弘远驱动在炼钢厂转炉的应用案例

    转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料,不借助外加能源,靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。

    转炉按耐火材料分为酸性和碱性,按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹;按气体种类分为空气转炉和氧气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大,单炉产量高、成本低、投资少,为使用最普遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。




- 背景与挑战 -

    河南遭遇极端暴雨天气,洪水无情,河南钢厂损失惨重,为快速恢复生产,弘远临危受命,以最快的时间恢复转炉正常运行,保证企业投产,挽回损失。 

转炉对传动系统的要求:

    由于转炉的工艺和传动技术特点,因此转炉对传动系统有很高的要求。

(1)机械倾动转炉能连续回转360°,由多台电机共同驱动,并且能准确停止在任意位置上,还应根据工艺要求具有调速性能。其倾动位置能与氧枪、盛钢桶车及烟罩等相关设备有一定的连锁要求;

(2)在运转过程中,必须有最大的安全可靠性,在电气或机械中某一部分发生故障时,倾动机械应有能力继续进行短时间运转、维持到炼钢炉结束;

(3)倾动机械应有良好的柔性性能,以缓冲冲击负荷和由启动、制动产生的扭振。


- 解决方案 -

    主从传动控制是为多机传动应用而设计的功能,现场为4台90kw电机,主机和从机的电机通过齿轮进行刚性连接,所以要求4台电机的速度同步,出力一致。因此4台电机的传动采用主/从控制,4台驱动器之间通过内部通讯实时交换数据。

    在系统配置中,主机采用速度控制模式,从机采用转矩控制模式,所有的外部控制只需要连接到主机上,而从机的控制信号通过网线从主机通讯获得,不需另接外部控制信号。彻底解决由于电机运行中的不同步而产生的转炉“点头”和“摇头”的现象。

ACS转炉接线图


    4台驱动器之间,主机给从机发出控制命令,从机接受主机发出的启动、停止指令及转矩的设定值进行动作。当某台从机出现故障时,并不影响主机和其它从机的通讯和动作,设备可以继续运行,等到生产完成后再进行检修;当主机出现故障时,从机收到信号切换为主机使系统正常运行,等到适当时候对故障设备进行检修。

    由于转炉属于高启动转矩的负载,因此采用直接转矩控制,停止方式为斜坡停车方式,采用制动斩波器和制动电阻将回馈的能量进行吸收。



- 弘远驱动效果与优势 -

# 安全可靠·稳定精度高

① 主从通信速度快、可靠、成本低,适用于炼钢、造纸、采煤等多机协作系统;

② 成功替代进口,解决了多传动的同步问题,减小了设备的大型化,降低了维护的工作量和设备投资;

③ 主从通讯完美实现四台电机开环无编码器力矩分配 ;

④ 多台机器可任意设定切换为主机,最大限度保障安全生产;

⑤ 系统运行稳定,调试简单,控制精度高;

⑥ 丰富的扩展功能、良好的力矩特性;

⑦ 起重专用逻辑,停机稳定。

    据相关行业统计和业内专业人士证实,本应用在整个冶金炼钢工艺中具有非常典型的对传动的高要求特性,其主要包括有:驱动器的高水平力矩特性、力矩响应、多机协同、工艺协同、恶劣的电学和物理环境的适应能力、连续运行的高可靠性,在此之前,放眼全球也仅极小数厂家的产品能够胜任,故本案例充分彰显和映证了弘远驱动器具有很高的综合技术水平。



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