武鋼高爐主卷揚抱閘系統的故障分析與處理

武鋼一號高架的主要上料設備是主輥上料機系統，其性能直接關系到高密度手機的正常生產。在2001—2003年,1號高爐主卷揚系統連續出現了幾次重大事故,導致料車鋼繩拉斷,料車從斜橋上滑下,料車車輪被撞掉,高爐被迫休風20h以上。在平時生產中,也經常出現料車“上天”,即料車超極限,4個輪子懸空、抱閘打不開、抱閘落閘滯后等故障。通過對歷次事故的分析,發現問題主要出在抱閘控制系統。1號高爐主卷揚抱閘控制系統原先采用的是接觸器控制,控制要求高,動作頻繁,控制和切換電流大,極易造成觸點燒損,使觸點合不上或粘連,運行極不穩定。由此造成的抱閘打不開而將閘皮、閘瓦磨壞或將抱閘線圈燒毀,而且故障發生后的排查困難,更換抱閘、接觸器的時間長,對高爐安全順行造成極大危害。經過分析總結,決定用西門子SIMOREG6RA70全數字直流調速裝置替換原有接觸器對抱閘系統進行控制。16裝置及硬件結構設計西門子SIMOREG6RA70直流調速裝置為三相交流電源直接供電的全數字控制裝置,用于給可調速直流電機電樞和勵磁供電,裝置額定電流范圍為15～2200A,并可通過并聯SIMOREG整流裝置進行擴展。該裝置體積小,結構緊湊。裝置的門內裝有1個電子箱,箱內裝入調節板及用于技術擴展和串行接口的附加板。外部信號的連接(開關量輸入/輸出,模擬量輸入/輸出)通過插接端子排實現。裝置軟件存放在快閃EEP-ROM中,使用基本裝置的串行接口可以方便地使軟件升級。2臺高效能的微處理器(C163和C167)承擔電樞和勵磁回路所有的調節和傳動控制功能。調節功能在軟件中通過參數構成的程序模塊來實現。裝置本身帶有參數設定單元,不需要其他任何附加設備即可完成參數的設定。所有的控制、調節、監視及附加功能都由微處理器來實現。內部軟件帶有4種智能優化功能,可自動測取、優化參數。6RA70本身具有147種F代碼故障和128種報警保護功能,主要典型故障保護有:通訊故障、過流、過壓、過速、欠磁、測速反饋故障、堵轉、電機過熱、過載、硬件損壞等。故障分類清楚,提示明晰,便于故障的診斷和處理。2電磁式冷凝器內結構電路主卷揚抱閘采用的是電磁式制動器,屬于常閉型設計,即無電流通過時,其軸處于制動狀態,制動器的制動力矩由摩擦力產生,并且能在干式狀態下工作,當接通直流電時,制動器即松開。電磁式制動器內部結構圖如圖1所示。當制動時(即斷電時),經由滑鍵安裝于軸套上的轉子通過銜鐵盤被彈簧壓向反磨擦面,從而產生制動力矩。此時,在銜鐵盤與定子之間會產生1個氣隙S。當放松制動時定子線圈被通以直流電,所產生的磁場使銜鐵盤壓縮彈簧被定子吸附,此時轉子被松開,制動解除。3直流減速裝置主卷揚抱閘控制系統由3臺西門子SIMO-REG6RA70直流調速裝置(兩用一備)和2臺電磁式制動器組成,1號直流調速裝置控制南臺電機制動器,2號直流調速裝置控制北臺電機制動器。當1號或者2號直流調速裝置出現故障時,通過倒換開關,啟用3號直流調速裝置。正常使用時,由西門子S7-300PLC向直流調速裝置發出指令,通過直流調速裝置來控制抱閘的分合。控制系統流程如圖2所示。3.1門觸發控制系統的硬件配置主卷揚抱閘控制系統主回路如圖3所示。PLC與直流調速裝置端子連接圖如圖4所示。3.26裝置的參數化構造6RA70直流調速裝置除了根據實際需要合理選型外,就是使用DriveMonitor對其參數進行相應的設置,經過參數化步驟,便可激活裝置功能。3.2.1計算設備在k0103中的電特性參數1)抱閘給定流程。4級主開關給定:抱閘打開指令經由控制端子37,即開關量B0012輸入到整流裝置。一路連接到4級主開關給定的開關U660,設定U665=110%、U666=110%、U667=110%。另一路經過延時接通(激活U952.40延時功能塊,U440=B0012,類型U442=0,延時時間U441=0.82s),其輸出B9850也被連接到4級主開關給定的選擇開關U664,它將U668=12%作為給定值,輸出K0510。未選擇爬行給定:爬行給定接入的源P440=0、P441=0、P442=0,給定值P443=K0510直接傳遞到K0206。給定值處理:給定值P644=K0206經過雙向限幅、附加給定綜合、比例調節等給定值處理后傳遞到K0193。該功能塊中其余參數按出廠值給定。斜坡函數發生器:當控制字1的4位為高電平時,K0193經斜坡函數發生器傳遞到K0190。預留強磁余量設定P300=150%,預留退磁給定設定P301=-5%,盡快建立吸合力矩設定P303=0,適當的電流下降斜率避免電流過沖設定P304=0.5s。速度調節器:P620=K0165=P625-P626。P625連接到斜坡函數發生器的輸出K0190;P626連接到內部電樞實際電流值K0117。二者差值并沒有經過速度調節器的比例積分,而是直接連接到電流限幅。電流限幅:P601.03=K0165,經過限幅,直接輸出K0120。這樣連接的結果是跳過速度調節器、轉矩限幅、速度限幅幾個環節。電樞電流閉環控制:K0120跳過齒輪平滑處理直接連接到P601.05,進行電樞電流閉環控制,設定P153=0(電樞預控制禁止),輸出K0102。電樞觸發單元:觸發單元輸入的源P600.01=K0102,經過電網頻率矯正,輸出觸發脈沖,控制門級電路的導通角。實際上,K0120直接連接到電樞電流控制器,并且以電流實際值K0117作為反饋值,因此給定值就是電流值。按照整流裝置的能力,抱閘強磁電流可以給到40A,是現在33A的1.2倍。2)復位給定流程。復位指令經由控制端子36,即開關量B0010輸入,P665.01連接到B0010,控制字1的7位連接到P665.01,當高電平來時,復位。3)運行給定流程。運行指令經由控制端子38,即開關量B0014輸入,P654.01連接到B0014。選擇P445=0,運行指令(控制字1的0位)由端子37來的信號和B0014通過與門生成,當輸出是高電平時,運行。3.2.2k953接口電路1)運行狀態輸出。設定U099.01=85%、U099.02=8%、U099.03=12%,U099.01連接到K9501,U099.02連接到K9502,U099.03連接到K9503。激活U950.65限幅器功能塊。K9501連接到U175.02,上限設為K0117,下限設為0。當K9501超出上限時,輸出B9150;當K9501超出下限時,輸出B9151;當K9501介于0到K0117之間時,輸出K9167。激活U952.15RS觸發器功能塊。B9510連接到U415.01,設定U415.02=B0013(控制端子37的狀態取反),輸出B9550。K9502經過U950.66限幅器功能塊進行連接,當K9502超出上限時,輸出B9152;K9503經過U950.67限幅器功能塊進行連接,當K9503超出下限時,輸出B9155。U950.66和U950.67這兩個限幅器功能塊的上下限分別為K0117和0。激活U951.20三輸入與門功能塊。設定U320.01=B9550,U320.02=B9152,U320.03=B9155,輸出B9350。P771連接到B9350,P771為輸出端子46的輸入源。當高電平來時,向PLC返回運行信號。2)準備好狀態輸出。設定P772=B0107(狀態字1的3位狀態取反),P772為輸出端子48的輸入源,狀態字1的3位為低電平時無故障。3.3其他費用的計算機設計抱