLC，再由PLC綜合編程通過PLC輸出點直接控制直流裝置。 （5）、主鉤設置緊急提升功能。當主鉤控制器故障或主電源斷電時，由司機室啟動緊急提升開關，緊急提升裝置將主鉤提起，緊急提升裝置由輔助滑電道供電。 （6）、裝在司機室的主令開關，各種功能開關保留原狀，將大車事故行走改為主鉤緊急提升。其余開關全部進PLC。 2、數字直流調速裝置的選型 由于鉗型吊在均熱爐上方吊裝冷熱鋼坯，溫度高、金屬粉塵大、負載重、震動大。因而對電控設備的要求高，我們選用了英國Control Techniques （簡稱CT）公司的MENTOR II全數字直流調速裝置，它采用微處理器核心，操作指令及運行參數可由面板或串型口輸入，設定及修改，并受三級保密字保護，所有模擬輸入及大多數數字量輸入用戶可自編程。串行口采用RS485，易于多機聯網，與上位機及其它設備形成自動化網絡，還提供各種選件加強系統功能，如帶自動弱磁的磁場控制模塊，用于恒功率應用時的弱磁控制，有BASIC語言編程的單片機處理模塊及智能多文字用戶接口等，結構緊湊，可靠性高。 這里選用的是英國Control Techniques公司的全數字式直流電機驅動器M550R，輸出電流范圍25A～1850A。其分單象和四象限兩種配置。單向驅動器僅能實現正向運行，四象限驅動器是完全可逆的。這兩種配置的驅動器均能對電機的速度和轉矩進行全面控制，四象限驅動器可對正反向運行進行全面控制。它的基本工作原理還是控制電樞的端電壓從而控制送入電機的電流，從而達到調速的目的。 3、PLC的選型 PLC在性能上比繼電控制邏輯優異，PLC可靠性高,抗干擾能力強，在硬件和軟件兩個方面還采用可屏蔽、濾波、隔離、故障診斷和自動恢復等措施，其平均無故障時間達到（3～5） ×104 h 以上;PLC編程直觀、簡單，采用了一種面向控制過程的梯形圖語言;PLC適應性好，它是通過程序實現控制的。 在本設計方案中，采用三菱微型可編程控制器—FX2N-128MR。 二、控制方法 由于鉗型吊的工作部件比較復雜，包括主鉤、副鉤、大車、小車、夾鉗回轉及開閉等，對這些電機都要求有4級速度變換和正反向切換。現在以主鉤系統為例，說明實現上述要求的控制方法。 圖1是直流調速裝置Mentor II的速度給定選擇圖，圖1中，01.17 為速度給定1; 01.18 為速度給定2; 01.19 為速度給定3;01.20為 速度給定4（4個給定速度在Mentor II菜單上設定）;01.12為正反向選擇。 圖1：Mentor II的速度給定選擇圖 我們用PLC的輸出控制，如圖2所示 圖2：PLC的輸出控制 在圖2中， Y20為正反向切換，Y21、Y22為速度切換，其速度表如表1： 表1 主鉤速度表 圖2中的M26、M27、M28分別對應直流調速裝置MENTOR II的TB3-26、TB3-27、TB3-28接線端，而TB3-26、TB3-27、TB3-28分別對應數字量輸入端 08.16;08.17;08.18，我們只要令08.16=01.12;08.17=01.14;08.18=01.15，就可以實現用PLC的輸出來控制電機的正反向和速度切換。 另外，當主鉤控制器故障或主電源斷電時，由司機室啟動緊急提升開關，緊急提升裝置將主鉤提起，緊急提升裝置由輔助滑電道供電。 三、變壓器的選擇 表2 舞陽鋼鐵公司軋鋼廠鉗型吊所用到的動力設備 一臺鉗型吊電機總容量Pe為565KW，由供電手冊查得軋鋼廠吊車需要系數為Kx=0.35， =0.5; =1.73，最大有功計算負荷P30為197.8kW，由此可得最大視在計算負荷S30為395.6kV﹒A，按2.5倍過載考慮我們選用1000kV﹒A的變壓器兩臺，一備一用。變壓器為整流變壓器6KV/380V。兩個高壓開關不變，變壓器安裝在原變壓器位置。 結論 經過近一年的設備運行，到目前為止達到了預期的目的。本系統為數字系統;硬件結構簡單;性能穩定;抗高溫、抗粉塵、抗震動;平滑調節運行穩定;基于該技術所研制的設備正在申請國家專利。 本文作者創新點：該系統節約能源;提高作業率。其直接經濟效益可觀，該技術不僅可以在全國鉗型吊上應用，還可以推廣至其他大型吊車，其市場前景十分廣闊。 |
