摘 要：本文介紹了通過西門子DP網(wǎng)絡(luò)、AB矢量變頻器等多種技術(shù)在中板粗軋交流壓下電控系統(tǒng)應(yīng)用過程中所出現(xiàn)的電機溫度高、燒毀電機、傳動與操作兩側(cè)負荷不平衡技術(shù)問題的原因分析及其解決方案。 關(guān)鍵詞：矢量變頻 負荷平衡 電機燒毀 Abstract: The DP network of the SIMENSE and the AB vector frequency are adopted in the AC system of the thick roll in The Medium Plate Plant. In the process, there are many problem . For example the high temperature of the motor and the burn of motor and the imbalance of the load on the drive and operate. The project introduce the technology problem and settle precept. Keywords: the vector frequency ; the balance of the load ; the burn of the motor ; 1.前言 　　粗軋壓下控制系統(tǒng)是中板廠“三改四”系統(tǒng)工程中的粗軋機輔傳動系統(tǒng)的一個子項目，也是粗軋機系統(tǒng)工程中的非常重要的一個環(huán)節(jié)。在現(xiàn)在全國軋鋼行業(yè)中，絕大多數(shù)軋機壓下電機均用直流調(diào)速系統(tǒng)，優(yōu)點是直流調(diào)速技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，靜態(tài)、動態(tài)性能優(yōu)良。缺點是直流電機由于其本體結(jié)構(gòu)特點刷架、碳刷、整流子等等，電機在軋機頂部震動、粉塵、高溫等惡劣運行環(huán)境下，帶來了電機維護上的很大困難，也提高了維護成本。 　　當(dāng)前控制領(lǐng)域，矢量變頻技術(shù)已經(jīng)成熟并且得到了極為廣泛的成功應(yīng)用，本次工程項目中能夠引入了AB公司的矢量變頻技術(shù)，軋機壓下電機采用佳木斯200KW交流電機。冷卻系統(tǒng)為水冷風(fēng)包系統(tǒng)。在矢量變頻壓下調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用初期，出現(xiàn)了很多的技術(shù)應(yīng)用上問題和難題。出現(xiàn)了電機溫度傳動側(cè)與操作側(cè)長期不一致，溫度較高現(xiàn)象，操作側(cè)電機燒毀重大設(shè)備事故。經(jīng)過技術(shù)人員對矢量變頻技術(shù)的不斷學(xué)習(xí)、查閱大量技術(shù)資料后，通過一段時期的技術(shù)攻關(guān)后，最終徹底解決了壓下電機起動速度慢、運行不穩(wěn)定，操作與傳動兩側(cè)運行負荷不平衡、燒毀操作側(cè)電機等一系列技術(shù)應(yīng)用中的難題。實現(xiàn)了交流電機在粗軋壓下中的長期穩(wěn)定運行。使粗軋壓下系統(tǒng)成為真正意義的“免維護”系統(tǒng)，大大地降低維護成本，節(jié)省了人力資源。 2.粗軋壓下矢量變頻技術(shù)應(yīng)用介紹 　　該控制系統(tǒng)是粗軋輔傳動系統(tǒng)西門子PLC S7 400、ET200分站、上位機、AB矢量變頻器、交流變頻電機YP235L-8 200KW 518rpm 2臺、美國MTS絕對值位移傳感器組成的矢量控制調(diào)速系統(tǒng)。PLC主要完成對矢量變頻器的控制，接收由操作臺3#壓下ET200分站采集到的模擬量給定信號并通過控制室內(nèi)分站的模擬量輸出模塊輸出送給AB矢量變頻器做為給定信號，并完成變頻器合、分閘、允許及單動、聯(lián)動，手動、自動的繼電控制。上位機主要負責(zé)和PLC進行通訊，實施實時監(jiān)控和在線修改程序。AB矢量變頻器接收給定信號后，根據(jù)模擬信號的大小和正負來使得變頻調(diào)速驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)的快慢和方向。 　　2.1粗軋壓下矢量控制調(diào)速系統(tǒng)工作時，通過操作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)可實現(xiàn)操作側(cè)單動、傳動側(cè)單動和聯(lián)動三種運行方式的選擇。 　?。?）選擇“聯(lián)動”模式時，即可實現(xiàn)主、從同步運行。該模式下，操作側(cè)為主動運行，即速度模式運行。傳動側(cè)為從動運行模式，即轉(zhuǎn)矩運行模式。實現(xiàn)操作側(cè)壓下電機和傳動側(cè)壓下電機的同步運行，離合器處于失電狀態(tài)，操作與傳動側(cè)電機同軸相連。 　?。?）選擇“操作側(cè)單動”模式時，離合器得電，操作側(cè)電機為主動運行，即速度模式運行。此時，封鎖傳動側(cè)變頻系統(tǒng)，傳動側(cè)電機不動作。 　?。?）選擇“傳動側(cè)單動”模式運行時，離合器得電，傳動側(cè)電機為主動運行，即速度模式運行。此時，封鎖操作側(cè)變頻系統(tǒng)，操作側(cè)電機不動作。 　　這樣兩種“操作側(cè)和傳動側(cè)單動”運行模式，可以實現(xiàn)對操作側(cè)絲杠和傳動側(cè)絲杠的單獨調(diào)整，快速補償在軋制過程中，機械設(shè)備磨損間隙帶來的操作側(cè)和傳動側(cè)輥縫值的偏差，從而滿足軋鋼工藝對輥縫值調(diào)節(jié)的要求。 　　2.2壓下矢量變頻器的原理及其參數(shù)優(yōu)化 　　根據(jù)設(shè)計要求，我們對1336 IMPAC 變頻器的控制板端子設(shè)計接線入下： 　?。?）操作側(cè)變頻器端子接線說明 　　TB10、TB11接線端子說明： 　　TB3接線端子說明： 　　（2）傳動側(cè)變頻器端子接線說明 　　傳動TB10、TB11接線端子說明： 　　傳動TB3接線端子說明： 　　以上端子設(shè)計，為實現(xiàn)操作側(cè)和傳動側(cè)壓下電機的主從控制奠定硬件基礎(chǔ)工作，同時也為變頻器參數(shù)的設(shè)置提供依據(jù)。 3.技術(shù)應(yīng)用過程的具體難題和技術(shù)攻關(guān)詳解 　　3.1粗軋壓下矢量變頻技術(shù)應(yīng)用中的技術(shù)難題及其解決方案 　　3.1.1粗軋矢量變頻系統(tǒng)帶電機負荷調(diào)試初期暴露的問題： 　　3.1.1.1問題小結(jié)： 　?。?）.壓下電機啟動時，給定小了，反應(yīng)較慢，電機出現(xiàn)嗡嗡響聲但是起動困難，來回轉(zhuǎn)動; 　　（2）.大給定起動時，慣性很大，不易控制，致使操作工無法達到預(yù)期的輥縫值，需要進行多次的反復(fù)調(diào)整，才能達到目標(biāo)輥縫值，嚴重影響生產(chǎn)節(jié)奏。 　　3.1.1.2.問題解決方案 　　根據(jù)以上問題小結(jié)中（1）、（2）現(xiàn)象的分析，我們查閱1336IMPAC說明書資料發(fā)現(xiàn)為了更加容易起動，該矢量變頻器內(nèi)部有磁通預(yù)置功能，即FLUX UP功能。 　?。?）在參數(shù)中設(shè)置P184=19參數(shù)表示在1336-L9控制板上TB3的第27號端子高電位時，矢量控制系統(tǒng)將啟用FLUX UP功能，該功能的使用將為電機增加一個維持啟動電流，加快啟動速度。 　?。?）將P013參數(shù)的第“8”位由“0”改為“1”，啟用“fast flux up”功能。 　　（3）在FB30壓下程序包中進行對TB3的27號端子進行編寫程序，實現(xiàn)當(dāng)壓下模擬量主令處于零位時延時10秒維持27號端子為高電平，啟用“fast flux up ”功能。在這10秒內(nèi)有大約120A的維持電流在變頻電機內(nèi)部。 　?。?）對電流限幅值進行了降低，由220%改為180%。 　　3.1.1.3.改進后的應(yīng)用效果 　　（1）Fast flux up功能的使用，目的就是為了當(dāng)主令回零時，在10秒內(nèi)再次起動時候，有維持電流，增加了起動力矩，達到快速起動效果。當(dāng)投入該功能后針對“問題小結(jié)”中的（1）、（2）問題馬上得到了解決，操作工反映起動速度快了。 　　（2）由于降低了電流限幅，因此轉(zhuǎn)動慣性也小了。 　　綜合效果就是操作工既能夠快速起動壓下電機，又能夠準(zhǔn)確地停在目標(biāo)輥縫值上。 　　3.1.2粗軋矢量變頻系統(tǒng)帶負荷生產(chǎn)初期暴露的問題： 　　3.1.2.1問題小結(jié)： 　　（1）操作側(cè)壓下電機溫度始終比傳動側(cè)壓下電機高大約15度～35度左右。即傳動側(cè)壓下電機溫度測量為35度左右時，操作側(cè)電機溫度在60度左右，最高可達到70度。 　?。?）出現(xiàn)操作側(cè)電機本體動力接線柱過熱，有次痕，進行臨時處理。 　?。?）操作側(cè)電機燒毀一臺，電機繞組次。 　　3.1.2.2.問題分析 　　根據(jù)問題小結(jié)中的（1）、（2）、（3）現(xiàn)象的分析，可以判定操作側(cè)的負荷在實際生產(chǎn)中，始終大于傳動側(cè)電機。我們進行原因分析如下： 　?。?）生產(chǎn)過程為聯(lián)動運行模式，即操作側(cè)為主動、速度運行模式，傳動側(cè)為從動、轉(zhuǎn)矩運行模式。傳動側(cè)從動、轉(zhuǎn)矩運行模式下的轉(zhuǎn)矩給定，是來自操作側(cè)的TB10中15、16號端子模擬信號，通過硬件控制線路連接的。 　　那么，同一個給定大小傳到操作側(cè)后再由操作側(cè)通過硬件線路連接傳送到傳動側(cè)，那么傳動側(cè)的給定大小必定會有個滯后，同時刻操作側(cè)給定信號與傳動側(cè)給定值必定不一致，傳動滯后于操作側(cè)系統(tǒng)，即稱為操作側(cè)的一個負載。 　　（2）矢量變頻器控制中運用了AB公司IMPAC變頻器具備的FLUX UP功能，使得主令回零后仍然有120A電流在電機內(nèi)，會增加電機的發(fā)熱量。 　　3.1.2.3.問題解決方案 　　（1）運用HIOKI8841多通道示波器，對傳動側(cè)和操作側(cè)變頻器TB10端子的18、19號端子電機電流值的波形進行監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)電機電流大小差異很大，幅值不一樣，波形也不一樣。 　?。?）調(diào)出傳動側(cè)AN IN 2 SCAL 參數(shù)對來自操作側(cè)變頻器的轉(zhuǎn)據(jù)給定值偏值系數(shù)進行修正，由2開始增加，到2.5、2.8、3等，觀察波形開始發(fā)生變化，傳動側(cè)跟蹤操作側(cè)運行效果改善，可是還是不一致。 　　（3）繼續(xù)調(diào)整，將AN IN 2 SCAL系數(shù)由3上升到3.456后傳動側(cè)跟隨操作側(cè)電流變化非常好了。 　　3.1.2.4.改進后的應(yīng)用效果 　?。?）操作側(cè)和傳動側(cè)電機輸出電流波形由差異較大，變?yōu)閹缀跸喈?dāng)。 　　操作側(cè)和傳動側(cè)波形比較示意圖如下： 　　參數(shù)優(yōu)化前的操作側(cè)和傳動側(cè)的電流波形： 　　從以上示波器，雙通道測試波形數(shù)據(jù)來看，操作側(cè)壓下電機電流（黃色）要比傳動側(cè)壓下電機電流（綠色）的最大值高于311A左右在這樣的運行電流下進行長期生產(chǎn)，電機的本體溫度自然會產(chǎn)生很大的差異。 　　參數(shù)優(yōu)化后的操作側(cè)和傳動側(cè)的電流波形： 　　從以上示波器，雙通道測試波形數(shù)據(jù)來看，操作側(cè)壓下電機電流（黃色）與傳動側(cè)壓下電機電流（綠色）相比較，幾乎相當(dāng)。跟隨行很好，實現(xiàn)了很好的負荷平衡效果。 　　（2）操作側(cè)變頻電機在10小時運行過程中溫度由70左右，逐步下降到了36度左右，與傳動側(cè)的35度幾乎一樣。 　　綜合效果就是操作工既能夠快速起動壓下電機，又能夠準(zhǔn)確地停在目標(biāo)輥縫值上，由改進前的粗軋軋制一塊鋼需要76秒，變?yōu)楦倪M后的54秒，大大加快的生產(chǎn)節(jié)奏。為我廠“三改四”工程的快速達產(chǎn)達效起到了關(guān)鍵的一步。 4.經(jīng)濟效益分析及其結(jié)束語 　　矢量變頻技術(shù)在粗軋壓下系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，大型直流電機的交流化進程，樹立了信心，同時也積累了很多的技術(shù)應(yīng)用中的實踐經(jīng)驗，為進一步推廣矢量變頻技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用樹立了應(yīng)用范例。該技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了粗軋壓下電機系統(tǒng)的長期安全穩(wěn)定運行，提高了生產(chǎn)節(jié)奏，節(jié)省了備件費用，減少了對電機本體的維護量，降低了維護勞動強度，為總公司創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。