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鞍山新和電氣有限公司 王俊芳
摘 要：本文解析艾默生CT變頻器在冶金行業(yè)的規(guī)模化應(yīng)用。根據(jù)不同的工藝要求采用不同的控制方式來(lái)滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，體現(xiàn)艾默生CT變頻器有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和較強(qiáng)的適用性。
關(guān)鍵詞：EV2000 TD3000 EV3000 EV3500 冶金行業(yè) 變頻器
1 引言
中國(guó)是世界級(jí)的鋼鐵大國(guó)。中國(guó)連續(xù)多年的3億多噸世界第一的鋼產(chǎn)量，為改革開(kāi)放時(shí)代的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出了支柱性的巨大貢獻(xiàn)。進(jìn)入“十五”國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃以來(lái)，中國(guó)迎來(lái)重化工行業(yè)的優(yōu)質(zhì)高速發(fā)展時(shí)期。冶金行業(yè)做為自動(dòng)化技術(shù)與電氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)密集產(chǎn)業(yè)，變頻傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用具有重要的產(chǎn)業(yè)進(jìn)步意義。
2 80萬(wàn)噸球團(tuán)生產(chǎn)線案例
2.1 應(yīng)用背景
鞍山寶得鋼鐵有限公司是以型材為主導(dǎo)產(chǎn)品的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。寶得鋼鐵擁有煉鐵、煉鋼、燒結(jié)、軋鋼、制氧五個(gè)分廠,年產(chǎn)鐵、鋼各120萬(wàn)噸，鋼材60萬(wàn)噸。為適應(yīng)市場(chǎng)需求擴(kuò)大自身規(guī)模又新建80萬(wàn)噸/年球團(tuán)生產(chǎn)線工程。新建的球團(tuán)工程項(xiàng)目的主體設(shè)備采用艾默生CT變頻器作核心主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與西門(mén)子自動(dòng)化S7-400PLC相結(jié)合，形成完整的控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
2.2方案確定
項(xiàng)目采用DCS系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)控制兩種操控方式，在整個(gè)系統(tǒng)中控制方式簡(jiǎn)潔但對(duì)變頻器的矢量控制性能要求很高。在給回轉(zhuǎn)窯主電機(jī)配置變頻器的時(shí)候，與用戶溝通得到電機(jī)參數(shù)，額定功率＝250KW ， 額定電流=526A，瞬時(shí)最大過(guò)載能力為180﹪。考慮主體設(shè)備運(yùn)行的重要性并且必須達(dá)到用戶的技術(shù)指標(biāo)要求，最后選定EV3500-4T3150P變頻器作為回轉(zhuǎn)窯電機(jī)的主驅(qū)動(dòng)。
2.3 工序設(shè)備簡(jiǎn)介
回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過(guò)程控制方便可靠、易損件少、運(yùn)轉(zhuǎn)率高，煅燒球團(tuán)的主要設(shè)備。同時(shí)也廣泛用于冶金、化工、建筑等行業(yè)。寶得80萬(wàn)噸/年球團(tuán)生產(chǎn)線變頻器配置如表1所示。
表1 寶得80萬(wàn)噸/年球團(tuán)生產(chǎn)線變頻器配置
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名稱(chēng) |
型號(hào) |
數(shù)量 |
單位 |
驅(qū)動(dòng)設(shè)備 |
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變頻器 |
EV3000-4T0900G |
2 |
臺(tái) |
羅茨風(fēng)機(jī) |
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變頻器 |
EV3000-4T0300G |
2 |
臺(tái) |
羅茨風(fēng)機(jī) |
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變頻器 |
EV3000-4T0022G |
6 |
臺(tái) |
脫料皮帶稱(chēng)電機(jī) |
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變頻器 |
EV3000-4T0550G |
1 |
臺(tái) |
鏈篦機(jī)電機(jī) |
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變頻器 |
EV3000-4T2000G |
1 |
臺(tái) |
環(huán)冷主機(jī) |
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變頻器 |
EV3500-4T3150P |
3 |
臺(tái) |
環(huán)冷風(fēng)機(jī) |
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變頻器 |
EV3500-4T3150P |
1 |
臺(tái) |
回轉(zhuǎn)窯主機(jī) |
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變頻器 |
EV3000-4T0550G |
2 |
臺(tái) |
回轉(zhuǎn)窯助燃風(fēng)機(jī) |
3 提釩工程煉鋼區(qū)案例
3.1 應(yīng)用背景
承鋼提釩工程煉鋼區(qū)域項(xiàng)目是承德鋼廠新建的3個(gè)煉鋼高爐，年產(chǎn)量為400萬(wàn)噸。擴(kuò)大了主營(yíng)產(chǎn)品在市場(chǎng)占有量，增強(qiáng)自身品牌的實(shí)力。艾默生CT EV3000、EV3500變頻器大量的應(yīng)用在承鋼提釩工程煉鋼區(qū)域中，為相關(guān)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。
3.2 EV3500變頻器應(yīng)用
承鋼提釩工程煉鋼區(qū)域電氣成套項(xiàng)目：1-4號(hào)氧槍高壓供水泵采用艾黙生EV3500-4T4000P變頻器4臺(tái)，為煉鋼供水屬于重要設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)操作控制方式為SM-PROFIBUS-DP總線方式。在以前氧槍高壓供水都采用高壓電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，故本次設(shè)計(jì)采用艾黙生EV3500變頻器與低壓變頻電機(jī)配套使用。主要目的：用EV3500變頻器與變頻電機(jī)配套使用替代高壓電機(jī)(因?yàn)楦邏弘姍C(jī)驅(qū)動(dòng)氧槍高壓供水泵控制水壓和揚(yáng)程準(zhǔn)確度不高)。
（1）現(xiàn)場(chǎng)配置。變頻器EV3500-4T4000P驅(qū)動(dòng)355kW變頻電機(jī)4臺(tái)。輔助傳動(dòng)是西門(mén)子S7-400PLC并配置1臺(tái)ET200遠(yuǎn)程I/O子站實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)配置為3用1備，采用SM-PROFIBUS-DP總線方式控制，無(wú)論機(jī)旁還是自動(dòng)都經(jīng)過(guò)上位機(jī)進(jìn)行控制，操作方便簡(jiǎn)單。
（2）變頻器總線通訊控制方式設(shè)計(jì)。采用SM-PROFIBUS-DP通訊控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人看守操作，控制線路維護(hù)簡(jiǎn)單方便，故障率和故障點(diǎn)低，通過(guò)DP電纜滿足對(duì)EV3500變頻器的起停控制，變頻器運(yùn)行狀態(tài)的反饋，遠(yuǎn)程故障復(fù)位等其它要求，并且充分利用EV3500通訊上的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。針對(duì)控制方式的要求，對(duì)變頻器柜進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：每臺(tái)EV3500-4T4000P變頻器由1個(gè)主模塊控制3個(gè)SPMA1402 110/132kW 從模塊。選配1個(gè)PROFIBUS總線接口模塊。本系統(tǒng)采用的是siemens公司的S7系列PLC與艾默生CT EV3500變頻器通訊，并提供相應(yīng)的CTSP0672.GSD文件配置在上位機(jī)的應(yīng)用程序中和sm_profibus_dp_user_guide.pdf文件，做為指令解析的對(duì)照表，與PROFIBUS總線接口模塊之間進(jìn)行通訊連接，通過(guò)上位機(jī)“控制字”的發(fā)送和對(duì)變頻器“狀態(tài)字”的讀取來(lái)進(jìn)行控制。
艾默生CT變頻器在承鋼提釩工程煉鋼區(qū)域電氣成套項(xiàng)目大量的應(yīng)用，體現(xiàn)了艾默生CT變頻器從小功率單元到大功率模塊式驅(qū)動(dòng)的完備性，應(yīng)用在冶金行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)上，艾默生CT變頻器EV2000的其它應(yīng)用如表2所示。
表2 EV2000在轉(zhuǎn)爐本體、鐵水倒灌站、散裝上料中部分變頻器配置表
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名稱(chēng) |
型號(hào) |
數(shù)量 |
單位 |
驅(qū)動(dòng)設(shè)備 |
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變頻器 |
EV2000-4T0110G |
2 |
臺(tái) |
轉(zhuǎn)爐前檔火門(mén)電機(jī) |
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變頻器 |
EV2000-4T0550G |
3 |
臺(tái) |
轉(zhuǎn)爐渣罐車(chē) |
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變頻器 |
EV2000-4T1100G |
3 |
臺(tái) |
鐵水罐走行電機(jī) |
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變頻器 |
EV2000-4T1320G |
6 |
臺(tái) |
混鐵車(chē)電機(jī) |
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變頻器 |
EV1000-4T0037G |
70 |
臺(tái) |
給料電機(jī) |
4 TD3300張力專(zhuān)用變頻器收放卷控制系統(tǒng)
4.1 應(yīng)用背景
外商獨(dú)資在建項(xiàng)目天津華璟金屬材料有限公司計(jì)劃投入8條連續(xù)式鍍鋅線，生產(chǎn)銷(xiāo)售鍍鋅帶鋼及其它相關(guān)產(chǎn)品，成為全球最大鍍鋅窄帶鋼生產(chǎn)基地。天津華璟酸洗線成套項(xiàng)目的熱軋板寬度為850mm,厚度2.75-5mm。系統(tǒng)對(duì)張力要求較高，采用TD3300張力專(zhuān)用變頻器與EV3000矢量型變頻器配合使用，在卷曲過(guò)程中獲得恒定平穩(wěn)的張力。這是艾默生CT變頻器首次應(yīng)用于大型熱軋板卷曲張力開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中。現(xiàn)場(chǎng)操作控制方式為SM-PROFIBUS-DP總線方式，采用旋轉(zhuǎn)編碼器作為變頻器的反饋準(zhǔn)確計(jì)算卷徑。采用總線控制方案，既提高控制系統(tǒng)的精度，又增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
4.2 方案設(shè)計(jì)
（1）張力系統(tǒng)方案分析
采用速度差建立張力系統(tǒng)（速度建張）的普通變頻器雖然可以滿足控制，但是張力值不準(zhǔn)確，在實(shí)際工藝中驅(qū)動(dòng)板材運(yùn)行的張力輥和卷曲軸都是主動(dòng)輥，對(duì)速度匹配要求極高，當(dāng)速度出現(xiàn)偏差就會(huì)使板材出現(xiàn)褶皺或偏中，板材卷曲會(huì)出現(xiàn)松緊不一致，精度控制不穩(wěn)。
采用張力計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)張力，系統(tǒng)控制精度高，工藝全過(guò)程要求張力閉環(huán)控制，成本造價(jià)高，工藝繁瑣，因此不被采用。
零速建張力系統(tǒng)，在開(kāi)始卷曲的同時(shí)建立起張力系統(tǒng)，有足夠大的張力使板材之間繃緊，卷起板材全過(guò)程恒張力運(yùn)行，通過(guò)SM-PROFIBUS-DP總線方式控制把張力輥AO1的線速度輸出作為卷取機(jī)TD3300變頻器的線速度輸入。張力恒定速度匹配精準(zhǔn)受到客戶的高度認(rèn)同，實(shí)現(xiàn)無(wú)人看守操作，控制線路維護(hù)簡(jiǎn)單方便。
（2）酸洗線系統(tǒng)配置。艾黙生TD3300-4T1320G張力控制專(zhuān)用變頻器與EV3000-4T0550G矢量控制變頻器相匹配組成張力開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，TD3300用作系統(tǒng)開(kāi)卷機(jī)和收卷機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，EV3000作為系統(tǒng)主牽引部分。卷曲機(jī)和開(kāi)卷機(jī)為變頻電機(jī)并加裝旋轉(zhuǎn)編碼器。輔助傳動(dòng)由西門(mén)子S7-400PLC并配置ET200遠(yuǎn)程I/O子站實(shí)現(xiàn)。SM-PROFIBUS-DP總線與艾默生CT總線適配器TDS-PA01通訊對(duì)變頻器進(jìn)行控制，操作方便控制精準(zhǔn)。酸洗線系統(tǒng)配置如表3所示。
表3 酸洗線變頻器及相對(duì)應(yīng)的電機(jī)配置
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名稱(chēng) |
型號(hào) |
數(shù)量 |
單位 |
驅(qū)動(dòng)設(shè)備 |
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變頻器 |
EV3000-4T0550G |
2 |
臺(tái) |
2輥張力輥 |
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變頻器 |
EV3000-4T0550G |
2 |
臺(tái) |
5輥矯直機(jī) |
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變頻器 |
TD3300-4T1320G |
2 |
臺(tái) |
卷曲電機(jī) |
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變頻器 |
TD3300-4T1320G |
4 |
臺(tái) |
開(kāi)卷電機(jī) |
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變頻器 |
EV3000-4T0450G |
6 |
臺(tái) |
拉料輥電機(jī) |
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變頻器 |
EV3000-4T0900P |
4 |
臺(tái) |
活套水平電機(jī) |
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變頻器 |
EV3000-4T0450P |
4 |
臺(tái) |
槽內(nèi)夾送輥電機(jī) |
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變頻器 |
EV3000-4T0900G |
8 |
臺(tái) |
活套夾送電機(jī) |
（3）酸洗線工藝流程。酸洗線工藝流程描述：開(kāi)卷機(jī)——五輥矯直——頭部活套——拉料滾——酸洗槽——水洗槽——烘干——尾部活套——2輥張力滾——收卷機(jī)。酸洗線工藝流程如圖1、圖2 所示。
圖1 開(kāi)卷機(jī)及頭部活套工藝流程
圖2 酸洗及卷曲機(jī)工藝流程
5 結(jié)束語(yǔ)
艾默生CT大功率變頻器在冶金行業(yè)的其它規(guī)模化應(yīng)用包括河南舞陽(yáng)鋼廠帶式輸送機(jī)和大功率渣漿泵變頻驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)應(yīng)用艾默生CT EV2000變頻器27臺(tái)套；海城后英集團(tuán)大屯鋼廠SPM工程機(jī)應(yīng)用于白灰窯助燃風(fēng)機(jī)。鞍山海城鎂礦應(yīng)用鎂礦回轉(zhuǎn)窯、引風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)等不同負(fù)載共計(jì)25臺(tái)EV2000變頻器。
艾默生CT變頻器在鞍鋼集團(tuán)公司的應(yīng)用，充分的滿足了生產(chǎn)工藝和機(jī)械設(shè)備的要求，顯示變頻器優(yōu)越的性能和極高的可靠性，得到用戶的好評(píng)與贊譽(yù)。豐富的規(guī)模化案例應(yīng)用體現(xiàn)了艾默生CT變頻器從小功率單元到大功率模塊式驅(qū)動(dòng)技術(shù)的成熟，展示出大型驅(qū)動(dòng)技術(shù)供應(yīng)商的大規(guī)模工業(yè)解決方案的品牌集成優(yōu)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)（略）
作者簡(jiǎn)介
王俊芳 男 工程師 現(xiàn)在鞍山新和電氣有限公司技術(shù)部從事冶金行業(yè)變頻器及低壓電氣設(shè)計(jì)、調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工作。
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