转炉倾动速度不稳定原因分析及解决对策研究

李健 樊胜午

摘要：文章以某炼钢企业为例，对其所用的转炉设备以及转炉倾动装置的原理和特点进行介绍，分析其运行中出现倾动速度不稳定的原因，并提出了相应的问题解决对策，以供参考。

关键词：转炉;倾动速度;不稳定;原因;解决对策

1引言

在炼钢生产中转炉属于比较重要的主体设备，而在冶炼过程中的加废钢、兑铁水、测温取样以及出钢等生产过程中都需要炉体进行前后倾动，并且要保证此倾动速度的均匀性，避免由于速度不均匀而导致重量巨大的炉体产生巨大的惯性而损坏生产设备，甚至导致钢水溢出而导致安全事故的发生。文章就针对上述转炉倾动速度不稳定的现象进行原因分析并探讨相应的解决对策。

2转炉倾动控制的特点

以某炼钢生产企业为例，其转炉设备中所应用的转炉倾动装置采用的是全悬挂扭力杆平衡的控制和运行方式，也就是通过变频电动机来对分减速器进行驱动，而且通过PLC系统来控制转炉倾动系统，此PLC装置通过现场总线方式与变频器进行连接来传递数据，实现对转炉倾动装置的启停和速度调节等控制。在上述系统中，通过交流电动机来驱动分减速器，并且通过交流变频器来控制此电动机，实现对分减速器的交流变频调速控制。而变频器之间则通过主从光纤适配器进行连接而组成一个主从闭环网络并进行信息交换。

在上述整个系统的运行中，由于电动机之间存在一定的机械特性差异而导致其运行中处于相同速度时也会存在不同的电流或力矩，而且如果上述机械特性的差异比较大，还会导致其中的一台或多台电动机出现满负荷或过负荷等现象，但是其他电动机则可能会出现半负荷或者是不出力等问题。这不仅会造成动力资源的浪费，而且还可能在电动机过负荷运行时出现烧毁等严重问题。为此需要通过主从控制方式来解决上述问题，也就是将其中的一台电动机设置为主机，而其他电动机则为从机，主机通过速度给定控制的方式运行，而从机则通过转矩给定控制的方式运行，此转矩是主机的输出转矩，以此来保证所有电动机的输出转矩基本相同，因此也会保持一致的转动特性，实现了倾动速度静态误差的有效降低。除了上述电动机之间的主从控制方式，主机还采取速度闭环控制的方式，就是向主控室操作台的主令控制器进行速度给定的传递，并且通过PLC来对变频器进行控制，通过对变频器输出频率的计算来实现对转速的控制。

此外，由于炼钢企业中的转炉炉体通常具有较大的重量，在启动时如果其不在零位上，就会导致在打开制动抱闸时炉体会在重力作用下出现自由倾动的现象，严重时会导致钢水的溢出而导致安全事故。因此在启动炉体之前，让电动机处于堵转状态并快速提升定子电流，变频器则在转矩的基础上对电动机定子电流进行检测，在检测到此转矩满足相应数值时才能打开制动抱闸，防止出现上述炉体自由倾动而导致的安全事故问题。

3轉炉倾动速度不稳定的原因分析

3.1机械抱闸过紧的原因

针对此种采取全悬挂扭力杆平衡式的倾动装置来说，其在运行中出现速度不均匀的问题时容易导致整个传动装置的抖动问题。而由于所有的电动机都有独立的抱闸装置，而且要求其夹紧力矩在1.4～1.8kN·m的范围之内，但是在对电动机进行试运行和调试过程中通常会适当增加此夹紧力矩来防止出现炉体倾动失控的问题，同时其抱闸开口度也较小，导致在此阶段中没有将抱闸完全打开，影响其抱闸制动力矩的调节工作，造成力矩不均匀的问题，这就会在负载转矩发生变化时会造成转矩不平稳的问题，尤其是在电动机启动过程中更是会导致转速波动而导致上述抖动的问题。

3.2液压抱闸动作时间过长的原因

此转炉倾动装置中的电动机抱闸采用的是电动液压推杆式的抱闸方式，打开抱闸的时间为0.4～0.6s，而如果所有电动机的抱闸打开的时间超过1s，则会大幅度增加电动机的堵转电流，导致电动机启动之后出现转速上升时的斜率过大问题，这就会导致电动机启动不稳定，而且会对设备造成较大的冲击，同时也需要较长的时间来达到转速稳定的状态，容易造成启动时转速不稳的问题。

3.3电动机堵转转矩门槛过高的原因

正如前文所述，在下达炉体倾动指令之后为了防止其出现自由倾动的问题，需要抱闸暂时不动作，此时电动机会处于堵转状态，并且保证其电流上升到一定数值之后再打开抱闸，也就是在电流达到电动机额定电流的2倍时再打开抱闸。此数值可以适当设置较高来确保炉体倾动受控并保证其安全性。但是堵转电流过高也会导致抱闸打开之后会对机械设备造成更大的冲击，导致转速超调过大，因此也就需要较长的时间才能达到稳定状态，在此过程中则容易导致振荡而出现转速不稳的问题。

4转炉倾动速度不稳定的解决对策

4.1机械抱闸过紧问题的解决

在对转炉的倾动装置进行首次试运行和调节过程中可以适当提高抱闸的加劲力矩，甚至可以超过转矩的上限，但是在后期的调试过程中则需要保证其转矩满足要求，并且做好对抱闸开口度以及间隙的调整，保证其制动力矩均匀，且在开启抱闸时可以保证电动机的制动力矩为零。

4.2液压抱闸动作时间过长问题的解决

在对抱闸进行调试时可以通过肉眼以及仪器检测结合的方式对抱闸动作时间进行检查，针对其中抱闸动作时间比较长的抱闸要进行润滑油的检查和添加，保证其抱闸动作时间在规定的范围之内。

4.3电动机堵转转矩门槛过高问题的解决

针对由于转炉启动时转速波动比较大以及倾动速度不稳定的情况，需要对堵转力矩进行检查，针对超出正常范围的情况进行力矩的下调，然后在下调之后对转炉的倾动速度进行观察，通过反复调节来保证其倾动速度的稳定。针对转炉试运行中的倾动速度不稳定现象，也需要对堵转力矩进行下调，而且可以同时调整速度闭环的PID参数。

5结语

炼钢企业中转炉属于重要的主体设备，其运行中由于机械抱闸过紧、液压抱闸动作时间过长、电动机堵转转矩门槛过高等原因会造成转炉启动和运行中出现倾动速度不稳定的现象，此现象不仅会对设备造成危害，而且还可能会导致钢水溢出而引发安全事故。为此就需要分析导致转炉倾动速度不稳定的原因并进行预防和处理，保证转炉的稳定和安全运行。

参考文献：

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[2] 刘承. 无速度传感器控制在转炉倾动控制系统的应用[J]. 北方钒钛， 2015（4）.

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