[发明专利]转炉倾动快速启停平稳摇炉控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种转炉倾动快速启停平稳摇炉控制系统及方法，控制系统包括PLC控制器、倾动变频器、倾动电机、交换机、操作员站、工程师站、角度编码器、测速编码器及操作台，操作员站、工程师站及PLC控制器均连接至交换机，PLC控制器通过PROFIBUS‑DP总线与4台倾动变频器通讯连接。控制方法采用预先快速励磁，锁定转速设定值及转速控制器的控制方法来快速启动转炉倾动；采用电力拖动系统中的对称法计算倾动变频器内部的速度控制器PI参数保证转炉倾动平稳运行；采用设置双编码器来检测转炉倾动角度，增加编码器备用可靠性；采用优化倾动电机抱闸控制策略，停车时主从变频器沿着相同的减速斜坡下降停车。本发明实现转炉快速启停，平稳摇炉。

技术领域

本发明属于转炉倾动系统控制领域，特别涉及一种转炉倾动快速启停平稳摇炉控制系统及方法。

背景技术

转炉是炼钢厂的核心系统，转炉倾动装置作用是在兑铁水、加废钢、炉后出钢及炉前倒渣等过程中倾动炉体，在一个转炉冶炼周期内，转炉至少经过三次前倾，一次后倾才能完成冶炼过程。转炉倾动系统一般采用4台倾动变频器分别4台倾动电机，4台倾动电机通过一二次减速机刚性相连，采用全悬挂4点啮合柔性传动方式。倾动电机间为刚性连接，要求主从控制为转矩同步，进行均匀的负荷分配，确保4台倾动电机同步运行同步启停，运行平稳。

在正常转炉生产中，需要在出钢和出渣时能点动摇炉，既要快速性又要保证稳定性。转炉倾动变频器一般功率较大，倾动变频器正常启动一般需要约3秒左右时间来进行正常励磁建立磁场，励磁完毕后还需约一定时间沿斜坡建立力矩，从发出摇炉命令到转炉开始动作会间隔约3.5秒。仅通过缩短升速时间及励磁时间并不能解决转炉启动慢的问题。同时因倾动主从变频器对停车命令OFF1的反映不一致，如果停车抱闸控制设置不当，会导致转炉停车时产生点头晃动现象。倾动主变频器的速度控制器PI参数设置不合理也会影响转炉倾动快速平稳摇炉，而PI参数整定工程上常用的是经验整定方法，此整定方法比较繁琐且不一定能找到合适的参数值。

因此，采用何种控制方法来保证转炉快速启动平稳运行就显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有转炉倾动控制策略存在的上述不足，提供一种转炉倾动快速启停平稳摇炉控制系统及方法，使转炉快速启停，平稳摇炉。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种转炉倾动快速启停平稳摇炉控制系统的控制方法，转炉倾动快速启停平稳摇炉控制系统包括PLC控制器、倾动变频器、倾动电机、交换机、操作员站、工程师站、角度编码器、测速编码器及操作台，操作员站、工程师站及PLC控制器均连接至交换机，操作员站及工程师站通过TCP/IP协议读取PLC控制器的数据；PLC控制器通过PROFIBUS-DP总线与4台倾动变频器通讯连接，4台倾动变频器包括1台主变频器和3台从变频器，PLC控制器通过Profibus-DP总线给定主变频器启停命令和速度给定值，同时接受主变频器的速度控制器的PI输出值并传给从变频器，作为从变频器的转矩控制器的转矩给定值；倾动变频器借助编码器模块通过西门子专用协议Drive-CLIQ连接倾动电机后端的测速编码器，构成速度及转矩双闭环控制；PLC控制器通过PROFIBUS-DP总线与安装于倾动电机后端的角度编码器连接(PLC控制器时刻读取角度编码器检测的转炉倾动角度数值，参与倾动连锁控制)；控制方法包括如下步骤：

(1)采用“预先快速励磁，锁定转速设定值及转速控制器”的方式快速启动变频器；

当转炉倾动允许条件具备，某操作台开关旋至“本地”，本地信号启动变频器进行快速励磁建立磁场，磁场建立完毕后变频器处于转速设定值及转速控制器的双重锁定状态，倾动变频器通过设置磁通控制器参数以激活倾动变频器的快速励磁功能(快速励磁功能应用在矢量控制的异步电机上，通过给电机注入达到电流极限的励磁电流来快速建立磁场，从而大大缩短励磁时间)，在倾动电机启动时执行以下步骤：

a)励磁电流设定值跃升到极限值；