200T天车改造工作总结Word格式文档下载.docx

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2.电炉两个200吨天车ABBASTAT9交流调压调速系统

1）ABB交流调压调速系统采用ABB公司生产的ASTAT9速度控制系统，用于起重机及其它重负荷物料搬运系统，它是一种适用于滑环电机，且具有定位，制动器控制，转子电阻切换和其它应用功能的集成电路控制系统，控制系统还包括起重机电机驱动所需加的保护功能．

ASTAT9具有有级或无级速度控制功能，调速范围从0到100%，电机的平滑加速和减速与内部的斜坡发生器的设定时间相一致，电气制动几乎可使速度为零，从而减少了机械制动器的磨损与维修．

2）型号与规格

名称：

交流调压调速装置

型号：

ASTAT9

额定电流：

100A200A355A630A等

控制电压：

AC220V50HZ

额定工作电压：

三相AC380V50HZ

额定输出电流：

100---630A

二.改造前天车存在的问题

1.电炉两个200吨天车1999年投运后，随着天车作业率的不断提高，天车经常因为电气故障影响电炉的生产，主要表现在:

●大车ABB调压调速装置在改造前经常烧坏快速熔断器，严重影响了天车的正常运行．

●ABB调压调速装置A4板安装在装置内部的侧面，不便于维修，更换时需费时4个多小时．

●测速反馈系统由于两个装置采用主从配合，每个装置各有一套反馈回路，只要有一台测速机发生故障，装置就会报转矩故障，使控制装置停止工作，严重影响了生产．

●该装置采用模拟量控制方式，现在厂家已经停止生产该型号装置．

2.转炉200T天车于2004年3月投运后，随着转炉生产达产，两部200T天车负荷不断增加，两部天车设计上的不足明显的暴露出来，常常因为天车故障，导致转炉炼钢停产、连铸断浇，损失巨大，并伴随明显的安全隐患，主要表现在：

●主起升系统单电机工作和MH装置常死机、两台电机工作严重不同步，甚至出现烧毁装置，造成停产达五个小时之久的严重后果。

●控制系统及PLC程序设计不合理,安全保护有缺现。

●装置的控制电源相互有联系，不独立，设计不合理，直接影响设备的整体运行。

●接触器选型不合理，装置对换相接触器要求较严。

●盘式制动器电磁整流设计不合理．

三:

改造措施

Ⅰ.转炉两个200吨天车MH调速系统改造措施

1．主起升单电机和死机现象的处理

由于主起升两个电机分别各有一套MH调速装置控制，而这两套装置是孤立的，不存在主从控制关系，满足不了星型减速机的要求。

速度给定信号是由一个主令PLC输出控制一个继电器，两套MH装置工作共用一个继电器的两个无源辅助点。

各装置由各自的电机二次转子反馈来实现闭环系统，给定信号与反馈信号相比较，送到调节器，调节器输出送到触发器控制单元，使之输出一定移相脉冲，可控硅输出一定的电压，电动机的转速与给定值相当。

然而，因为两套MH装置相互独立，不存在主从关系，两电机的速度没有比较，这是造成单电机和时而死机现象的根本原因。

因为速度反馈（Rotorfeedback）信号跟不上或不一致，信号干扰及电子超速开关误动作等因素造成。

所以解决单电机工作只能将闭环控制精度提高，并且抑制各调节板的信号干扰，为此我们采取的措施是：

1）对采集来的转子反馈信号要求制造厂家（南非）进行信号处理，在中央控制电路板上增加电阻、电容等电器元件来抑制信号的突变和外界干扰，并优化控制面板和中央控制板上CPU内部程序，使PID的积分时间缩小，防止”过饱和”现象的发生，PID的快速调节适应工况要求.同时使输入给定信号和反馈测量信号进行电平移位处理，消除供电引起的导线误差，提高闭环调节精度。

为此我们和外籍专家一道进行理论分析，原理图如图下:

由图可知，输入信号跨接在调节器IC的同相和反相输入端上，给定信号Vs反相接在IC两端，Vcm1和Vcm2为共模电压信号，这两个附加电压不会影响电路的输出，克服了引线误差．此分析被外籍专家采用，并在现场对MH中央控制板进行改造，当时就大大降低了MH装置在任何挡位死机封锁的现象．

2）对触发电源向制造厂家（南非）要求增加稳压元件，对触发信号增加滤波环节。

因为晶闸管触发电平低，又与大电流、非正絃的主电路共处一个装置中，必须采取防干扰措施。

通过对触发板和控制板升级，故障率下降明显．

3）装置各档位工作电源使MH装置本身发出+-30V电压信号，经过PLC输出信号控制的继电器来控制。

由于主起升盘与PLC柜由一定的距离，信号易受干扰，再加上原设计的电缆无屏蔽，各装置所得信号不能保持一致，为此我们将PLC柜内的继电器移到主起升盘上，缩短距离，改换屏蔽电缆，消除信号干扰。

4）装置有时在高速下降四档回低速时，由于电机处于再生发电状态，电机突然接到减速指令后，电机处于超同步运行状态，电子式超速开关动作，引起系统跳闸，装置封锁，为了使电子式超速开关精度和电机转速相匹配，使系统更好的运行，在PLC的程序中来实现，使超速开关动作时间延长5ms，躲过超同步运行时间，既不影响装置停机禁止输出，也不影响系统跳闸。

2．装置击穿烧毁的分析及解决对策

1）装置的可控硅击穿一般都是因为电网电压波动，出现瞬时高电压而损坏，而高压从何而来？

经打开装置检查，可控硅的触发极烧毁，导致可控硅击穿，即触发极有了异常电压，导致与主电路电源不同步现象发生，触发板烧毁，各机构控制电源分别取于总电源变压器，由于MH公司制造的触发板上的变压器不是采用静电屏蔽变压器，要求厂家对触发器进行升级，增设阻容移相滤波环节。

为了使电源更好与外界隔离，我们在各控制盘上分别增加一套控制电压隔离变压器，使各MH调速装置电源分开，即防止了电压突变，又消除多装置之间电源的相互干扰。

此项改造消除了MH调压调速装置同时烧毁的现象，保证了设备的安全运行，使该装置的中央控制板和移位触发板故障率大大降低．

2）由于MH调速装置不同于ABB调速装置，不是无触点五组可控硅内部进行换相处理，而MH装置是靠外界两个接触器来实现电动机的正反转。

由于天车工作频繁，动作较快，易发生换相弧光短路，经过多次观察调整装置的零电流换相延迟时间，并加装快速分断线圈，动作时间短，避免接触器拉弧，使接触器换相时可控硅处于关断状态，装置不因短路而烧毁，也延长了接触器使用寿命，优化MH参数，使之适应工作需要。

修改参数设置如下：

参数

说明

原设定值

现设定值

Brakepluggingv

直接换向时制动电压

50%

70%

Phshiftofftime

零电流换向延迟时间

100

140

Phshiftontime

接触器打开时延时关闭

80

Lowerplugout

下降制动超时

3000ms

4000ms

BrakereleaseI

制动器释放时电机的力矩电流

10%

15%

通过快速分断线圈的投入使用和参数的调整，使接触器的寿命由原来的三个月延长至一年，每年转炉两个200吨天车的主起升和大车机构就至少省出36个500A的换向接触器．

3、PLC程序的完善

1）配电保护盘启动条件完善

●总断路器合闸

●各机构主令控制器都在零位

●各机构限位正常

●司机室仓门关闭

●各抱闸都是抱紧

●编码器正常

●超速开关无动作

●安全制动器无动作

●各急停按钮无动作

2）MH装置启动输出的条件完善

●断路器（包括微断路器）合闸位置

●保护盘主接触器吸合

●装置风机运行正常

●MH装置无各类故障报警

3）安全制动器起保护作用动作条件完善

●保护盘失电

●编码器监测有断轴

●超速开关动作

●安全制动器限位动作

●液压抱闸故障

●各类急停按钮按下

4）原设计中，主起升四个抱闸，高速轴与低速轴抱闸在主令回零时，同时动作，机械冲击力比较大，将高、低侧分开控制，增加一个中间继电器，在PLC程序中实现先后动作，减少对星型减速机的冲击。

改造后的程序如下:

plc-符号表

Aymbol

Address

Datatype

Comment

=05S40-12

I0.0

BOOL

主令零位

＝05Q10

I0.1

主断路器辅助点

=01K00

I0.2

零压继电器

=05Q81\F21F22

I0.3

各分断开关

=05-F43\44

I1.0

卷筒超速开关

T20

接通延时定时器

=05K11

I2.1

1#上升

=05K21

I2.2

1#下降

T5

延时关断定时器

T10

=05K12

I2.3

2#上升

=05K22

I2.4

2#下将

=05K74

Q2.0

卷筒抱闸

4．盘式制动器的改造

盘式制动器是起重机起升机构上常用的一种安全制动器，是很好的安全保护设备．我厂所选用的是法国西姆公司生产的液压盘式制动器，正常工作时液压泵通过保压电磁阀，预值足够的压力，当压力不够时，液压泵自动起动补压，在天车起升或下降过程中，突遇特殊情况，如机械设备的断轴或减速机损坏及电气液压抱闸故障抱不住等现象发生时，打压电磁阀工作，盘式制动器自动的投入工作，抱紧卷筒，保证重物不下落．它工作信号是天车工手动操作（通过按钮）、系统失电、编码器检测断轴、超速开关检测超速及电机不同步等．在使用过程中，常常出现给打压电磁供电的整流块（交－直）烧坏或短路，导致主断路器跳电，制动器抱紧，天车无法工作，影响生产时间．经过分析原西姆公司设计的整流元件在电磁阀的插头里，整流元件容量太小，温度高，再加上现场环境恶劣，所以易损坏．为此我们将整流元件移位，移到电气室，更改线路，更换大容量的整流元件，故障消失，保证了正常的安全生产．

2.电炉两个200吨天车交流调压调速系统改造措施

1.针对大车烧快熔现象，我们认真分析原因，查找故障．我们通过示波器观察到波型中有高次谐波和涌流波型．这是因为随着电子技术的广泛应用与发展，在系统装置中增加了大量的非线性负载，如低容量的家用电器和高压大容量的工业用交直流变换装置，特别是静止的变流器的采用．由于它是以开管方式工作的，会引起电网电压波型发生畸变，他们在运行中不仅会产生大量的高次谐波、涌流，而且会使电压波动、闪变，三相不平衡日趋严重．我们认为这就是大车烧快熔的原因，而串联电抗器的作用能抑制高次谐波和限制合闸涌流．最后确定在装置前串联了三个单项电抗器，通过观察，大车运行情况平稳良好．自从安装了单项电抗器后，大车很少烧快熔，彻底解决了烧快熔的难题．

2.速度反馈采用直流测速发电机和电动机同轴连接（非柔性）经常发生因测速机断轴、测速机碳刷接触不良、线路开路等故障，因为STAST9采用外部速度控制环控制，若速度环开路，会造成反馈为零，装置会默认为电机低速而增大输入量，不能抑超调，导致转矩故障．每月测速机损坏多达3至4台，每台价值2000余元，鉴于这种情况，我们决定对测速机进行改造．我们与厂部职能科室合作认真分析原因，翻阅查找资料，最后确定了改造方案．原来测速机安装在电机上，测速机与电机接手采用铝质联轴器，我们将测速机改安装在减速机上，测速机与减速机接手采用钢质联轴器，联轴器之间加装弹性垫．通过改造后，效果非常明显，测速机故障大大降低，一年来测速机仅损坏三台．

3.对于测速反馈系统，我们在两套反馈线路之间加装了替换功能．即当一路反馈信号出现故障后，我们立即将用另一套反馈信号替代故障信号，并将故障信号断开，然后在生产间隙处理故障信号，故障排除后再恢复到原来的正常状态．线路图如下

　　　　说明：

1）正常情况下K1、K2闭合K3断开

2）故障时K3闭合,K1、K2只能有一个闭合，严禁K1、K2同时闭合

4．现在由于ABBASTAT9模拟量控制器厂家已不在生产，备件组织和维修费用特别高，我们选用KJT-400交流调压调速装置替代进口的ABBASTAT9交流调压调速装置。

1）KJT-400交流调压调速装置是上海智大电子有限公司自行开发研制的电子调压调速系统，采用交流380V三相电源输入，具有有级或无级速度控制功能，调速范围从5-100%．可广泛用于三相交流异步电动机和三相绕线式异步电动机的调速，主要用于起重机电动机的调速控制．电气制动几乎可使速度将为零，从而减少了机械抱的磨损和维修，控制系统还包括起重机电动机所需的保护功能．它是ABBASTAT9调压调速装置的替代产品，具有功能强，价格低维修方便等优点．我们采用KJT-400交流调压调速装置代替ABBASTAT9调压调速装置后，故障率大大降低，维修以及更换控制板都非常方便，费用也大大低于进口产品．其工作原理方框图如下：

2）KJT—400交流调压调速装置参数的优化

KJT—400交流调压调速装置在参数优化前，装置的稳定性能不是很高，起升机构经常发生溜钩现象和抱闸动作不正常、有时抱闸接触器动作两次等现象．鉴于以上这些情况，我们通过大量的调试，作好每一次调试记录以及各个机构的运行情况，通过对比分析，最终敲定了最佳的参数，为天车的正常运行奠定了坚实的基础．减少了热停时间，同时也减轻了维修人员的劳动强度．

A3板上的电位器的参数优化调整如下（顺时针旋转）（平移／起升）

INADJ――电流反馈系数　　　　　　　　　4格／8格

LIM1――电流正向限幅　　　　　　　　　　8格／10格

LIM2――电流反向限幅　　　　　　　　　　8格／10格

RAMP.TIME――斜率时间（斜坡发生器时间）10格／1.5格

OVERSPEED.ADJ――超速调节　　　　　　　　12格／3格

ZERO.SPEED――零速　　　　　　　　　　1.5格／4格

BRAKEIND――制动器延时停电时间　　　　　1格／5格

ROTOR.RESIST――转子电阻　　　　　　　　2格／2格

PHASE.LEAD――微分反馈　　　　　　　　　5.5格／5.5格

Δω――速度偏差（转矩故障保护）　　　　　5格／5格

三.改造效果

经过上述的改造与完善后，效果良好,四部200T天车至今运行平稳，故障大幅度降低，其中电炉CD跨200T天车在2005年实现了零故障运行,保证了生产的快节奏，为炼钢赢得了时间，减少了因天车故障造成连铸断浇的机会，具有较明显的经济社会效益及推广应用价值。

尤其是MH调压调速系统的改造，MH公司对上述我们提出的要求和改造方案给予认可并实施，该公司也把这项单电机攻关技术应用于其它项目上，解决了长期单电机和死机问题．

四．经济效益分析：

1．直接效益：

A．电炉两部200吨天车

1）.ABB装置改KJT-400装置，每套装置节约设备成本18万元．每年节约18万元．

2）.2005年以前，每年要烧毁装置内部各种电路集成板10块．每块需3万元，共节约10*3万元＝30万元/年

3）.参数优化后延长接触器使用寿命，切电阻接触器每年可节约16台，制动器接触器每年可节约6台，共节约16*2000+6$4000=5.6万元/年

4）.测速机改造后每年可节约20台，共节约20*2000=4万元/年

电炉两部天车合计节约18+30+5.6+4=57.6万元/年

B．转炉两部200吨天车

1）.2004年一次性烧毁4套MH调速装置，共损失备件费用达40万元，影响热停达5个小时之久，改造后此情况一次没有发生，5个小时按产钢1000吨，每吨按200元计算，每年可创效1000*200=20万元．

2）.改造后每年烧毁MH电路板的情况没有发生．每年节约中央控制板8块，触发板10块，控制面板4块，共节约8*5000+10*4000+4*6000=10.4万元/年．

3）.延长接触器使用寿命，每年按可节约6套进口施耐德接触器，共节约6*12000=7.2万元/年．

转炉天车节约40+20+10.4+7.2=77.6万元/年．总直接经济效益57.6+77.6=135.2万元

2．间接效益

1）.通过一系列的改造，系统运行可靠稳定，避免了重大设备事故的发生，降低了维修费用和劳动强度，具有重大的现实意义和重大的经济效益．

2）.ABB和MH装置的改造和参数优化及PLC程序的完善单电机和装置死机情况没有再发生，提高了系统使用率．

3）.对于天车调速系统，影响PID控制的原因多方面的，通过改造和完善及许多问题的解决，使现场维修人员积累的经验，提高处理问题的能力也是至关重要和宝贵的．

4）.各种条件的完善，大大的降低了设备故障率，提高天车的作业率，适应了全厂快节奏的生产，为增产增效打下坚实的基础．

五．应用范围及前景

随着设备的大型化，天车的吨位也逐步增大，安全性能也要随之加强，安钢一炼轧200吨级天车，改造后各项指标达标，参数设计更加合理，功能更加完善，各炉各跨的200吨天车都较好的配合着生产，CD跨两部200吨天车至今未出现过1分钟因电气事故的热停，创历史最高纪录，改造结果及各种问题的解决具有较高的实际应用推广价值．

第一炼轧厂常海吉袁友王岚潇李明马文平宋海涛韩志民

2010年6月