?變頻調速技術是目前國際上最流行、應用最廣泛、最節(jié)能的調速技術之一。對當前的高爐爐前液壓設備來說，由于有很大的功率損失，所以如何汲取變頻調速技術的優(yōu)點是極其重要的課題。本論文研究了高爐爐前液壓設備的變頻改造，并對其性能進行了分析。
? ? 高爐爐前液壓系統(tǒng)改造
? ? 1.1原高爐爐前液壓系統(tǒng)分析
? ? 1.1.1.原高爐爐前液壓系統(tǒng)特點
? ? 原爐前設備采用KD300泥炮及KDIA型開鐵口機，液壓系統(tǒng)使用節(jié)流調速，各液壓缸所需流量相差較大，難以與主泵的額定流量相匹配。由于使用節(jié)流調速，泥炮液壓系統(tǒng)的溢流閥根據(jù)系統(tǒng)所需最大壓力設定為25MPa，轉炮和打泥兩個環(huán)節(jié)所需要的實際壓力均小于18MPa，泥炮回轉時的壓力則更小，這相對于溢流閥設定壓力有較大差距，導致了很大的節(jié)流壓力損失。由于各個油缸的流量相差非常大，泥炮旋轉前進時要求迅速流量可達371L/min，而后退時則要求慢速平穩(wěn)，開鐵口機沖鉆小車前進時僅要求流量4L/min,而后退時則要求90L/min，壓炮過程中流量要求更小，這些工況都不能很好地匹配主泵的額定流量，溢流量過大造成系統(tǒng)較大的節(jié)流流量損失。節(jié)流壓力和流量的損失導致了不必要的能量損失。因此對原液壓系統(tǒng)進行節(jié)能改造，減少過度溢流導致的壓力和流量損失，可以很大程度提高爐前液壓系統(tǒng)的效率。
? ? 1.2高爐爐前液壓系統(tǒng)的變頻改造
? ? 1.2.1.液壓系統(tǒng)的改造
? ? 分析原爐前液壓系統(tǒng)可以得出能源的浪費主要是由于不必要的大流量造成的，而流量和泵排量及電機轉速成正比，爐前液壓系統(tǒng)中常用柱塞泵的排量只能采用手動調整變量機構調整，無法實現(xiàn)頻繁快速控制，所以此次采用變頻控制電機轉速來控制流量，由于流量的可控所以原開口機泵站可合并到泥炮泵站中，系統(tǒng)采用3臺電機及3臺定量泵，兩用一備，電機采用變頻器控制，泥炮及開鐵口機閥臺中所有節(jié)流閥及調速閥1可以去掉，液壓系統(tǒng)中的溢流閥也可以去掉。由于系統(tǒng)變頻需要采用PLC控制，所以換向閥采用y機能三位四通電液換向閥，這樣就可以用PLC控制三位四通電液換向閥來自動控制泥炮的工作，提高爐前液壓系統(tǒng)的自動化程度。液壓系統(tǒng)的溢流閥4采用兩級溢流，由兩組溢流閥和三位四通電磁換向閥作為安全閥用，將溢流閥的遙控口通過三位四通電磁換向閥與油箱組成，通過控制電磁閥，實現(xiàn)泥炮25Mpa及開口機16Mpa的壓力需求。
? ? 1.2.2.電氣控制的改造
? ? 由于爐前液壓系統(tǒng)對力矩的控制精度要求不高，所以采用普通型變頻器即可，采用變頻器后可以省去原系統(tǒng)中的軟啟動器，系統(tǒng)的控制點及I/O接口均不多，所以改造采用西門子S7-300系列PLC完全可以滿足使用，系統(tǒng)采用V/F開環(huán)控制方式進行控制。這種控制方法成本低廉，容易實現(xiàn)，最重要的是無需增加任何檢測和控制設備，對變頻器性能要求低。但是它的缺點也很明顯，它對變頻器的控制特性比較差，變頻器低頻時可能轉矩不足，設定低頻補償功能容易產生過補償或欠補償而引起跳闡，也會帶來附加能耗，V/F開環(huán)控制不能補償液壓系統(tǒng)的泄漏和電機轉速的變化，系統(tǒng)調速精度得不到保證。由于本變頻驅動液壓泥炮不需要在很低頻率下工作，因此可以對變頻器輸入控制量進行補償以獲得較好的穩(wěn)態(tài)速度。