高炉主卷扬“飞车”的原因及改进措施

1 概述

高炉主卷扬是高炉上料系统的心脏，高炉冶炼原料必须通过主卷扬料车输送到炉缸内，所以，它的稳定和顺行直接关系到高炉的正常生产，一旦出现故障将极大地影响整座高炉的生产。炼铁厂5#高炉上料主卷扬采用了A-B公司型号为1336PLUS 的变频调速系统，系统运行过程中，体现了变频调速的优越性，同时也暴露了一些不合理的因素，这就要求我们要进一步完善系统以保证高炉主卷扬系统的稳定、运行。

2 主卷扬调速运行曲线图

根据高炉冶炼工艺对主卷扬运行速度的要求如图1所示。

3 问题提出

技术改造后经过两年多的生产运行，发现变频调速系统存在一些不足之处。当因变频器及外部故障突然造成停车时，这时料车如果装满料且停于半空中，在变频器以7.5 Hz重新启动运行时，由于重力作用，重料车下滑，会不受变频器及电动机的控制;而轻料车却不受控制造成冲顶，最终导致的结果是料车冲出轨道，撞坏钢梁，甚至扯断直径为30 mm 的钢丝绳，最严重的一次迫使高炉休风停产24 h，给高炉的生产带来极大的损失。

4 料车“飞车”原因分析

为什么会存在这样的问题?经过现场分析及论证，主要原因是由于卷扬料车是重力性负载，在原来的传统控制电路设计中，制动抱闸电源一般直接取自电机定子绕组，即电机得电产生力矩后抱闸得电打开，若电机失电则抱闸随之失电制动。但在使用变频器时电机的电源频率与工频电源不是全过程一致，而通常使用的抱闸其频率又是按工频设计的，因此抱闸电源必须取自变频器输入电源端。这样就可能引起在料车行进或在轨道中途停车再起动时，由于种种原因抱闸控制电路得电打开抱闸，而变频器无输出或输出力矩不够而使电磁力无法克服料车的阻力矩，造成料车在重力作用下的失控飞车及下滑。

5 提出改造方案

为了防止上述情况的发生，经过技术上的讨论，提出了两套可行性的改造方案：

1)力矩检测法要求在变频器达到一定力矩时打开液压制动器，这时变频器已经产生足够大的力矩可抗衡重力对料车的影响;

2)电压检测法设定一定范围的电压值，运行过程中当电压超过额定电压值时，零压回路动作，使变频器停止运行。

5.1 力矩检测法

图2所示是高炉主卷扬变频调速系统主回路控制图和力矩检测回路，R、S、T为变频器输入端子，U、V、W 为输出端子，38-1KM 为主回路接触器，38-2K和38-4K是正反转继电器常开触点，38-20K是故障继电器，取端子15、14，38-21K 是报警继电器，取端子18、17;图3 是液压制动控制电路，38-6K 和38-7K是检测变频器系统是否正常的故障继电器常闭点，38-18K 是液压制动回路中间转换继电器，

38-19K 和38-22K 是1# 和2# 变频器力矩检测回路继电器的常开点。具体方法是在变频器的两个端子11与12间接一个力矩检测电路，当启动变频器后，变频器的输出电流值必须达到甚至超过额定电流的30%时，端子11 与12才会接通，使得38-19K动作。

在图3 的液压制动器控制回路中，当38-18K 动作后，38-19K 得电动作，38-3KM(抱闸接触器)才得电动作，液压制动器打开，这时变频器已经产生足够大的力矩来抗衡重力对料车的影响，料车开始上行，这就是力矩检测法，它的主要作用在于料车开始行进或在轨道途中，如果变频器故障或外部故障致使重料车悬在半空中，重新起动后，力矩检测发生作用，在变频器产生足够大的力矩后，液压制动器才会打开，从而防止了料车下滑现象的发生。

5.2 电压检测法

如图4所示，在电动机的轴端加装一个测速发电机，与主卷扬电动机同步旋转。在正常运转的情况下，测速发电机产生的电压较高，一般在-60～+60V之间，必须在中间接一个电压转换器，通过电压转换器得到的电压一般在-10～+10 V之间，当装满料的料车因重力的作用失控下滑时，由于速度较正常运行快得多，测速发电机这时产生的电压会突然升高，当超出-10 +10 V的范围时，PLC会检测到一个不正常的高电压，这时PLC 会发出指令使38-ZHG动作(38-ZHG继电器的常闭点串接在零压回路)，变频器的零压控制回路断电，变频器停止运行，使得液压制动器刹车，防止料车继续下滑，这就是电压检测法。

6 结语

经过改造并使用后证明，以上措施切实可行，5#高炉主卷扬变频调速系统飞车现象也不再发生。在此次改造过程中，积累了许多宝贵的实践经验，对其他几座高炉卷扬上料变频调速系统有着重要的指导意义和借鉴作用。