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變頻器在179m3高爐上的應用  
      摘要：本文介紹了艾默生公司的TD2000系列變頻器在唐鋼礦業公司廟溝鐵礦新上的兩座179m3高爐的圓盤給料機、圓輥布料器、燒結機、帶冷機、上料卷揚系統、高爐沖渣水泵、鑄鐵機等的應用情況，并給出了各部分變頻器的參數設置。 
關鍵詞：變頻器；高爐 

1 引言 

唐鋼礦業公司廟溝鐵礦新上兩座179m3高爐，經唐山微爾電子股份有限公司、唐鋼設計院與廟溝鐵礦多方調研，變頻調速器全部采用艾默生公司的TD2000系列變頻器，共計24臺。其中TD2000-4T0110G：12臺，TD2000-4T0150G：2臺，TD2000-4T0900G：6臺，TD2000-4T2000P：4臺。分別用在原料、燒結、高爐、沖渣循環水、鑄鐵機等處，下面分別加以介紹。 

2 圓盤給料機 

圓盤給料機是高爐煉鐵工藝原料區第一道工序，整個高爐所需的各種原料，通過不同的圓盤給料機經傳送帶，送至一混、二混，經充分攪拌均勻送至燒結機。本系統共有11套圓盤給料機，每套圓盤給料機是一個形狀類似漏斗狀的設備，漏斗的底部是一個由電機驅動的原盤，通過原盤轉動將漏斗內的原料源源不斷地送至傳送帶。根據煉鐵工藝的要求，各種原料需要不同的配比，通過圓盤轉速快慢的調節將各個漏斗內不同的原料按所需的配比送到傳送帶上。圓盤給料機選用的電機為7.5kW變頻調速電動機，變頻器為艾默生TD2000-4T0110G變頻器，控制采用機旁、集中兩地控制，機旁用電位器調速。原理圖如圖1所示：
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圖1 圓盤給料機變頻器的控制方式原理圖

變頻器主要參數設定如表1所示：
表1 圓輥布料器變頻器主要參數設置 
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3 圓輥布料器 

圓輥布料器顧名思義是兩個大圓輥，上位料倉來自二混的原料經圓輥布料器送至燒結機的臺車上。圓輥布料器通過變頻器控制的電機調速，根據工藝要求控制給燒結機臺車布料的快慢。因為圓輥布料器有時需要長時間低速運轉，所以電機選用7.5kW變頻電機，變頻器為TD2000-4T0110G變頻器，控制采用機旁、集中兩地控制，機旁用電位器調速。原理圖、變頻器主要參數設定同圓盤給料機（參見圖1、表1）。 

4 燒結機 

燒結機是將原料在臺車上充分燃燒形成燒結礦。燒結礦質量的好壞全靠原料在臺車燃燒是否充分，臺車需要根據圓輥布料器布料的厚薄，燒結機內燃燒情況等，調節速度，速度控制精度要求較高。臺車由變頻器控制的電機調速，電機選用11kW三相鼠籠式異步電動機，變頻器為艾默生TD2000-4T0150G變頻器。控制采用機旁控制，電位器機旁調速，變頻器為正反轉控制。其原理圖如圖2所示。
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圖2 燒結機變頻器的控制方式原理圖

變頻器的主要參數設置如表2所示
表2 燒結機變頻器主要參數設置 
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5 帶冷機 

燒結機出來的燒結礦經單輥破碎機破碎，進入到帶冷機。帶冷機是一個長長的鏈條軌道俗稱蓖子，高溫燒結礦在蓖子上緩慢移動，經6臺風機風冷，冷卻后的燒結礦進入地倉供高爐上料使用。蓖子由變頻器控制的電機調速，電機選用11kW變頻調速電動機，變頻器為艾默生TD2000-4T0150G變頻器。控制采用機旁、集中兩地控制，機旁用電位器調速。原理圖、變頻器主要參數設定如圓盤給料機（參見圖2、表2）。 

6 上料卷揚系統 

6.1 工藝要求 

高爐上料卷揚系統是煉鐵生產中的關鍵環節，主要作用是將煉鐵所需的各種原料源源不斷地送到高爐內，保證高爐煉鐵的正常需要，而整個高爐上料卷揚系統的核心就是料車的主提升設備。主卷電動機選用的是55kW 10極繞線式異步電動機，變頻調速器為艾默生TD2000-4T0900G變頻器和相應的制動電阻與制動單元。高爐上料卷揚系統有如下特征：主卷電動機工作頻繁，負荷重，啟動轉矩要求高。料車要求位置控制的精度高，系統的可靠性和安全性高。料車在啟動和停車制動時震動大，要求電機工作的穩定性能好。煉鐵高爐上料卷揚系統的技術方案是當上料卷揚系統運行后，變頻器由0Hz加速到50Hz運行，當運行一定的距離快到達爐頂時，由檢測位置的主令（凸輪）發出減速信號，變頻器自動減速到20Hz運行，直至料車到達爐頂再由主令（凸輪）發出停車信號，電機被立即制動停車，電機加有電磁抱閘制動裝置，在整個工作過程中需要停車時，發出停車指令，電磁抱閘制動裝置工作，使料車穩定停車，不會出現“掛車”下滑現象。工作曲線如圖3所示：
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圖3 高爐上料卷揚系統工作曲線

料車一個完整的工作過程用時45s，完全滿足179m3高爐的工藝要求。 

6.2 工作原理 

系統運行示意簡圖與電氣控制簡圖如圖4和圖5所示。
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圖4 系統運行示意簡圖

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圖5 電氣控制簡圖

當PC輸出點J1閉合時，變頻器以設定時間5s從0Hz加速到50Hz。電磁抱閘控制電源JZ得電，抱閘打開，左料車以設定的50Hz頻率向上運行。當料車運行到檢測點時J3閉合，料車開始減速，減速到20Hz后保持勻速運行。當料車快運行到位置時，觸動限位開關發出信號，PC輸出點J1斷開，變頻器自由停車，當變頻器輸出降到2Hz時，電磁抱閘控制電源JZ掉電，抱閘抱住，料車卷揚電機被制動停車，完成一次上料過程。當PC輸出點J2閉合時，右料車與左料車一樣完成一次上料。QA2、QA3為左右料車點動按扭，QA1為復位按扭。為了增加系統的可靠性，做如下處理： 

（1）選用變頻器的容量為90kW，較電機55kW放大了兩檔的容量，一般不會出現過流、過壓、過載等現象，可靠性大大提高。 
（2）電磁抱閘線圈通過變頻器的運行輸出信號Y2控制，消除了因意外事故，如開抱閘所引起的料車掛車或失速失控事故。而且當變頻器輸出達到2Hz時，電磁抱閘控制電源JZ才得電打開，防止抱閘打開過早，料車出現溜車事故。 
（3）在左右料車的頂部各安裝一個超極限限位開關J3，當J3動作時通過多功能端子X2造成變頻器外部故障停機，防止料車在接近停車點時因控制線路故障，造成料車無減速沖過頭而損壞爐頂設備的嚴重后果。 

6.3 參數設置 

變頻器主要參數設置如表3所示：
表3 料車變頻器主要參數設置 
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7 沖渣循環水泵 

高爐沖渣的工藝過程是，在高爐出鐵水前先開渣口，爐渣比鐵水輕,浮在鐵水上面，先從渣口流出，由沖渣水沿渣漕沖入渣池。沖渣泵電機是160kW三相鼠籠式異步電機，變頻調速器為艾默生TD2000-4T2000P變頻器。因為出渣過程的好壞直接影響鐵水的質量，所以沖渣泵選用四臺變頻器兩工兩備，控制采用機旁控制，用電位器調速，以滿足沖渣循環水管道內壓力符合工藝要求。（最好采用閉環控制）。原理圖如圖6所示。
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圖6 沖渣循環水泵變頻器控制原理圖

變頻器主要參數設置如表4所示：
表4 沖渣循環水泵變頻器主要參數設置 
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8 鑄鐵機 

鑄鐵機是小高爐煉鐵工藝的最后一道工序，從高爐流出來的鐵水經鐵水罐車運到鑄鐵機，經循環水噴淋冷卻出成品面包鐵。鑄鐵機是傾斜30°的鏈條軌道，軌道上固定著面包鐵模具。隨著鏈條軌道循環滾動天車將鐵水罐緩慢傾斜，鐵水罐內鐵水流到面包鐵模具內，穿過循環水噴淋冷卻區，鐵水冷卻形成成品面包鐵。根據高爐出鐵量的多少，鐵水溫度的高低，以及天車傾倒鐵水的快慢，需要鏈條軌道以不同的速度運行，而且因為面包鐵模具內裝滿鐵水，所以鏈條軌道在加速、減速及運行過程中要求平穩，為了滿足工藝要求，選擇變頻調速器驅動電機。該設備選用的電機為75kW三相鼠籠異步電動機，變頻調速器為艾默生TD2000-4T0900G變頻器，控制采用機旁、集中兩地控制，機旁用電位器調速，同時加減速采用S曲線加減速。原理圖如圖7所示：
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圖7 鑄鐵機變頻器控制原理圖

變頻器主要參數設置如表5所示：
表5 鑄鐵機變頻器主要參數設置 
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9 結束語 

唐鋼礦業公司廟溝鐵礦自投產以來運轉非常好，尤其是艾默生變頻器調試簡單，24臺變頻器均一次試車成功，系統運行可靠，平時電氣人員的維護工作簡單，維護量少。具有完善的自診斷和保護功能，能夠實現對短路，斷路，過流，過熱，過壓，欠壓等故障進行快速有效的診斷和保護。艾默生變頻器受到廟礦技術人員的一致好評。