氮氣光亮退火爐——是將不銹鋼薄板經(jīng)過氮氣光亮退火爐，進行高溫處理，使不銹鋼薄板變軟，再進行后序的一系列加工處理，再形成成品。此道工序，對產(chǎn)品的質(zhì)量影響致關(guān)重要，所以對此有較高的要求。一般由幾個部分組成：放卷電機、前壓棍電機、S棍電機、收卷電機等。其放卷電機、前壓棍電機、S棍電機均為5.5 kW，收卷電機為30 kW。系統(tǒng)的操作過程——將一卷不銹鋼薄板，由放卷電機，經(jīng)前壓輥牽引進入退火爐，通過高溫加熱處理后，再經(jīng)S輥電機牽引，由收卷電機進行收卷。工作過程中，各部分的恒線速度恒定，對產(chǎn)品的后序加工有著重要的影響。如下圖1所示：

圖1不銹鋼薄板收卷原理圖

在改造之前，原采用傳統(tǒng)的變頻器同步方法進行控制。但是，變頻同步控制只能保證S輥電機和收卷電機轉(zhuǎn)速的同步。在收卷電機部分，由于隨著收卷圈數(shù)的增加，外徑是逐漸變大的，其線速度要求不變化，所以，實際上是使兩者之間的張力恒定。為了保持線速度恒定，操作人員就要時時測量S輥電機與收卷電機的線速度，根據(jù)測得的線速度差，人為地改變S輥變頻器和收卷變頻器的頻率，對兩者的線速度進行校正，以此來達到線速度的一致。由于手工操作難度較大，不能達到收卷不銹鋼薄板恒定張力控制或恒線速度控制，也就保持不了張力的恒定，經(jīng)常會出現(xiàn)張力過大鋼板繃緊變形，或者張力過小鋼板松弛變形，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。不僅如此，原收卷系統(tǒng)還存在如下弊端：1、由于各動力點的受力不均勻，無法在同一線速度下運行；2、S輥電機在低速時易打滑；3、收卷電機經(jīng)常出現(xiàn)過載和失速現(xiàn)象；4、在上料、下料時不易控制。

根據(jù)現(xiàn)有的狀況，收卷電機是隨著卷徑的增加，只要S輥電機和收卷電機隨時保證線速度恒定，即張力的恒定，也就達到了收卷系統(tǒng)的工藝要求。為此，在原有的系統(tǒng)中，采用變頻調(diào)速加以改造。由于放卷電機在前級，張力控制的要求不高，所以只對S輥電機和收卷電機進行改造，系統(tǒng)S輥電機采用SB70G5.5 kW。S輥電機和收卷電機之間具有不銹鋼薄板柔性連接，若收卷電機的線速度高于S輥電機的線速度，S輥電機會處于發(fā)電狀態(tài)，所以變頻器外需配置制動電阻。收卷電機采用SB70G30KW，變頻器采用無PG矢量控制，利用SB70豐富的邏輯算術(shù)單元，通過內(nèi)部運算單元的連接，在速度控制的基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)矩限幅。轉(zhuǎn)矩限幅值，是由內(nèi)部的算術(shù)單元間接給定的，是以2.5電機額定轉(zhuǎn)矩為100%的量。

以S輥SB70G5.5 kW模擬輸出的頻率作為線速度的給定以供給收卷電機，通過調(diào)節(jié)變頻器相應(yīng)輸入信號的增益、偏置作為線速度信號，來進行轉(zhuǎn)矩的運算、限幅，從而實現(xiàn)S輥電機、收卷機線速度的恒定。變頻器原理接線圖如圖2所示：

圖2 張力控制變頻器原理接線圖

對S輥變頻器設(shè)置較簡單。頻率給定，設(shè)為電位器給定，外控啟動。當出現(xiàn)緊急停機時，設(shè)置了與收卷電機聯(lián)動的急停按鈕。收卷電機，在剛啟動時，需要點動功能，因此，增設(shè)了點動功能。在點動時，轉(zhuǎn)矩限幅，是由變頻器內(nèi)部，通過模擬開關(guān)進行切換，使點動時轉(zhuǎn)矩限幅為100％。

本方案已對該廠的四臺氮氣光亮退火爐的收卷進行改造，并成功應(yīng)用。改造后由于具有恒張力收卷，所以加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高。其安全可靠、性能穩(wěn)定、提高了生產(chǎn)效率。系統(tǒng)未加張力傳感器、速度編碼器實現(xiàn)了S輥與收卷電機線速度、恒張力的控制得到了用戶的良好好評，并對SB70變頻器優(yōu)越強大的功能表示高度認可和滿意。