直流调速装置转矩控制在高炉探尺中应用.docx

目录1 绪论11.1 选题背景及意义11.2 国内外研究现状及发展史11.3课题来源21.4设计主要内容及发展前景21.5本章小结32 方案论证42.1高炉探尺的简介42.2高炉探尺系统组成52.3高炉探尺的工作原理52.4本章小结93 系统硬件电路的设计与选型103.1 PLC选型103.2西门子6RA7018183.3低压电器的选型223.4系统硬件设计263.5本章小结284 系统软件设计294.1程序流程图294.2程序设计294.3 6RA7018设计324.4加压站监控组态设计334.5本章小结37结论38参考文献39附录A电气控制图401 绪论1.1 选题背景及意义我国是钢铁生产、出口大国。高炉是钢铁生产的主要组成部分，高炉探尺能否准确、实时反映炉内物料决定了该高炉能否安全生产。物料过多或者过少都会发生危险，轻则减产浪费原料，重则发生爆炸，严重影响生命安全和经济发展。所以研究高炉探尺的意义重大而深远。老式探尺采用传统的空开、接触器和接触调压器驱动形式。工作过程为：提尺时电机定子接入电网额定电压，电机正转；放尺时通过接触调压器使电机定子接入几十伏左右的电压，改变供电相序，电机反转，重锤下放。老式探尺存在问题：1）放尺不畅，电压波动时，放尺速度波动，经常需手动干预。2)放尺过程采用小电压且使电机向下转，易松绳，乱绳和倒锤，烧锤。3）不能很好跟踪料面，影响及时向炉内布料。4）更换重锤时，调试时间相对长。5）对重锤重量偏差要求较严。6）需经常维护，控制精度低,调试难度大，故障率高维护工作量比较大。新型高炉探尺工艺控制过程，新型高炉探尺采用直流调速电机传动，低速恒转矩控制。高炉探尺作为监视和控制高炉内料位的重要设备，其控制的关键点在于准确地进行料面跟踪。新探尺的优点：1)保证探尺的重锤在下放过程中能均匀、顺畅、可控的下放。2)重锤在下放到料面后，“浮”在料面上，重锤不倒不歪，随着料面的下降自动平稳地下降，即一直“浮”在料面上，保持力矩的动平衡。3)探尺重锤可控稳定地快速提升。4)探尺重锤可控、准确、平稳地停车。5)随着电机的发展高炉探尺控制将越来越精确准确[1]。1.2 国内外研究现状及发展史可编程控制器（PLC）的发展。可编程逻辑控制器 PLC出现在 60 年代末，由于工业生产从大批量少品种的生产转变为小批量多品种的生产方式。而当时大规模生产线的控制电路大多是继电器控制系统，难以改变生产程序，且体积大、耗电多、可靠性低。对此，美国通用汽车公司 GM 于1968 年提出编程方便，现场可修改程序维修方便的插件式结构。数据可直接输入管理计算机的可靠性高于继电器控制装置。1969 年，美国数字设备公司（DEC）制成了世界上第一台可编程控制器 PDP-14，它在美国通用汽车公司汽车装配线上的应用成功，立刻引起全世界的关注，开创了 PLC 在工业上使用的新时代。我国从 1974 年开始研制，1977 年开始工业应用。高炉探尺发展。以前探尺的电机型号为YZR系列,额定功率有以下几种2.2KW、3.7KW、4.0KW、5.0KW等，额定频率50HZ，额定转速970转/分左右，Y接线方式，定子额定电压380V。传动采用传统的空开、接触器和接触调压器驱动形式。新型探尺采用全数字直流调速技术，直流调速器就是调节直流电动机速度的设备，上端和交流电源连接，下端和直流电动机连接，直流调速器将交流电转化成两路输出直流电源，一路输入给直流电机砺磁（定子），一路输入给直流电机电枢（转子），直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速。同时直流电动机给调速器一个反馈电流，调速器根据反馈电流来判断直流电机的转速情况，必要时修正电枢电压输出，以此来再次调节电机的转速。能够保证探尺稳定运行。现在国内主要是用德国西门子和美国AB公司的直流调速器较多。国内这方面技术还不是特别成熟。[2]1.3课题来源本课题来源某公司已完工的高炉项目，并且已经正式投产，经过半年多时间未出现异常状况。针对老式探尺中出现的不能稳定运行，维修、操作困难，不能精确测量高炉中的物料。我们采用了西门子的直流调速器来控制探尺，直流调速器能够直接跟PLC直接通讯，缩短响应时间；能够保证探尺长时间稳定运行，监控更能保证实时性，维修维护方便。所以改进探尺是非常必要的。这也是本设计的研究的意义。1.4设计主要内容及发展前景高炉料位探测系统是采用直流电机拖动重锤来进行料位探测的。直流电机具有良好的调速性能，但高炉生产情况千变万化，随着气流、风温、料位和料种的不同，要求料位探测系统在高炉冶炼过程中，保持稳定的料线是准确布料和高炉正常工作的重要条件之一。料线过高，对料位设备是危险的；料线过低，会使炉顶煤气温度显著上升，对炉设备的寿命造成不利影响。为了获得高炉装料的可靠依据，必须准确探测炉料位置。它具有较高