1　引言 　　淄博宏達煉鋼公司是一家中小型鋼鐵公司，為擴大生產規模，計劃新增120t轉爐一臺。在聽取廠方介紹的早期4臺20t的爐子，用的是直流調速。現在不僅維護費用高，而且經常出故障。2002年安裝的3臺80t的爐子采用交流變頻調速，調速信號來自于主操作臺上的電位器，運行時轉爐轉動快慢難以達到理想的控制要求，低頻時干擾明顯，而且出現過幾次轉爐爐體遛車，鋼水外濺事故。對于煉鋼工藝的特別要求，轉爐和氧槍都是重、滿載啟動運行，及運行平穩性、較高的停車定位精確度。此設計選用6se70系列的變頻器，通過變頻器內部軟件調試技術解決速度不穩、遛車及提升困難等諸多問題。 　　選用的西門子變頻器型號為: 　　轉爐傾動控制:由一臺6se7037-0ek60(400kw)的變頻器同時控制4臺55kw并聯運行的電機， 　　氧槍升降控制:由一臺6se7031-8ef60(90kw)的變頻器控制一臺55kw的電機系統運行控制和連鎖通過上位機西門子plc來實現。 2　轉爐傾動和氧槍升降的變頻調速控制系統 2.1　轉爐傾動的變頻調速控制系統 　　基于鋼廠工藝及廠家考慮成本的要求，傾動的控制采用的是1拖4控制方式(即一臺變頻器拖動四臺電機并聯運行)。由于廠內大批量使用變頻器控制電機，為了消除變頻器運行時對電網諧波干擾，又可防止電網突變對變頻器輸入側的沖擊，同時保護整流模塊，因此在變頻器輸入側配有半導體高速熔斷器和輸入電抗器。同時為了更好地抑制變頻器輸出側對外圍設備的干擾，提高變頻器的帶載能力，在變頻器的輸出側配有輸出電抗器。轉爐傾動主回路圖如圖1所示。

圖1　轉爐傾動主回路圖

2.2　氧槍升降的變頻調速控制系統 　　氧槍升降的變頻調速系統，氧槍升降是典型的位能性負載，按照煉鋼工藝的要求，氧槍在升降過程中要實現由慢速到快速和由快速到慢速的轉換，檢測點不僅多而且定位必須準確，否則直接影響到煉鋼質量和氧槍的損壞。因此氧槍的檢測及定位由脈沖編碼器和plc實現。一備一用的兩套氧槍系統確保了煉鋼系統的可靠性;當一只氧槍發生故障時，可快速提升此氧槍、橫移至一側，然后將另一只氧槍橫移、對中、下降來替換故障氧槍。 　　同樣考慮到冶金行業此設計用的是6se70變頻器，在變頻器輸入側配有半導體高速熔斷器和輸入電抗器，在輸出側配有輸出電抗器。如圖2所示，主回路完全按照西門子變頻器的標準裝配要求配置。

圖2　氧槍升降主回路圖

3　控制系統 3.1　轉爐傾動控制系統 (1)三地操作:根據煉鋼工藝的要求，轉爐傾動需三地控制，分別為主控室主操作臺控制、轉爐爐前操作臺控制、轉爐爐后操作臺控制。 　　主控室主操作臺控制:在主控室通過主操作臺上的按鈕及操作把手可對轉爐進行搖爐、加料、出料和氧槍的對中、升降、加氧及其它所有的操作均能在主控室主操作臺上進行。 　　轉爐爐前、爐后操作臺控制:主要是在出料出渣及轉爐維護時現場工人使用，由于在主控室只能看到轉爐的一個正面，在出料出渣時無法看到出料的多少，這樣只能借助于現場爐前爐后操作臺工人的現場操作。 (2)段速控制:和以往的模擬調速、端子點動調速不一樣，克服了頻繁操作，速度不穩，而且受外界干擾大的缺點;通過2個繼電器實現3個固定速度的選擇。 參數定義: p580=16 定義變頻器6#端子選擇段速0位 p581=12 定義變頻器4#端子選擇段速1位 即:當4#端子為“0”， 6#端子為“0”時，選擇速度p405 當4#端子為“0”， 6#端子為“1”時，選擇1段固定速度p406 當4#端子為“1”， 6#端子為“0”時，選擇2段固定速度p407 當4#端子為“1”， 6#端子為“1”時，選擇3段固定速度p408 p417=1 選擇開關量連接器的bico參數，從此讀入選擇一固定設定值的位2 p418=0 選擇開關量連接器的bico參數，從此讀入選擇一固定設定值的位3 p405=0 固定速度為0 p406=10 1段固定速度10hz p407=20 2段固定速度20hz p408=30 3段固定速度30hz (3)抱閘使能:在煉鋼過程中，由于工藝需要經常頻繁搖爐，再加上自身加爐內料重達200t，是一個大慣量負載，為確保在任意位置不下滑，且定位準確，每臺電機的軸都設有機械抱閘。抱閘何時打開、何時關閉是轉爐安全運行的前提，若在升速時過早的打開抱閘，轉爐將遛車，而且由于爐內是液態鋼水下滑時重心前移，重力矩造成的下滑力加大，下滑加快后果不堪設想;升速時若打開抱閘過晚，當打開抱閘時轉爐迅速提速，鋼水前濺也是不允許的。同樣變頻器在減速時關閉抱閘也有嚴格的時間限制。抱閘是通過變頻器繼電器輸出實現的。 參數定義: p653=275 定義變頻器5#端子選擇抱閘使能 p610 =242 制動閥值參考量取轉矩電流 p611=80 抱閘打開條件檢測到電流百分數 p609、1=105 變頻器故障抱閘關閉條件 p609、2=106 變頻器停止 p609、3=601 變頻器正轉反轉與門 p609、4=0 p443=40 調速口選擇段速 (4)電壓提升:由于轉爐是v/f控制，在低速時電壓也低，由于轉矩與電壓的平方成正比，轉矩非常小，提升困難，經過多次觀察啟動時電流曲線和爐體動向，啟動時加上一個適當的提升電壓效果比較明顯。 電壓提升參數: p318=1 電壓提升 p325=25 0hz時電壓提升的數值 p326=10 電壓提升結束頻率 對于轉爐傾動，通過段速控制、抱閘使能、電壓提升三者的配合使用，轉爐在啟停運行過程中非常可靠。轉爐傾動變頻器控制端子圖如圖3所示。

圖3　轉爐傾動變頻器控制端子圖

3.2　氧槍升降控制系統 (1)主控室主操作臺控制:在主控室通過主操作臺上的按鈕及操作把手可對氧槍進行橫移、對中、升降及加氧等操作。 (2)段速控制:同轉爐傾動一樣同樣用段速控制，氧槍通過一個繼電器實現兩個固定速度的選擇。 參數定義:

p580=16 定義變頻器6#端子選擇段速0位 p581=0 常0選擇段速1位 即:當6#端子為“0”，選擇1段固定速度p405 當6#端子為“1”，選擇2段固定速度p406 p417=1 選擇開關量連接器的bico參數，從此讀入選擇一固定設定值的位2。 p418=0 選擇開關量連接器的bico參數，從此讀入選擇一固定設定值的位3。 p405=10 1段固定速度10hz p406=27 1段固定速度27hz p443=40 調速口選擇段速 (3)抱閘使能:氧槍在對中位停止升降時，為確保在任意位置不下滑，且定位準確，氧槍電機的軸加有機械抱閘，同樣抱閘是通過變頻器繼電器輸出實現的。 參數定義: p653=275 定義變頻器5#端子選擇抱閘使能 p610=148 制動閥值參考量取速度/頻率 p611=5.5 抱閘打開條件檢測到速度/頻率的百分數 p609、1=105 變頻器故障, 抱閘閉合條件 p609、2=106 變頻器停止 p609、3=601 變頻器正轉反轉與門 p609、4=0 (4)矢量控制:氧槍升降是典型的位能性負載，在低速時要求有足夠的提升轉矩，因此氧槍控制方式是矢量控制。 (5)靜態提升:在煉鋼過程中氧槍在對中位停止時，有兩種狀態:一是氧槍長時間停止升降，變頻器停止運行;二是氧槍在1～3min內可能頻繁升降，變頻器運行在待命狀態(變頻器已啟動但沒升速)，此時氧槍的下滑力全靠抱閘來克服，一旦抱閘失靈或誤動抱閘打開，后果可想而知。為確保萬無一失加入靜態轉矩提升，克服氧槍自身的重力矩，這樣在松開抱閘的一瞬間氧槍不下滑。 參數定義: p100=3 控制方式 p278=110 靜態提升的百分數(保證靜態提升電流小于電機額定電流，則電機能在溫升允許條件下長期運行而不損壞) 　　對于氧槍升降，如圖4所示，氧槍升降控制是通過段速控制、靜態提升、抱閘使能、矢量控制四者的配合使用，氧槍也達到了最佳運行狀態。

4　現場調試問題與解決 　　無論是轉爐傾動還是氧槍升降，邏輯調試并不復雜，只是簡單地啟停、正轉、反轉和幾個固定速度。但煉鋼作為一個高危行業。加上主控室主操作臺直接正對轉爐，爐前爐后操作臺直接在現場，現場工人較多，因此安全可靠是第一位。

4.1　問題 (1)在變頻器空載調試時，用變頻器的運行輸出去打開抱閘，變頻器遛車很明顯。然后用檢測頻率去打開抱閘，在5hz左右效果仍然不好。因此選擇檢測轉矩電流，并將電流提高讓電機先堵轉建立足夠大的電磁轉矩再打開抱閘。這樣盡可能保證啟動不遛車。 (2)變頻器初始調試時，在未加電壓提升時，首先，變頻器時常報a020，其次，轉爐抱閘打開的瞬間轉爐先有一點遛車后再慢慢平穩運行，誤認為抱閘打開太早，經多次提高抱閘打開的閥值和減少變頻器升速時間，效果還算可以。 (3)問題(1)解決后，現場出現一個新的問題，每次變頻器啟動松開抱閘前，抱閘有兩聲大的響聲后松開，同時電機的軸快速運轉。說明抱閘打開又太晚，雖然變頻器的上升時間和抱閘打開有一個時間差，但抱閘打開機械上要有一個動作時間，若變頻器設置的上升時間太短，抱閘打開時電機已轉到一個很高的速度，所以出現此現象。對此加大了變頻器的上升時間，調節了抱閘打開的閥值，抱閘打開時基本運行正常。但新的問題是當轉爐滿載啟動抱閘打開時，負載又有遛車跡象，且變頻器時常出現過流封鎖，根據現象判斷是啟動轉矩不夠。同時也說明啟動電流大并不等于啟動轉矩大。

4.2　問題的解決 　　在后來的調試中加入電壓提升經多次試驗效果非常明顯，低速時電壓提升增加了提升力矩，所有的問題得到了解決。 5　變頻器的主要調試參數 (見附表) 

6　結束語 　　此轉爐于5月15～17日模擬煉鋼一次成功，5月18日投料生產以來一直運行良好，在幾次的回訪中客戶反映良好，和以前的幾臺爐子相比使用方便、穩定，從沒有像以前的轉爐出現過遛車、反映遲鈍的現象。