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滿足現(xiàn)場需求，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

    中國是世界級的鋼鐵大國。中國連續(xù)多年的3億多噸世界第一的鋼產(chǎn)量，為改革開放時代的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出了支柱性的巨大貢獻(xiàn)。進(jìn)入“十五”國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃以來，中國迎來重化工行業(yè)的優(yōu)質(zhì)高速發(fā)展時期。冶金行業(yè)做為自動化技術(shù)與電氣動力驅(qū)動密集產(chǎn)業(yè)，變頻傳動技術(shù)應(yīng)用具有重要的產(chǎn)業(yè)進(jìn)步意義。

　　2 80萬噸球團(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、制氧五個分廠,年產(chǎn)鐵、鋼各120萬噸，鋼材60萬噸。為適應(yīng)市場需求擴(kuò)大自身規(guī)模又新建80萬噸/年球團(tuán)生產(chǎn)線工程。新建的球團(tuán)工程項目的主體設(shè)備采用艾默生CT變頻器作核心主驅(qū)動系統(tǒng)，與西門子自動化S7-400PLC相結(jié)合，形成完整的控制驅(qū)動系統(tǒng)。

　　2.2方案確定

　　項目采用DCS系統(tǒng)與現(xiàn)場控制兩種操控方式，在整個系統(tǒng)中控制方式簡潔但對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，瞬時最大過載能力為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。

　　2.3 工序設(shè)備簡介

　　回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)過程控制方便可靠、易損件少、運(yùn)轉(zhuǎn)率高，煅燒球團(tuán)的主要設(shè)備。同時也廣泛用于冶金、化工、建筑等行業(yè)。寶得80萬噸/年球團(tuán)生產(chǎn)線變頻器配置如表1所示。

　　表1 寶得80萬噸/年球團(tuán)生產(chǎn)線變頻器配置

名稱	型號	數(shù)量	單位	驅(qū)動設(shè)備
變頻器	EV3000-4T0900G	2	臺	羅茨風(fēng)機(jī)
變頻器	EV3000-4T0300G	2	臺	羅茨風(fēng)機(jī)
變頻器	EV3000-4T0022G	6	臺	脫料皮帶稱電機(jī)
變頻器	EV3000-4T0550G	1	臺	鏈篦機(jī)電機(jī)
變頻器	EV3000-4T2000G	1	臺	環(huán)冷主機(jī)
變頻器	EV3500-4T3150P	3	臺	環(huán)冷風(fēng)機(jī)
變頻器	EV3500-4T3150P	1	臺	回轉(zhuǎn)窯主機(jī)
變頻器	EV3000-4T0550G	2	臺	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)域項目是承德鋼廠新建的3個煉鋼高爐，年產(chǎn)量為400萬噸。擴(kuò)大了主營產(chǎn)品在市場占有量，增強(qiáng)自身品牌的實力。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)域電氣成套項目：1-4號氧槍高壓供水泵采用艾黙生EV3500-4T4000P變頻器4臺，為煉鋼供水屬于重要設(shè)備。現(xiàn)場操作控制方式為SM-PROFIBUS-DP總線方式。在以前氧槍高壓供水都采用高壓電機(jī)來實現(xiàn)，故本次設(shè)計采用艾黙生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)(因為高壓電機(jī)驅(qū)動氧槍高壓供水泵控制水壓和揚(yáng)程準(zhǔn)確度不高)。

　　（1）現(xiàn)場配置。變頻器EV3500-4T4000P驅(qū)動355kW變頻電機(jī)4臺。輔助傳動是西門子S7-400PLC并配置1臺ET200遠(yuǎn)程I/O子站實現(xiàn)。系統(tǒng)配置為3用1備，采用SM-PROFIBUS-DP總線方式控制，無論機(jī)旁還是自動都經(jīng)過上位機(jī)進(jìn)行控制，操作方便簡單。

　　（2）變頻器總線通訊控制方式設(shè)計。采用SM-PROFIBUS-DP通訊控制，實現(xiàn)無人看守操作，控制線路維護(hù)簡單方便，故障率和故障點低，通過DP電纜滿足對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。針對控制方式的要求，對變頻器柜進(jìn)行如下設(shè)計：每臺EV3500-4T4000P變頻器由1個主模塊控制3個SPMA1402  110/132kW 從模塊。選配1個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，做為指令解析的對照表，與PROFIBUS總線接口模塊之間進(jìn)行通訊連接，通過上位機(jī)“控制字”的發(fā)送和對變頻器“狀態(tài)字”的讀取來進(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)動的完備性，應(yīng)用在冶金行業(yè)的各個環(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

名稱	型號	數(shù)量	單位	驅(qū)動設(shè)備
變頻器	EV2000-4T0110G	2	臺	轉(zhuǎn)爐前檔火門電機(jī)
變頻器	EV2000-4T0550G	3	臺	轉(zhuǎn)爐渣罐車
變頻器	EV2000-4T1100G	3	臺	鐵水罐走行電機(jī)
變頻器	EV2000-4T1320G	6	臺	混鐵車電機(jī)
變頻器	EV1000-4T0037G	70	臺	給料電機(jī)

    4 TD3300張力專用變頻器收放卷控制系統(tǒng)

　　4.1 應(yīng)用背景

　　外商獨(dú)資在建項目天津華璟金屬材料有限公司計劃投入8條連續(xù)式鍍鋅線，生產(chǎn)銷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目的熱軋板寬度為850mm,厚度2.75-5mm。系統(tǒng)對張力要求較高，采用TD3300張力專用變頻器與EV3000矢量型變頻器配合使用，在卷曲過程中獲得恒定平穩(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環(huán)系統(tǒng)中。現(xiàn)場操作控制方式為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

　　（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，在實際工藝中驅(qū)動板材運(yùn)行的張力輥和卷曲軸都是主動輥，對速度匹配要求極高，當(dāng)速度出現(xiàn)偏差就會使板材出現(xiàn)褶皺或偏中，板材卷曲會出現(xiàn)松緊不一致，精度控制不穩(wěn)。

　　采用張力計檢測系統(tǒng)張力，系統(tǒng)控制精度高，工藝全過程要求張力閉環(huán)控制，成本造價高，工藝繁瑣，因此不被采用。

　　零速建張力系統(tǒng)，在開始卷曲的同時建立起張力系統(tǒng)，有足夠大的張力使板材之間繃緊，卷起板材全過程恒張力運(yùn)行，通過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，實現(xiàn)無人看守操作，控制線路維護(hù)簡單方便。

　　（2）酸洗線系統(tǒng)配置。艾黙生TD3300-4T1320G張力控制專用變頻器與EV3000-4T0550G矢量控制變頻器相匹配組成張力開環(huán)系統(tǒng)，TD3300用作系統(tǒng)開卷機(jī)和收卷機(jī)的驅(qū)動電機(jī)，EV3000作為系統(tǒng)主牽引部分。卷曲機(jī)和開卷機(jī)為變頻電機(jī)并加裝旋轉(zhuǎn)編碼器。輔助傳動由西門子S7-400PLC并配置ET200遠(yuǎn)程I/O子站實現(xiàn)。SM-PROFIBUS-DP總線與艾默生CT總線適配器TDS-PA01通訊對變頻器進(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應(yīng)的電機(jī)配置
　

名稱	型號	數(shù)量	單位	驅(qū)動設(shè)備
變頻器	EV3000-4T0550G	2	臺	2輥張力輥
變頻器	EV3000-4T0550G	2	臺	5輥矯直機(jī)
變頻器	TD3300-4T1320G	2	臺	卷曲電機(jī)
變頻器	TD3300-4T1320G	4	臺	開卷電機(jī)
變頻器	EV3000-4T0450G	6	臺	拉料輥電機(jī)
變頻器	EV3000-4T0900P	4	臺	活套水平電機(jī)
變頻器	EV3000-4T0450P	4	臺	槽內(nèi)夾送輥電機(jī)
變頻器	EV3000-4T0900G	8	臺	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

　　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)用包括河南舞陽鋼廠帶式輸送機(jī)和大功率渣漿泵變頻驅(qū)動，系統(tǒng)應(yīng)用艾默生CT EV2000變頻器27臺套；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25臺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)動技術(shù)的成熟，展示出大型驅(qū)動技術(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。

　　參考文獻(xiàn)（略）

　　作者簡介

　　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、調(diào)試和現(xiàn)場服務(wù)工作。