2005年, 首钢长治钢铁有限公司炼钢厂建设6#转炉时, 配套安装的两部125/40T行车和一部140/40T行车均采用了传统的接触器电气控制, 即用主令控制器+继电器+接触器控制交流绕线电机, 通过切除绕线电机转子侧电阻来控制速度, 经过几年的应用, 发现该控制方式存在电气设备多、线路多、接触器主触点及辅助触点更换频繁、日常检修时间长等等缺陷。因此, 2008年及2010年7#、8#转炉工程中, 配套安装的三部125/40T行车和一部140/40T行车, 改变了传统的电气控制模式, 采用PLC集中控制, 起升机构采用定子调压装置和转子切电阻, 平移机构采用变频器控制, 通过实践证明, 该控制方式大大降低了故障率, 节约了日常维护检修时间, 为生产的顺利进行提供了保障。
1 传统的控制方式及其利弊
1.1 传统的控制方式
传统的控制方式采用主令控制器控制继电器, 然后由继电器来控制接触器的方式来进行控制, 通过正、负两接触器的电气互锁来控制绕线电机的转向;通过对交流绕线电机转子串电阻的方式进行调节转速。该控制方式在行车上的应用已经有了几十年的历史, 但存在电气设备多、线路多、接触器主触点及辅助触点更换频繁、日常检修时间长等等缺陷。
1.2 传统的控制方式存在的问题
(1) 传统的控制方式采用交流绕线电机转子串电阻的方式来进行调节转速, 由于其为开环控制, 控制精度及其速度稳定性差。
(2) 传统的控制方式没有稳定的低速, 操作人员只有通过反接制动 (俗称“打倒车”) 来稳钩, 使得主回路接触器在大电流的情况下, 频繁分合闸, 导致主触点烧损或粘连, 减少其使用寿命, 造成故障或定期更换, 导致浪费。
(3) 传统的控制方式起动及其制动过程中, 由于速度突变, 对行车的机械系统及其电气系统造成很大冲击, 严重影响了整个行车的使用寿命。
(4) 传统的控制方式是在运行状态下进行制动的, 完全靠闸皮的机械制动, 严重影响了闸皮的使用寿命及其对整个机械系统造成冲击。
(5) 传统的控制方式使用了大量的接触器、继电器、电阻、电缆等电气设备, 由于行车处于高温且多金属粉尘的环境中, 故障率高, 日常维护时间长, 给生产的顺利进行造成了影响。
1.3 传统的控制方式的优点
传统的控制方式在行车上应用已经有了几十年的历史, 由于其设备及其控制思路简单, 维修人员 (尤其是老的一些维修人员) 对该控制方式非常熟悉, 常见故障的处理轻车熟路, 可以大大减少常见故障的处理时间。
2 PLC+定子调压装置+变频器控制方式及其利弊
2.1 P LC+定子调压装置+变频器控制方式
在行车电气室设立PLC主站, 在司机室设立分站, 将起升及平移机构的主令控制器命令接入分站, 然后通过DP网传输于主站, 经过处理后, 通过DP网传输于定子调压装置及其变频器, 使命令得到执行。
2.2 P LC+定子调压装置+变频器控制方式存在的问题
(1) 由于PLC、定子调压装置及其变频器故障率低, 维修人员日常培训不到位, 当其出现故障时, 一般维修人员能力有限, 判断故障原因不清, 需技术人员进行处理, 增加了故障处理的时间, 对生产造成影响。
针对这种情况下, 我厂专业技术人员多次组织维修人员进行培训, 努力调高维修人员的维修水平, 当故障发生时, 尽可能的缩短故障处理的时间, 减少对生产的影响。
(2) 起升机构采用了定子调压装置控制, 为了提高其控制精度, 在电机后轴上加装了编码器以实现闭环控制, 但由于行车在行驶过程中, 振动比较大, 容易造成编码器固定螺栓松动, 从而使编码器晃动, 计数不准确, 导致定子调压装置保护, 从而影响生产的顺利进行。
针对这种情况下, 我厂在制定日常点检维护措施时, 特别强调:维修人员在每天点检时, 必须对编码器固定螺栓进行检查, 发现松动时及时紧固, 大大减少了故障率的发生。
2.3 P LC+定子调压装置+变频器控制方式的优点
(1) 主令控制器命令通过DP网经分站传输电气室PLC, 然后通过DP网传输于主、副起升机构定子调压装置及其平移机构的变频器, 因此, 敷设线路少, 继电器、接触器等设备使用数量少, 大大降低了故障率。
(2) 起升机构采用定子调压装置控制, 加装编码器以实现闭环控制, 控制精度及其速度稳定性相对于传统控制均有很大的提高;起动、加速、减速、制动过程平稳, 定位准确, 对机械、电气系统冲击小, 且电磁制动和机械制动相配合, 先电磁制动后机械制动, 减少了制动器的摩擦。
(3) 平移机构采用变频器控制, 起动、制动时运行稳定;且制动时, 电磁制动配合机械制动, 有效的缓解了对机械系统及其电气设备的冲击, 增加了其使用寿命。
(4) 无论是定子调压装置, 还是变频器均可以实现低速状态下稳定运行, 并且能准确定位, 方便了职工操作。
3 两种控制方式的效益比较
通过对以上两种控制方式进行比较, 发现后者比前者具有很大的优越性, 具体如下。
(1) 采用“PLC+定子调压装置+变频器控制”的行车比采用“传统控制”模式的行车故障率低, 大大节约了生产成本。虽然“PLC+定子调压装置+变频器控制”控制模式的行车一次性投资成本比较大, 但炼钢厂生产节奏紧张, 这几部行车主要负担着铁水或者钢水的调运工作, 如行车出现故障, 哪怕是短短的3分钟~5分钟, 都有可能造成单台连铸机的断流甚至停产, 造成正常生产的中断, 既影响了生产产量, 同时也加大了生产成本。
(2) 采用“PLC+定子调压装置+变频器控制”的行车比采用“传统控制”模式的行车接触器、继电器等备件消耗小, 日常维护简单、时间短, 提高了维修人员工作的效率, 减轻了劳动负担。
(3) 采用“PLC+定子调压装置+变频器控制”的行车比采用“传统控制”模式的行车起动、加速、减速、制动及其运行过程中平稳, 定位准确, 减少了对机械、电气系统冲击, 使得行车的整体使用寿命得到延长。
4 结语
通过现场多年的应用, 实践证明, “PLC+定子调压装置+变频器控制”的控制模式多方面优越于“传统控制”模式, 相信其通过在行车上应用的不断增加, 必然成为将来的发展方向。
摘要：本文介绍了PLC、定子调压装置及变频器在行车上的应用, 相对于传统的接触器控制, 具有运行稳定、故障率低、维护方便等优点。
关键词：PLC,变频器,定子调压装置,行车
参考文献
[1] 黄明铸.变频器和PLC在起重机的应用[M].北京:机电技术, 2009, 3.
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