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1 概述
        隨著交流變頻控制技術的不斷發展，交流傳動系統得到了廣泛應用，并逐步取代直流傳動系統。特別是在120t轉爐傾動裝置傳動系統中，該級別轉爐的傾動裝置，國內外一直采用直流電動機傳動控制系統。濟鋼120t轉爐傾動裝置首次采用交流變頻傳動系統并取得成功。為120t及以上級別轉爐傾動傳動交流化提供了寶貴經驗。為提高煉鋼自動化水平,降低生產維護成本奠定了基礎。

2 轉爐傾動工藝設備概況
2.1 工藝設備結構
        濟鋼120t轉爐爐殼為全焊接式固定爐底結構，轉爐托圈為焊接箱形結構,其內通循環水冷卻，轉爐爐殼與托圈的連接,采用三點支承方式，此結構既能有效地在360o范圍內支承爐殼又可適應爐殼的熱膨脹。傾動裝置采用全懸掛扭力桿平衡型式。由以下幾部分組成:驅動電動機、一次減速機、二次減速機、扭力桿平衡裝置和潤滑裝置等。扭力桿平衡裝置是平衡轉爐傾動時引起懸掛減速機(二次減速機)殼體旋轉的旋轉力矩平衡裝置，通過扭力桿扭轉來吸收扭矩并將扭矩轉化為垂直的拉力和壓力，通過扭力桿軸的固定軸承座和浮動軸承座傳遞到基礎上,由于拉力和壓力使扭力桿形成相反的扭矩,從而導致產生了吸收傾動力矩的效果。
        轉爐傾動采用全正力矩方式,即轉爐傾動到任一角度時都保證是正力矩，確保轉爐在360o回轉過程中都是正力矩,事故斷電時,轉爐能夠以自身重力自動返回垂直位置,從而排除翻爐潑鋼事故的發生。轉爐傾動驅動系統主要工藝設備參數:
轉爐容量：125t 最大：135t
最大傾動力矩：300T.m
轉爐折算到電動機軸上的最大轉動慣量：675kg.m2
機械齒輪速比：523
額定轉矩：1700N.m
最大力矩倍數：Mcr/Me = 2.9
傾動速度： 0.13—1.3 r/min
傾動角度： 0—360?
加速時間：4S
變頻電動機：4臺 132KW YZP355S-8 AC380V 735r/min
電動機冷卻方式：強迫風冷
傾動電動機附編碼器： 1024P/R DC24V
傾動位置接近開關：4個
傾動裝置制動器：YTD-2000/60
制動器電動機：4臺0.55KW AC380V
轉爐托圈耳軸端部編碼器: 3600P/R DC24V

3 電氣傳動控制系統方案
3.1交、直流電動機傳動控制方案的技術性能比較
        120t轉爐傾動裝置驅動電動機，國內外以往一直采用直流電動機，隨著交流變頻控制技術的發展，交流傳動系統得到了廣泛應用，并逐步取代直流傳動控制系統。在濟鋼120t轉爐傾動系統設計階段，我們對兩種方案進行了詳細的技術調查及性能比較。
1）交、直流電動機傳動控制方案的技術性能比較,見表2

表2：交、直流電動機傳動控制方案的技術性能比較表

        通過以上技術性能和電動機機械特性比較,采用交流電動機傳動，電動機及變頻裝置的選擇應注意以下兩點：
1) 交流電動機
? 電動機功率應足夠大，Pe-ac≥1.2Pe-dc
Pe-ac: 交流電動機額定功率
Pe-dc: 直流電動機額定功率
? 電動機過力矩能力應足夠大,Mmax=0.75Mcr≥1.2Mjmax,
應選擇Mcr=2.8~3.0Mn的電動機，以避開上圖所示的轉速顛覆區。
? 電動機型式：變頻，帶強迫冷卻風機
2) 變頻傳動裝置
? 應采用矢量變換型并具有低頻力矩補償功能的變頻傳動裝置。
? 變頻傳動裝置應具有電動機勵磁預置特殊功能
? 變頻傳動裝置應具有足夠大的過載能力，滿足Ivfmax≥2Ide,1min。
? 變頻傳動裝置制動方式：為適應轉爐工作區間內力矩波動大的狀況，實現均勻加減速，克服機械設備的扭力振動，提高轉爐停車的穩定性，理論上采用回饋制動方式較理想，但考慮到變頻裝置回饋制動單元長期頻繁運行，易發生逆變顛覆，造成系統停機。因此，為保證系統可靠、穩定運行，采用傳統的能耗制動方式。

注：表中的計算是以電動機的額定力矩Me為基準。該型號電動機的正常過載能力（S3）為200%Me，60S; 非常過載能力為220%Me，15S。表中最大動態力矩系數1.1,是考慮到電動機負載的不平衡性而確定的。塌爐力矩系數2.5,是根據工藝給出的估算值。

4 關鍵技術的應用
1) 根據轉爐工作特點，4臺電動機必須同步啟動、制動及同步運行。如何實現這一要求，是該系統的關鍵。該方案中，4套變頻器對應4臺電動機, 正常情況下采用一主三從的控制方式,通過通訊方式調節一個速度環一個電流環來控制4臺電動機同步啟動、制動及同步運行。

        以1#變頻器為主為例，系統調節原理圖如下：

圖3: 通訊方式系統調節原理
        通訊故障情況下，采用1#變頻器為主的控制方式，通過模擬量信號調節一個速度環四個電流環來控制4臺電動機同步啟動、制動及同步運行。示意圖如下：

圖4: 通訊故障方式系統調節原理

2)如何實現電動機勵磁預置，滿足傾動設備滿轉矩啟動要求
        本方案通過設備網（DeviceNet）的通訊方式改變變頻器參數值，滿足主從選擇和電動機勵磁預置功能。通過主令發出預勵磁指令，信號傳到PLC中，再通過設備網（DeviceNet）的通訊方式向4臺變頻器發出‘電機預勵磁’信號, 電機勵磁迅速建立，實現零轉速滿轉矩啟動，滿足了傾動設備滿轉矩啟動要求。另外，通過CRT操作畫面選擇幾號變頻器為主，然后通過設備網（DeviceNet）向1臺變頻器發‘本機為主’信號。