2005年, 首鋼長治鋼鐵有限公司煉鋼廠建設6#轉爐時, 配套安裝的兩部125/40T行車和一部140/40T行車均采用了傳統的接觸器電氣控制, 即用主令控制器+繼電器+接觸器控制交流繞線電機, 通過切除繞線電機轉子側電阻來控制速度, 經過幾年的應用, 發現該控制方式存在電氣設備多、線路多、接觸器主觸點及輔助觸點更換頻繁、日常檢修時間長等等缺陷。因此, 2008年及2010年7#、8#轉爐工程中, 配套安裝的三部125/40T行車和一部140/40T行車, 改變了傳統的電氣控制模式, 采用PLC集中控制, 起升機構采用定子調壓裝置和轉子切電阻, 平移機構采用變頻器控制, 通過實踐證明, 該控制方式大大降低了故障率, 節約了日常維護檢修時間, 為生產的順利進行提供了保障。
1 傳統的控制方式及其利弊
1.1 傳統的控制方式
傳統的控制方式采用主令控制器控制繼電器, 然后由繼電器來控制接觸器的方式來進行控制, 通過正、負兩接觸器的電氣互鎖來控制繞線電機的轉向;通過對交流繞線電機轉子串電阻的方式進行調節轉速。該控制方式在行車上的應用已經有了幾十年的歷史, 但存在電氣設備多、線路多、接觸器主觸點及輔助觸點更換頻繁、日常檢修時間長等等缺陷。
1.2 傳統的控制方式存在的問題
(1) 傳統的控制方式采用交流繞線電機轉子串電阻的方式來進行調節轉速, 由于其為開環控制, 控制精度及其速度穩定性差。
(2) 傳統的控制方式沒有穩定的低速, 操作人員只有通過反接制動 (俗稱“打倒車”) 來穩鉤, 使得主回路接觸器在大電流的情況下, 頻繁分合閘, 導致主觸點燒損或粘連, 減少其使用壽命, 造成故障或定期更換, 導致浪費。
(3) 傳統的控制方式起動及其制動過程中, 由于速度突變, 對行車的機械系統及其電氣系統造成很大沖擊, 嚴重影響了整個行車的使用壽命。
(4) 傳統的控制方式是在運行狀態下進行制動的, 完全靠閘皮的機械制動, 嚴重影響了閘皮的使用壽命及其對整個機械系統造成沖擊。
(5) 傳統的控制方式使用了大量的接觸器、繼電器、電阻、電纜等電氣設備, 由于行車處于高溫且多金屬粉塵的環境中, 故障率高, 日常維護時間長, 給生產的順利進行造成了影響。
1.3 傳統的控制方式的優點
傳統的控制方式在行車上應用已經有了幾十年的歷史, 由于其設備及其控制思路簡單, 維修人員 (尤其是老的一些維修人員) 對該控制方式非常熟悉, 常見故障的處理輕車熟路, 可以大大減少常見故障的處理時間。
2 PLC+定子調壓裝置+變頻器控制方式及其利弊
2.1 P LC+定子調壓裝置+變頻器控制方式
在行車電氣室設立PLC主站, 在司機室設立分站, 將起升及平移機構的主令控制器命令接入分站, 然后通過DP網傳輸于主站, 經過處理后, 通過DP網傳輸于定子調壓裝置及其變頻器, 使命令得到執行。
2.2 P LC+定子調壓裝置+變頻器控制方式存在的問題
(1) 由于PLC、定子調壓裝置及其變頻器故障率低, 維修人員日常培訓不到位, 當其出現故障時, 一般維修人員能力有限, 判斷故障原因不清, 需技術人員進行處理, 增加了故障處理的時間, 對生產造成影響。
針對這種情況下, 我廠專業技術人員多次組織維修人員進行培訓, 努力調高維修人員的維修水平, 當故障發生時, 盡可能的縮短故障處理的時間, 減少對生產的影響。
(2) 起升機構采用了定子調壓裝置控制, 為了提高其控制精度, 在電機后軸上加裝了編碼器以實現閉環控制, 但由于行車在行駛過程中, 振動比較大, 容易造成編碼器固定螺栓松動, 從而使編碼器晃動, 計數不準確, 導致定子調壓裝置保護, 從而影響生產的順利進行。
針對這種情況下, 我廠在制定日常點檢維護措施時, 特別強調:維修人員在每天點檢時, 必須對編碼器固定螺栓進行檢查, 發現松動時及時緊固, 大大減少了故障率的發生。
2.3 P LC+定子調壓裝置+變頻器控制方式的優點
(1) 主令控制器命令通過DP網經分站傳輸電氣室PLC, 然后通過DP網傳輸于主、副起升機構定子調壓裝置及其平移機構的變頻器, 因此, 敷設線路少, 繼電器、接觸器等設備使用數量少, 大大降低了故障率。
(2) 起升機構采用定子調壓裝置控制, 加裝編碼器以實現閉環控制, 控制精度及其速度穩定性相對于傳統控制均有很大的提高;起動、加速、減速、制動過程平穩, 定位準確, 對機械、電氣系統沖擊小, 且電磁制動和機械制動相配合, 先電磁制動后機械制動, 減少了制動器的摩擦。
(3) 平移機構采用變頻器控制, 起動、制動時運行穩定;且制動時, 電磁制動配合機械制動, 有效的緩解了對機械系統及其電氣設備的沖擊, 增加了其使用壽命。
(4) 無論是定子調壓裝置, 還是變頻器均可以實現低速狀態下穩定運行, 并且能準確定位, 方便了職工操作。
3 兩種控制方式的效益比較
通過對以上兩種控制方式進行比較, 發現后者比前者具有很大的優越性, 具體如下。
(1) 采用“PLC+定子調壓裝置+變頻器控制”的行車比采用“傳統控制”模式的行車故障率低, 大大節約了生產成本。雖然“PLC+定子調壓裝置+變頻器控制”控制模式的行車一次性投資成本比較大, 但煉鋼廠生產節奏緊張, 這幾部行車主要負擔著鐵水或者鋼水的調運工作, 如行車出現故障, 哪怕是短短的3分鐘~5分鐘, 都有可能造成單臺連鑄機的斷流甚至停產, 造成正常生產的中斷, 既影響了生產產量, 同時也加大了生產成本。
(2) 采用“PLC+定子調壓裝置+變頻器控制”的行車比采用“傳統控制”模式的行車接觸器、繼電器等備件消耗小, 日常維護簡單、時間短, 提高了維修人員工作的效率, 減輕了勞動負擔。
(3) 采用“PLC+定子調壓裝置+變頻器控制”的行車比采用“傳統控制”模式的行車起動、加速、減速、制動及其運行過程中平穩, 定位準確, 減少了對機械、電氣系統沖擊, 使得行車的整體使用壽命得到延長。
4 結語
通過現場多年的應用, 實踐證明, “PLC+定子調壓裝置+變頻器控制”的控制模式多方面優越于“傳統控制”模式, 相信其通過在行車上應用的不斷增加, 必然成為將來的發展方向。
摘要：本文介紹了PLC、定子調壓裝置及變頻器在行車上的應用, 相對于傳統的接觸器控制, 具有運行穩定、故障率低、維護方便等優點。
關鍵詞：PLC,變頻器,定子調壓裝置,行車
參考文獻
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