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　　摘要：介紹ABB公司ACS800變頻器直接轉(zhuǎn)矩（DTC）功能在萊鋼轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)控制及氧槍控制上的應(yīng)用及多傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定。
　　
　　概述
　　
　　煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝較復(fù)雜，檢測(cè)參數(shù)多，設(shè)備動(dòng)作頻繁。工藝參數(shù)檢測(cè)準(zhǔn)確與否、自動(dòng)控制水平高低，直接關(guān)系到鋼水質(zhì)量與產(chǎn)量高低。為此，必須有一套檢測(cè)準(zhǔn)確及時(shí)、自動(dòng)控制水平較高的控制系統(tǒng)，才能穩(wěn)定生產(chǎn)，滿足企業(yè)生存與發(fā)展需求。
　　
　　1、轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)負(fù)載特點(diǎn)
　　
　　目前煉鋼方法主要有3種，即平爐煉鋼法、轉(zhuǎn)爐煉鋼法、電爐煉鋼法。大部分采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，其*性是有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。
　　
　　氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼主要設(shè)備有：原料供應(yīng)設(shè)備，包括鐵水廢鋼、散狀材料及鐵合金等供應(yīng)；轉(zhuǎn)爐主體設(shè)備，由爐體、爐體支承裝置和爐體傾動(dòng)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)等組成；吹氧裝置，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，用氧量大，要求
　　
　　供氧及時(shí)，氧壓穩(wěn)定，安全可靠，必須有一套完善設(shè)備來(lái)保證向轉(zhuǎn)爐供氧；煙氣凈化處理設(shè)備；爐渣處理設(shè)備，爐外精煉設(shè)備，鑄錠設(shè)備。
　　
　　工藝要求轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度為±360°。轉(zhuǎn)爐爐子耳軸下部比上部高，下部比上部重，按正力矩設(shè)計(jì)。當(dāng)轉(zhuǎn)爐電控系統(tǒng)失靈或抱閘力不夠時(shí)，依靠爐體本身正力矩來(lái)確保爐口向上，不發(fā)生倒鋼事故。
　　
　　轉(zhuǎn)爐正常工作時(shí)，需要傾倒鋼水，就由電動(dòng)機(jī)輸出正力矩，帶動(dòng)轉(zhuǎn)爐緩慢傾動(dòng)。倒完鋼水后，需要緩慢把爐體回歸正位。
　　
　　2、轉(zhuǎn)爐對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有很高要求：
　　
　?。?）機(jī)械傾動(dòng)轉(zhuǎn)爐能連續(xù)回轉(zhuǎn)360°，能準(zhǔn)確停止任意位置上，還應(yīng)具有調(diào)速性能。其傾動(dòng)位置要求能與氧槍、盛鋼桶車(chē)及煙罩等相關(guān)設(shè)備聯(lián)鎖。
　　
　?。?）運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，必須有zui大安全可靠性，電氣或機(jī)械中某一部分發(fā)生故障時(shí)，傾動(dòng)機(jī)械應(yīng)有能力繼續(xù)進(jìn)行短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)、維持到煉鋼一爐結(jié)束。傾動(dòng)機(jī)械發(fā)生無(wú)法控制事故時(shí)，爐子會(huì)自動(dòng)傾翻發(fā)生“倒鋼”事故。
　　
　?。?）傾動(dòng)機(jī)械應(yīng)有良好柔性性能，以緩沖沖擊負(fù)荷和由啟動(dòng)、制動(dòng)產(chǎn)生的扭振。
　　
　　3、變頻器在轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)的配置
　　
　　根據(jù)轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)和氧槍控制系統(tǒng)的特點(diǎn),選用了ABB公司的ACS800系列DTC（直接轉(zhuǎn)矩控制）變頻器。
　　
　　ABBACS800系列變頻器將DTC技術(shù)和模糊控制理論合二為一,構(gòu)成高性能、低成本的變頻器調(diào)速產(chǎn)品,并且性能大大優(yōu)于矢量控制變頻器。
　　
　　在DTC中,定子磁通和轉(zhuǎn)矩被作為主要的控制變量。高速數(shù)字信號(hào)處理器與*的電機(jī)軟件模型相結(jié)合使電機(jī)的狀態(tài)以40000次/秒更新。由于電機(jī)狀態(tài)以及實(shí)際值和給定值的比較值被不斷地更新,逆變器的每一次開(kāi)關(guān)狀態(tài)都是單獨(dú)確定的。這意味著其傳動(dòng)系統(tǒng)可以產(chǎn)生*的開(kāi)關(guān)組合并對(duì)負(fù)載擾動(dòng)和瞬時(shí)掉電等動(dòng)態(tài)變化做出快速響應(yīng)。在DTC中不需要對(duì)電壓、頻率分別控制的PWM調(diào)制器，因此沒(méi)有固定的斬波頻率,在實(shí)際運(yùn)行中,不會(huì)產(chǎn)生其它變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)所發(fā)出的那種高頻噪聲,同時(shí)也降低了變頻器本身的功耗。
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置的進(jìn)線電抗器明顯地降低了進(jìn)線電源/穩(wěn)壓器的高次諧波含量,大大降低了變頻器的電磁輻射,同時(shí)保護(hù)整流二極管和濾波電容器免受來(lái)自電網(wǎng)的電壓、電流的沖擊。
　　
　　轉(zhuǎn)爐容量為100t,轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)電機(jī)為4臺(tái)90kW的變頻電機(jī),氧槍電機(jī)為2臺(tái)75kW的變頻電機(jī);上位控制系統(tǒng)采用西門(mén)子的s7-400系列PLC。
　　
　　4、傾動(dòng)和氧槍的控制情況
　　
　　4.1傾動(dòng)控制
　　
　　轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)由3~4臺(tái)電機(jī)完成,為了系統(tǒng)更可靠更穩(wěn)定地工作,幾臺(tái)電機(jī)要進(jìn)行負(fù)荷分配,確保所有的電機(jī)出力是一樣的。
　　
　　由于電機(jī)之間采用剛性連接,所以要求所有電機(jī)的速度要同步。電機(jī)間的傳動(dòng)系統(tǒng)采用主/從控制,變頻器之間用RDCO-03C光纖通信模塊進(jìn)行連接（如圖1所示）。在系統(tǒng)配置中,其中一臺(tái)變頻器作為主機(jī),作速度控制,從機(jī)跟隨主機(jī)的轉(zhuǎn)矩,同時(shí)從機(jī)打開(kāi)窗口功能，監(jiān)控主從機(jī)之間的速度差，當(dāng)超過(guò)限值時(shí)作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，防止機(jī)械跑偏，保證整個(gè)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，避免由于電機(jī)運(yùn)行不同步而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐“點(diǎn)頭、搖頭”現(xiàn)象。　　　　
　　每個(gè)變頻器可以在主/從之間切換,但是在同一時(shí)間只能有一臺(tái)作為主機(jī),主機(jī)通過(guò)光纖通信高速給從機(jī)發(fā)出控制命令,從機(jī)接收主機(jī)發(fā)出的啟動(dòng)、停止指令及轉(zhuǎn)矩的給定值進(jìn)行動(dòng)作。
　　
　　某臺(tái)從機(jī)出現(xiàn)故障,并不影響主機(jī)和其它從機(jī)的通信和動(dòng)作,可以繼續(xù)運(yùn)行,等到適當(dāng)時(shí)候進(jìn)行檢修;當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),從機(jī)由于接受不到主機(jī)的信號(hào)而停機(jī)并報(bào)故障,此時(shí)將其中一臺(tái)從機(jī)切換為主機(jī),故障主機(jī)切換為從機(jī),切換完成后,主機(jī)發(fā)出復(fù)位命令將信號(hào)同步后,從機(jī)故障信號(hào)消失,系統(tǒng)正常后,繼續(xù)運(yùn)行,等到適當(dāng)時(shí)候?qū)收显O(shè)備進(jìn)行檢修。
　　
　　主機(jī)正常而從機(jī)同時(shí)報(bào)故障,說(shuō)明通信出現(xiàn)了問(wèn)題。為了不影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行,此時(shí)將所有從機(jī)切換為主機(jī),即幾臺(tái)變頻器同時(shí)進(jìn)行速度控制,當(dāng)檢修條件具備時(shí)應(yīng)立即檢查通信問(wèn)題。
　　
　　需要注意的是檢修變頻器時(shí),如果需要其它變頻器繼續(xù)運(yùn)行,由于變頻器斷電后,光纖通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)斷開(kāi),所以其它變頻器不能進(jìn)行主/從控制,應(yīng)全部切換為主機(jī)才能繼續(xù)運(yùn)行。等檢修完后,再切換為主/從控制方式。
　　
　　如果進(jìn)行正常的主/從切換,從機(jī)會(huì)由于暫時(shí)得不到主機(jī)信號(hào)報(bào)故障,當(dāng)主/從機(jī)切換完成,給主機(jī)發(fā)出復(fù)位指令后,可以消除所有報(bào)警信號(hào)。
　　
　　傾動(dòng)電機(jī)變頻器選用ABBACS800系列變頻器，軟件采用提升軟件版本并帶有主從宏。由于要求每臺(tái)變頻器既具有主機(jī)的功能同時(shí)又具有從機(jī)的功能，因此需要2套參數(shù)，使用ABBACS800系列產(chǎn)品中的2套用戶自定義控制宏通過(guò)DI端子切換可以方便地實(shí)現(xiàn)。其主要參數(shù)如下：
　　
　?。?）可選模塊參數(shù)：98.01Rtac-Slot2RTAC在插槽2上。
　　
　?。?）啟動(dòng)數(shù)據(jù)參數(shù)：99.02M/FCTRL主從控制；99.04DTC直接轉(zhuǎn)矩控制；99.05—99.09電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)；99.10電機(jī)辨識(shí)。
　　
　?。?）提升機(jī)參數(shù)：64.01TrueStandAlone。
　　
　?。?）數(shù)字輸入?yún)?shù)：10.01InternalAck制動(dòng)應(yīng)答數(shù)字輸入；10.02NotSelStandAlone模式下的零位數(shù)字輸入；10.03NotSelSlowdown數(shù)字輸入；10.04NotSelStandAlone模式下的快速停車(chē)數(shù)字輸入；10.05NotSel上電應(yīng)答數(shù)字輸入；10.06NotSel同步請(qǐng)求數(shù)字輸入；10.07NotSel制動(dòng)器故障數(shù)字輸入；10.08DI5分級(jí)給定2；10.09DI6分級(jí)給定3；10.16NotSel故障復(fù)位數(shù)字輸入；10.18NotSel外部故障輸入。
　　
　?。?）繼電器輸出參數(shù)：14.01BrakeLift繼電器輸出1的內(nèi)容；14.02NotSel繼電器輸出2的內(nèi)容；14.03Fault繼電器輸出3的內(nèi)容。
　　
　?。?）極限值參數(shù)：20.01-600運(yùn)行zui小速度；20.02600運(yùn)行zui大速度；20.06Off直流過(guò)壓控制器；20.07On直流欠壓控制器。
　　
　?。?）啟動(dòng)/停車(chē)參數(shù)：21.01CnstDcMagn恒定勵(lì)磁模式；21.02924勵(lì)磁時(shí)間。
　　
　?。?）轉(zhuǎn)矩控制參數(shù)：24.013s轉(zhuǎn)矩給定從0到額定轉(zhuǎn)矩的時(shí)間；24.023s轉(zhuǎn)矩給定從額定轉(zhuǎn)矩到0的時(shí)間。
　　
　　（9）制動(dòng)斬波器參數(shù)：27.01ON制動(dòng)斬波器控制；27.02Fault制動(dòng)電阻過(guò)載保護(hù)功能；27.031.35制動(dòng)電阻器的電阻值；27.04制動(dòng)電阻時(shí)間常數(shù)；27.05100kWzui大連續(xù)制動(dòng)功率；27.06CommonDc制動(dòng)斬波器的控制模式。
　　
　?。?0）脈沖編碼器參數(shù)：50.011024編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)；50.02A_-BR編碼器脈沖的計(jì)算方法；50.03Warn-ing故障編程；50.041000ms延時(shí)時(shí)間；50.05True是否使用速度反饋。
　　
　?。?1）速度監(jiān)視參數(shù)：61.03110%電機(jī)超速值。
　　
　?。?2）轉(zhuǎn)矩監(jiān)視參數(shù)：62.01False轉(zhuǎn)矩監(jiān)視封鎖。
　　
　　（13）提升機(jī)參數(shù)：64.10StepRadio控制類(lèi)型選擇；64.130%第1級(jí)速度給定；64.1420%第2級(jí)速度給定；64.1550%第3級(jí)速度給定。
　　
　?。?4）邏輯處理器參數(shù)：65.01OFF保持ON；65.023sOFF延時(shí)。
　　
　　（15）機(jī)械制動(dòng)控制：67.011s制動(dòng)施加時(shí)間；67.023s制動(dòng)故障延時(shí)；67.040s制動(dòng)再打開(kāi)時(shí)間；67.050.5s制動(dòng)長(zhǎng)時(shí)施加時(shí)間；67.061%~8%相對(duì)零速值；67.070.5s零速延時(shí)；67.09PAR67.10啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩選擇；67.1010%啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩給定。
　　
　?。?6）給定處理器參數(shù)：69.025s正向加速時(shí)間；69.035s反向加速時(shí)間；69.043s正向減速時(shí)間；69.053s反向減速時(shí)間。
　　
　　（17）主/從控制參數(shù)：72.01Maste主從模式選擇；72.02Torque從機(jī)模式選擇；72.03負(fù)載分配；72.04Off窗口控制選擇；72.0910ms主/從故障延時(shí)時(shí)間；72.11Yes主從通信廣播模式；99.02User1Save用戶宏1。
　　
　　4.2氧槍控制
　　
　　氧槍控制的關(guān)鍵是，當(dāng)機(jī)械抱閘打開(kāi)后,電機(jī)必須有足夠的力矩以防止氧槍“溜車(chē)”。
　　
　　ABB變頻器的DTC控制方式可以采用恒定時(shí)間勵(lì)磁的方式以保證電機(jī)在零速下提供高達(dá)200%的輸出力矩。其的提升軟件具有轉(zhuǎn)矩記憶功能,將氧槍所需的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩記憶下來(lái),一旦系統(tǒng)啟動(dòng),就輸出所需的力矩,保證氧槍的平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)ABB提升軟件所具有的機(jī)械抱閘聯(lián)鎖控制功能更加保證了系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
　　
　　5、結(jié)語(yǔ)
　　
　　DTC控制變頻器的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，適合于轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)。ACS800的主/從控制功能為多電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)負(fù)荷平衡找到了出路，使用方便。投運(yùn)后運(yùn)行正常，應(yīng)用效果良好。