摘 要：本文解析艾默生CT變頻器在冶金行業(yè)的規(guī)模化應用。根據不同的工藝要求采用不同的控制方式來滿足現場需求，體現艾默生CT變頻器有著廣泛的應用領域和較強的適用性。
關鍵詞：EV2000 TD3000 EV3000 EV3500 冶金行業(yè) 變頻器

1 引言

中國是世界級的鋼鐵大國。中國連續(xù)多年的3億多噸世界第一的鋼產量，為改革開放時代的國民經濟建設作出了支柱性的巨大貢獻。進入“十五”國民經濟發(fā)展規(guī)劃以來，中國迎來重化工行業(yè)的優(yōu)質高速發(fā)展時期。冶金行業(yè)做為自動化技術與電氣動力驅動密集產業(yè)，變頻傳動技術應用具有重要的產業(yè)進步意義。

2 80萬噸球團生產線案例

2.1 應用背景

鞍山寶得鋼鐵有限公司是以型材為主導產品的大型鋼鐵聯合企業(yè)。寶得鋼鐵擁有煉鐵、煉鋼、燒結、軋鋼、制氧五個分廠,年產鐵、鋼各120萬噸，鋼材60萬噸。為適應市場需求擴大自身規(guī)模又新建80萬噸/年球團生產線工程。新建的球團工程項目的主體設備采用艾默生CT變頻器作核心主驅動系統，與西門子自動化S7-400PLC相結合，形成完整的控制驅動系統。

2.2 方案確定

項目采用DCS系統與現場控制兩種操控方式，在整個系統中控制方式簡潔但對變頻器的矢量控制性能要求很高。在給回轉窯主電機配置變頻器的時候，與用戶溝通得到電機參數，額定功率＝250KW ， 額定電流=526A，瞬時最大過載能力為180﹪。考慮主體設備運行的重要性并且必須達到用戶的技術指標要求，最后選定EV3500-4T3150P變頻器作為回轉窯電機的主驅動。

2.3 工序設備簡介

回轉窯結構簡單，生產過程控制方便可靠、易損件少、運轉率高，煅燒球團的主要設備。同時也廣泛用于冶金、化工、建筑等行業(yè)。寶得80萬噸/年球團生產線變頻器配置如表1所示。
表1 寶得80萬噸/年球團生產線變頻器配置

3 提釩工程煉鋼區(qū)案例

3.1 應用背景

承鋼提釩工程煉鋼區(qū)域項目是承德鋼廠新建的3個煉鋼高爐，年產量為400萬噸。擴大了主營產品在市場占有量，增強自身品牌的實力。艾默生CT EV3000、EV3500變頻器大量的應用在承鋼提釩工程煉鋼區(qū)域中，為相關設備穩(wěn)定運行保駕護航。

3.2 EV3500變頻器應用

承鋼提釩工程煉鋼區(qū)域電氣成套項目：1-4號氧槍高壓供水泵采用艾黙生EV3500-4T4000P變頻器4臺，為煉鋼供水屬于重要設備。現場操作控制方式為SM-PROFIBUS-DP總線方式。在以前氧槍高壓供水都采用高壓電機來實現，故本次設計采用艾黙生EV3500變頻器與低壓變頻電機配套使用。主要目的：用EV3500變頻器與變頻電機配套使用替代高壓電機(因為高壓電機驅動氧槍高壓供水泵控制水壓和揚程準確度不高)。

（1）現場配置。變頻器EV3500-4T4000P驅動355kW變頻電機4臺。輔助傳動是西門子S7-400PLC并配置1臺ET200遠程I/O子站實現。系統配置為3用1備，采用SM-PROFIBUS-DP總線方式控制，無論機旁還是自動都經過上位機進行控制，操作方便簡單。

（2）變頻器總線通訊控制方式設計。采用SM-PROFIBUS-DP通訊控制，實現無人看守操作，控制線路維護簡單方便，故障率和故障點低，通過DP電纜滿足對EV3500變頻器的起停控制，變頻器運行狀態(tài)的反饋，遠程故障復位等其它要求，并且充分利用EV3500通訊上的強大優(yōu)勢。針對控制方式的要求，對變頻器柜進行如下設計：每臺EV3500-4T4000P變頻器由1個主模塊控制3個SPMA1402 110/132kW 從模塊。選配1個PROFIBUS總線接口模塊。本系統采用的是siemens公司的S7系列PLC與艾默生CT EV3500變頻器通訊，并提供相應的CTSP0672.GSD文件配置在上位機的應用程序中和sm_profibus_dp_user_guide.pdf文件，做為指令解析的對照表，與PROFIBUS總線接口模塊之間進行通訊連接，通過上位機“控制字”的發(fā)送和對變頻器“狀態(tài)字”的讀取來進行控制。

艾默生CT變頻器在承鋼提釩工程煉鋼區(qū)域電氣成套項目大量的應用，體現了艾默生CT變頻器從小功率單元到大功率模塊式驅動的完備性，應用在冶金行業(yè)的各個環(huán)節(jié)上，艾默生CT變頻器EV2000的其它應用如表2所示。
表2 EV2000在轉爐本體、鐵水倒灌站、散裝上料中部分變頻器配置表

4 TD3300張力專用變頻器收放卷控制系統

4.1 應用背景

外商獨資在建項目天津華璟金屬材料有限公司計劃投入8條連續(xù)式鍍鋅線，生產銷售鍍鋅帶鋼及其它相關產品，成為全球最大鍍鋅窄帶鋼生產基地。天津華璟酸洗線成套項目的熱軋板寬度為850mm,厚度2.75-5mm。系統對張力要求較高，采用TD3300張力專用變頻器與EV3000矢量型變頻器配合使用，在卷曲過程中獲得恒定平穩(wěn)的張力。這是艾默生CT變頻器首次應用于大型熱軋板卷曲張力開環(huán)系統中。現場操作控制方式為SM-PROFIBUS-DP總線方式，采用旋轉編碼器作為變頻器的反饋準確計算卷徑。采用總線控制方案，既提高控制系統的精度，又增強系統穩(wěn)定性。

4.2 方案設計

（1）張力系統方案分析

· 采用速度差建立張力系統（速度建張）的普通變頻器雖然可以滿足控制，但是張力值不準確，在實際工藝中驅動板材運行的張力輥和卷曲軸都是主動輥，對速度匹配要求極高，當速度出現偏差就會使板材出現褶皺或偏中，板材卷曲會出現松緊不一致，精度控制不穩(wěn)。

· 采用張力計檢測系統張力，系統控制精度高，工藝全過程要求張力閉環(huán)控制，成本造價高，工藝繁瑣，因此不被采用。

· 零速建張力系統，在開始卷曲的同時建立起張力系統，有足夠大的張力使板材之間繃緊，卷起板材全過程恒張力運行，通過SM-PROFIBUS-DP總線方式控制把張力輥AO1的線速度輸出作為卷取機TD3300變頻器的線速度輸入。張力恒定速度匹配精準受到客戶的高度認同，實現無人看守操作，控制線路維護簡單方便。

（2）酸洗線系統配置。艾黙生TD3300-4T1320G張力控制專用變頻器與EV3000-4T0550G矢量控制變頻器相匹配組成張力開環(huán)系統，TD3300用作系統開卷機和收卷機的驅動電機，EV3000作為系統主牽引部分。卷曲機和開卷機為變頻電機并加裝旋轉編碼器。輔助傳動由西門子S7-400PLC并配置ET200遠程I/O子站實現。SM-PROFIBUS-DP總線與艾默生CT總線適配器TDS-PA01通訊對變頻器進行控制，操作方便控制精準。酸洗線系統配置如表3所示。
表3 酸洗線變頻器及相對應的電機配置