AB PF750系列變頻器在煉鋼轉爐、氧槍、副槍系統(tǒng)應用的研究與功能改進

李國帥，王 巍

（1.山東鋼鐵 日照有限公司，山東 日照 276800；2.山東鋼鐵 萊鋼集團 設備檢修中心，山東 萊蕪 271104）

1 概述

山東鋼鐵日照有限公司煉鋼部轉爐系統(tǒng)在諸多關鍵設備上廣泛應用羅克韋爾公司的AB PF750系列變頻器驅(qū)動。2017年12月投產(chǎn)以來，故障頻發(fā)暴露諸多設計缺陷，十分不利于電氣傳動設備穩(wěn)定運行，不便于設備故障判斷及快速處理[1]。

AB變頻器為我單位首次接觸使用，技術人員通過學習編程手冊，與AB變頻器售后開展技術交流等多種方式，對AB變頻器開展系統(tǒng)研究，對其功能進行進一步開發(fā)并應用在轉爐系統(tǒng)爐傾、氧槍、副槍等關鍵設備驅(qū)動上，消除諸多設計缺陷，改善設備性能，提高設備故障判斷能力，保障設備長期穩(wěn)定運行[2]。

2 AB PF750系列變頻器幾項功能的實際應用

通過系統(tǒng)研究，合理運用AB PF750系列變頻器的幾項功能大幅提升相關設備運行穩(wěn)定性。

（1）激活羅克韋爾AB PF750系列變頻器內(nèi)部的Devicelogix邏輯編程功能，完美實現(xiàn)轉爐氧槍、副槍制動器控制；

圖1 變頻器內(nèi)部邏輯編程

由以上功能圖可知，在氧槍、副槍提升電機啟動時電流大于電機額定電流的30%時打開制動器，停止時轉速小于8HZ時關閉制動器，實現(xiàn)氧槍、副槍升降裝置的平穩(wěn)啟動、運行、停車，最大限度減輕制動器打開、關閉時機構的機械沖擊及磨損，同時有效防止槍體下滑、下墜事故的發(fā)生，完美實現(xiàn)轉爐副槍的制動器控制[3]。

（2）通過設置參數(shù)禁用煉鋼區(qū)域AB變頻器自動模式下的HIM啟動功能，消除誤操作安全隱患；

AB PF750系列變頻器出廠默認設置是自動、手動模式下變頻器均能通過HIM人機接口模塊左下角的鍵啟動變頻器使現(xiàn)場設備處于運行狀態(tài)，實際生產(chǎn)中多次出現(xiàn)人員誤操作此鍵使現(xiàn)場設備運行，存在很大的安全隱患，需要將變頻器自動模式下的這項功能禁止，考慮到今后調(diào)試變頻器還經(jīng)常用到HIM操作，可保留手動模式下的此項功能，參數(shù)設置方法如下：找到端口0下的P325參數(shù)，然后根據(jù)HIM的安裝位置將相應的控制位由1改成0，如鋼包車、渣車變頻器是將第3位改成0，即可禁用自動模式下的HIM操作。

（3）使用AB變頻器的Devicelogix邏輯編程與施耐德PLC編程，實現(xiàn)二者之間的通訊故障檢測功能，并從操作上位機發(fā)出報警信息；

日照有限公司煉鋼部轉爐傾動、氧槍升降系統(tǒng)變頻器與轉爐主PLC系統(tǒng)使用以太網(wǎng)通訊方式控制現(xiàn)場電機的運行，投產(chǎn)初期多次由于網(wǎng)絡通訊線路虛接PLC與變頻器通訊中斷，PLC不能接收變頻器的故障信息，操作工無法從上位機系統(tǒng)得到變頻器的故障信息，而此時變頻器已經(jīng)報6037通訊故障停機，電氣人員不能第一時間得到故障信息，造成故障處理時間過長，嚴重影響轉爐冶煉的正常進行。為此在轉爐主PLC控制程序中添加一段向變頻器發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的程序，利用AB變頻器的Devicelogix邏輯編程功能編寫一段程序（見下圖）將接收到PLC發(fā)送過來的數(shù)據(jù)再發(fā)送回PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)將發(fā)送出去的數(shù)據(jù)和接收回來的數(shù)據(jù)進行比較，如果有偏差說明PLC與變頻器之間的網(wǎng)絡通訊中斷同時報警信息從微機畫面彈出顯示。

此功能的實現(xiàn)對維護人員快速判斷PLC系統(tǒng)與AB變頻器之間的通訊故障很有幫助。

圖2 變頻器間的通訊故障保護

2018年7月26日晚21：30分1#轉爐1#氧槍報F6037通訊故障，爐前微機畫面及時報出通訊故障信息，電氣人員依據(jù)故障信息迅速找到以太網(wǎng)交換機插口的線路松動，及時排除了故障，保證轉爐的正常生產(chǎn)。

此改造只進行PLC及變頻器系統(tǒng)的編程，不需要任何附加投資，并且使用效果在實際使用中得到驗證，有效縮短轉爐停機時間，間接經(jīng)濟效益顯著。

（4）使用安裝AB變頻器調(diào)試軟件DriveExecutive的上位機，建立與變頻器的以太網(wǎng)通訊，實現(xiàn)變頻器運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，為電氣人員迅速判斷、分析、排除故障提供準確數(shù)據(jù)和信息；

日照有限公司煉鋼部轉爐傾動、氧槍升降系統(tǒng)AB變頻器與轉爐主PLC系統(tǒng)使用以太網(wǎng)通訊控制方式實現(xiàn)啟動與調(diào)速的，投產(chǎn)至今爐傾、氧槍變頻系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)故障，今年5月份2#爐A氧槍變頻器間斷性報晶閘管過熱故障，為了采集故障瞬間的電流、電壓、頻率值，技術人員在現(xiàn)場蹲守10多個小時后才采集到一次故障數(shù)據(jù)，為快速科學分析判斷故障，合理配置變頻器運行參數(shù)，利用現(xiàn)有資源及時采集變頻器故障信息及運行數(shù)據(jù)顯得很有必要。爐傾、氧槍變頻器都安裝了Ethernet/IP option card即以太網(wǎng)通訊網(wǎng)卡，此網(wǎng)卡集成兩個RJ45以太網(wǎng)網(wǎng)口，其中一個已經(jīng)分配給PLC系統(tǒng)，另一個網(wǎng)口可以利用起來作為專用的變頻器監(jiān)控使用。實施方法如下：①配備一臺臺式電腦或筆記本電腦，預裝WIN7專業(yè)版操作系統(tǒng)，安裝AB變頻器專用調(diào)試軟件DriveExecutive和通迅配置軟件RSLinx Classic。②制作一根20米網(wǎng)線從轉爐電氣室2#爐B槍變頻器柜敷設至技術組。③聯(lián)系山信軟件人員提供一組與變頻器處于統(tǒng)一網(wǎng)段的IP地址與子網(wǎng)掩碼。④連接變頻器與安裝有AB變頻器專用調(diào)試軟件DriveExecutive的電腦。⑤設置軟件相關通訊參數(shù)，建立變頻器上位機的以太網(wǎng)通訊，即可使用。

2018年10月20日，完成了項目施工及系統(tǒng)調(diào)試，由于1#、2#轉爐爐傾及氧槍變頻器的以太網(wǎng)通訊均通過以太網(wǎng)交換機實現(xiàn)，所以這種連接方式可以建立上位機與這一網(wǎng)段內(nèi)所有變頻器的通訊連接，很方便實現(xiàn)對全區(qū)域設備的監(jiān)控，大大提高工作效率，為今后設備的數(shù)據(jù)采集、故障分析提供便利條件。下圖是實時采集的2#爐氧槍變頻器運行數(shù)據(jù)趨勢曲線。

使用安裝有AB變頻器專用調(diào)試軟件DriveExecutive的上位機建立與變頻器的以太網(wǎng)通訊，實現(xiàn)變頻器的實時監(jiān)控，為電氣人員迅速判斷、排除故障提供準確信息，有效縮短轉爐系統(tǒng)因故障導致的停機時間。此改造投資不大，并且使用效果在實際使用中得到驗證，對有效縮短轉爐停機時間，優(yōu)化關鍵設備運行參數(shù)有著很好的實際意義，間接經(jīng)濟效益顯著。

圖3 變頻器實時監(jiān)控

（5）改變AB變頻器電機控制模式，依據(jù)現(xiàn)場實際情況舍棄氧槍升降及副槍旋轉系統(tǒng)線路復雜故障率高的編碼器回路，簡化電氣控制線路減少故障點，增加設備運行穩(wěn)定性

日照有限公司煉鋼部轉爐氧槍升降、副槍旋轉系統(tǒng)為AB PF753變頻器使用FV感應電機磁通矢量（P35=3）控制模式，電機實際轉速靠電機軸端的增量型編碼器檢測并反饋至變頻器，這種有編碼器的速度控制雖然調(diào)速性能好，但存在線路復雜、抗干擾能力差、故障率高、維護難度大等缺點，自投產(chǎn)以來多次出現(xiàn)故障，嚴重影響冶煉的正常進行。如：①2018年9月18日，1#轉爐副槍旋轉電機編碼器斷線AB變頻器過電流故障停機，故障處理將近7個小時。②2018年10月5日，1#轉爐副槍旋轉電機編碼器線斷，AB變頻器故障停機，直接影響轉爐測溫取樣4小時。③2018年10月20日，2#轉爐副槍電氣系統(tǒng)檢修完畢后，旋轉變頻器無法運行，經(jīng)檢查編碼器回路斷線，處理時間將近3個小時。④2018年上半年兩座轉爐4部氧槍頻繁報9號晶閘管過熱故障，嚴重影響轉爐的正常冶煉。

AB PF753變頻器有多種電機控制方式可供選擇，在調(diào)速精度要求不是很高的場合，使用FV感應電機磁通矢量（P35=3）控制模式時 ，電機轉速反饋可以使用開環(huán)反饋（P125=137即變頻器根據(jù)電機各項運行參數(shù)綜合計算的一個反饋值），這樣就能舍棄故障點較多的編碼器檢測回路，大大簡化現(xiàn)場線路，達到顯著減少設備故障和節(jié)省備件投資的目的。實施方法如下：①配合操作工制定詳細的改造和試車方案，對改造后帶來的不良后果予以充分考慮。②利用檢修的時間對變頻器相應參數(shù)進行修改，并聯(lián)合操作工進行試車。③針對試車過程中出現(xiàn)的問題，進行改進。④生產(chǎn)過程中持續(xù)跟蹤，觀察是否有異常情況發(fā)生。

實施后效果及創(chuàng)新點：

2018年11月5日開始逐步完成了1#、2#爐氧槍升降及副槍旋轉機構變頻器的參數(shù)設置，反復試車無異常后投入使用，設備一直穩(wěn)定運行至今。

（1）依據(jù)現(xiàn)場實際條件，靈活運用AB PF753變頻器的電機控制模式。

（2）大大簡化現(xiàn)場電機控制線路，顯著降低設備故障。

（3）節(jié)省編碼器、編碼器電纜、編碼器信號采集板的投資費用。

（4）控制原理簡單可靠，為電氣人員迅速判斷、排除故障提供便利條件，有效縮短設備停機時間。

3 方案實施的推進過程

由于AB PF750系列變頻器技術要求高，調(diào)試軟件都是英文界面，我單位電氣人員大部分是初次接觸，掌握其使用方法并解決現(xiàn)場實際問題技術要求較高要分階段進行。

（1）掌握AB PF750系列變頻器的硬件結構；

（2）讀懂相應設備的傳動電氣原理圖，了解變頻器的外圍接線端子的具體功能；

（3）熟悉AB變頻器DriveExecutive調(diào)試軟件及Devicelogix邏輯編程功能的使用方法。

（4）熟悉Microsoft Visio或CAD等工程繪圖軟件的使用

4 結論

以上功能的使用有效解決現(xiàn)場AB PF753變頻器的各類故障隱患；有效縮短變頻器故障帶來的設備停機時間；同時節(jié)省備件投資費用，直接經(jīng)濟效益與間接經(jīng)濟效益十分可觀，具有很高的實用價值，值得應用推廣。