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浅析包头钢厂全交流高速线材传动系统的调试
作 者:中冶京诚电气所 丁义行 冉庆东 段延德

1 引言
随着现代交流调速技术的发展和走向成熟,交流传动具有更大的吸引力,具有比直流系统更多的优越性能,如运行稳定、控制性能好、调速效率高、维护量少等等,交流调速系统已广泛应用于各类需要调速的生产机械。自07年以来,我公司全交流棒线材传动系统先后在承德、珠海粤裕丰、包头等高线上得到成功的应用。

2 交流调速传动系统组成
本方案交流传动控制系统采用西门子公司具有矢量控制功能的6se70系列通用变频器,利用原装装置,国内组柜的方式供货。系统主轧机和辊道类负载设备采用整流单元+制动单元和制动电阻+逆变器构成的公共直流母线传动方式。所有传动与上位机采用profibus-dp通讯。
主轧机和辊道变频系统主要有以下几部分组成:进线断路器、进线电抗器、整流单元、公共直流母线、制动单元和制动电阻、逆变单元、出线电抗器(根据电缆长度)、辊道开关箱。
结合工艺要求和设备运转情况,对整流变压器、整流单元、逆变器进行分组和容量选择,做到满足工艺要求,且电气设备投资最节省。综合车间设备布置和电气室设备布置及传动装置分组情况,车间内的设备中轧机主传动为交流690v电源,共使用6段公共直流母线进行控制;线材精轧机交流主传动装置采用交-直-交负载换相电流型变频器(lci)供电;其它设备采用ac380v传动方案。轧机区辅传动设备因其数量和容量较小拟采用变频器直接供电方式,由轧机区的pcc提供电源。收集区设一段直流母线,由收集区pcc提供电源; 每段母线设有单独的进线开关,通过动力电缆与供电变压器或pcc连接。变频调速电机通过专用变频电缆与变频调速装置连接。

3 传动控制的实现及问题处理
针对调试过程中出现的问题,简单做一下介绍。有些问题,其实属于基本原理理解问题,但假如理解不清,还是容易引起不必要的麻烦。
(1) f061:p108一定设成电机额定转速,而不能设成同步转速,二者之间存在着转差率的影响;
(2) 整流装置的网卡处于不同的插槽,相应的参数中要予以区别,否则会造成整流装置网络不通。整流装置的分合闸假如不用plc控制,但需要把状态传给plc时,为保证通讯正常,plc应该发控制字的bit10=1(必须的),否则会报a083报警;
(3) 整流变中性点不接地,测得相对地电压分别为380v、480v, 相间电压为750v多。应注意判定这种现象是否正常,免得造成不必要的困扰;
(4) 在调双芯棒旋转时,高速时出现实际速度跟不上给定速度,通过单纯录电机编码器波形及给定转速,发现电机转的慢,经重新校核电机铭牌,发现其极对数与标定转速对不上,其实当时调试时就发现,只是选了上面标定的转速。
夹送辊共有三种工作方式:夹尾、夹头尾、全夹。
夹送辊与精轧机间的张力控制是通过夹送辊传动系统的力矩设定限幅实现的,夹送辊在咬钢前速度超前于精轧机,咬钢后夹送辊速度受制于精轧机速度与精轧机同步,这时夹送辊速度给定大于速度反馈夹送辊传动系统速度环饱和达到设定的力矩限幅值,该设定值大小决定了夹送辊与精轧机间的张力大小,轧材离开精轧机后张力消失,夹送辊回到设定速度。夹尾时速度设定值(超前还是滞后)根据轧制品种由工艺确定。
吐丝机电机通常接升速箱,调试时常发生震荡现象,应适当加大速度斜坡,减小比例系数及加大积分时间常数。

4 轧机性能测试
对于全交流高线轧线技术而言,最关键的莫过于防止堆钢,因此在调试过程中必须对轧机做性能测试(阶跃响应和扰动响应),尤其是利用扰动响应测试系统恢复能力,即在轧机咬钢瞬间产生速降后可快速恢复设定转速的能力(或吐钢瞬间产生超速后快速恢复设定转速的能力)。
使用drive monitor记录kk150(速度设定),kk148(速度实际值)的波形。利用工程设计方法、典型二阶、三阶的校正方法及性能指标,调整速度调节器的比例参数及积分参数,使扰动响应满足要求。波形如图1、2所示。

图1 扰动测试的波形

图2 电流限幅,导致扰动响应高位震荡


需要特别说明,扰动响应指标是以额定值定义的,即 的单位为额定转速的百分比,所施加的扰动转矩为额定转矩。因此若测试未使用额定标识作为基准,则计算出的扰动指标还需进行折算。
在做13架转动惯量测试时,装置报f008(低电压故障),经检查,整流装置p160=10%,即电流限幅小了。

5 弱磁升速分析
弱磁升速实际上是一个维持电动机反电动势e为恒值的一个调节过程,将弱磁点提前,相当于人为降低基速以上的反电动势,这样,当进线电压波动(降低)时,由于电动势已经降低,这样有利于保证电机依然能提供足够的转矩电流。
弱磁阶段扰动调节过程分析:
弱磁运行,负载突增,首先转矩失去平衡引起电机速降,转速环入口速度偏差,使其输出有变化,进而内环调节,输出电压增大阻止速度下降;同时由于转速已经下降,反电动势降低,反电动势调节部分要维持反电动势的恒定,故磁通增大,使电机转矩增大,阻止速度下降并使其回升,直到恢复原有速度。
从图3看到,虽然速度已经恢复,但磁通依然在调节,时间明显滞后。

图3 弱磁阶段扰动测试

6 转矩预控作用分析
调试过程中托盘提升出现往上提,还走一小点才能停住现象。当将转矩预控撤掉(p471=0%),发现实际速度的波形(见图4)与100%转矩预控正好相反,实际速度出现负的跌落,说明托盘似乎在下降。

图4 100%的转矩预控,停车时,速度波形上扬


转矩预控能迅速改善系统跟随性,但在加减速时转矩有正有负,波动比较大;当跟随性不好,说明系统机械特性比较硬,所以不必深调比例系数和积分时间常数,应该让其特性软一些。在轧机区,由于频繁速度调整,不用转矩预控。相关波形如图5、6所示。

图5 无转矩预控停车时的波形

图6 投入转矩预控时加减速转矩波动情况

7 结束语
本文简单介绍了全交流高速线材传动系统调试中应注意的问题。经过多个现场的应用情况反馈,我公司的全交流线材系统具有传动系统性能稳定,控制软件标准化、模块化、参数化,自动化程度高,功能全面,选择灵活的特点,极大地提高了用户的生产效率,得到了用户充分的认可。

作者简介
丁义行 男 工程师,电力电子与电力传动专业,现就职于中冶京诚工程技术有限公司电气所传动室,从事传动系统设计与调试。

参考文献(略)

[我要评论] | 本文来自:2008年第9期“现场调试”上 ,已经被阅读过83149
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