摘 要：本文介紹了通過西門子DP網絡、AB矢量變頻器等多種技術在中板粗軋交流壓下電控系統應用過程中所出現的電機溫度高、燒毀電機、傳動與操作兩側負荷不平衡技術問題的原因分析及其解決方案。 關鍵詞：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 　　粗軋壓下控制系統是中板廠“三改四”系統工程中的粗軋機輔傳動系統的一個子項目，也是粗軋機系統工程中的非常重要的一個環節。在現在全國軋鋼行業中，絕大多數軋機壓下電機均用直流調速系統，優點是直流調速技術應用已經非常成熟，靜態、動態性能優良。缺點是直流電機由于其本體結構特點刷架、碳刷、整流子等等，電機在軋機頂部震動、粉塵、高溫等惡劣運行環境下，帶來了電機維護上的很大困難，也提高了維護成本。 　　當前控制領域，矢量變頻技術已經成熟并且得到了極為廣泛的成功應用，本次工程項目中能夠引入了AB公司的矢量變頻技術，軋機壓下電機采用佳木斯200KW交流電機。冷卻系統為水冷風包系統。在矢量變頻壓下調速系統應用初期，出現了很多的技術應用上問題和難題。出現了電機溫度傳動側與操作側長期不一致，溫度較高現象，操作側電機燒毀重大設備事故。經過技術人員對矢量變頻技術的不斷學習、查閱大量技術資料后，通過一段時期的技術攻關后，最終徹底解決了壓下電機起動速度慢、運行不穩定，操作與傳動兩側運行負荷不平衡、燒毀操作側電機等一系列技術應用中的難題。實現了交流電機在粗軋壓下中的長期穩定運行。使粗軋壓下系統成為真正意義的“免維護”系統，大大地降低維護成本，節省了人力資源。 2.粗軋壓下矢量變頻技術應用介紹 　　該控制系統是粗軋輔傳動系統西門子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速系統。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、聯動，手動、自動的繼電控制。上位機主要負責和PLC進行通訊，實施實時監控和在線修改程序。AB矢量變頻器接收給定信號后，根據模擬信號的大小和正負來使得變頻調速驅動電機運轉的快慢和方向。 　　2.1粗軋壓下矢量控制調速系統工作時，通過操作臺轉換開關可實現操作側單動、傳動側單動和聯動三種運行方式的選擇。 　　（1）選擇“聯動”模式時，即可實現主、從同步運行。該模式下，操作側為主動運行，即速度模式運行。傳動側為從動運行模式，即轉矩運行模式。實現操作側壓下電機和傳動側壓下電機的同步運行，離合器處于失電狀態，操作與傳動側電機同軸相連。 　?。?）選擇“操作側單動”模式時，離合器得電，操作側電機為主動運行，即速度模式運行。此時，封鎖傳動側變頻系統，傳動側電機不動作。 　?。?）選擇“傳動側單動”模式運行時，離合器得電，傳動側電機為主動運行，即速度模式運行。此時，封鎖操作側變頻系統，操作側電機不動作。 　　這樣兩種“操作側和傳動側單動”運行模式，可以實現對操作側絲杠和傳動側絲杠的單獨調整，快速補償在軋制過程中，機械設備磨損間隙帶來的操作側和傳動側輥縫值的偏差，從而滿足軋鋼工藝對輥縫值調節的要求。 　　2.2壓下矢量變頻器的原理及其參數優化 　　根據設計要求，我們對1336 IMPAC 變頻器的控制板端子設計接線入下： 　　（1）操作側變頻器端子接線說明 　　TB10、TB11接線端子說明： 　　TB3接線端子說明： 　?。?）傳動側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： 　　以上端子設計，為實現操作側和傳動側壓下電機的主從控制奠定硬件基礎工作，同時也為變頻器參數的設置提供依據。 3.技術應用過程的具體難題和技術攻關詳解 　　3.1粗軋壓下矢量變頻技術應用中的技術難題及其解決方案 　　3.1.1粗軋矢量變頻系統帶電機負荷調試初期暴露的問題： 　　3.1.1.1問題小結： 　?。?）.壓下電機啟動時，給定小了，反應較慢，電機出現嗡嗡響聲但是起動困難，來回轉動; 　　（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期的輥縫值，需要進行多次的反復調整，才能達到目標輥縫值，嚴重影響生產節奏。 　　3.1.1.2.問題解決方案 　　根據以上問題小結中（1）、（2）現象的分析，我們查閱1336IMPAC說明書資料發現為了更加容易起動，該矢量變頻器內部有磁通預置功能，即FLUX UP功能。 　　（1）在參數中設置P184=19參數表示在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。 　　（2）將P013參數的第“8”位由“0”改為“1”，啟用“fast flux up”功能。 　?。?）在FB30壓下程序包中進行對TB3的27號端子進行編寫程序，實現當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秒內有大約120A的維持電流在變頻電機內部。 　　（4）對電流限幅值進行了降低，由220%改為180%。 　　3.1.1.3.改進后的應用效果 　?。?）Fast flux up功能的使用，目的就是為了當主令回零時，在10秒內再次起動時候，有維持電流，增加了起動力矩，達到快速起動效果。當投入該功能后針對“問題小結”中的（1）、（2）問題馬上得到了解決，操作工反映起動速度快了。 　?。?）由于降低了電流限幅，因此轉動慣性也小了。 　　綜合效果就是操作工既能夠快速起動壓下電機，又能夠準確地停在目標輥縫值上。 　　3.1.2粗軋矢量變頻系統帶負荷生產初期暴露的問題： 　　3.1.2.1問題小結： 　?。?）操作側壓下電機溫度始終比傳動側壓下電機高大約15度～35度左右。即傳動側壓下電機溫度測量為35度左右時，操作側電機溫度在60度左右，最高可達到70度。 　?。?）出現操作側電機本體動力接線柱過熱，有次痕，進行臨時處理。 　?。?）操作側電機燒毀一臺，電機繞組次。 　　3.1.2.2.問題分析 　　根據問題小結中的（1）、（2）、（3）現象的分析，可以判定操作側的負荷在實際生產中，始終大于傳動側電機。我們進行原因分析如下： 　　（1）生產過程為聯動運行模式，即操作側為主動、速度運行模式，傳動側為從動、轉矩運行模式。傳動側從動、轉矩運行模式下的轉矩給定，是來自操作側的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后再由操作側通過硬件線路連接傳送到傳動側，那么傳動側的給定大小必定會有個滯后，同時刻操作側給定信號與傳動側給定值必定不一致，傳動滯后于操作側系統，即稱為操作側的一個負載。 　?。?）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，會增加電機的發熱量。 　　3.1.2.3.問題解決方案 　?。?）運用HIOKI8841多通道示波器，對傳動側和操作側變頻器TB10端子的18、19號端子電機電流值的波形進行監測。發現電機電流大小差異很大，幅值不一樣，波形也不一樣。 　?。?）調出傳動側AN IN 2 SCAL 參數對來自操作側變頻器的轉據給定值偏值系數進行修正，由2開始增加，到2.5、2.8、3等，觀察波形開始發生變化，傳動側跟蹤操作側運行效果改善，可是還是不一致。 　?。?）繼續調整，將AN IN 2 SCAL系數由3上升到3.456后傳動側跟隨操作側電流變化非常好了。 　　3.1.2.4.改進后的應用效果 　?。?）操作側和傳動側電機輸出電流波形由差異較大，變為幾乎相當。 　　操作側和傳動側波形比較示意圖如下： 　　參數優化前的操作側和傳動側的電流波形： 　　從以上示波器，雙通道測試波形數據來看，操作側壓下電機電流（黃色）要比傳動側壓下電機電流（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，電機的本體溫度自然會產生很大的差異。 　　參數優化后的操作側和傳動側的電流波形： 　　從以上示波器，雙通道測試波形數據來看，操作側壓下電機電流（黃色）與傳動側壓下電機電流（綠色）相比較，幾乎相當。跟隨行很好，實現了很好的負荷平衡效果。 　?。?）操作側變頻電機在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，又能夠準確地停在目標輥縫值上，由改進前的粗軋軋制一塊鋼需要76秒，變為改進后的54秒，大大加快的生產節奏。為我廠“三改四”工程的快速達產達效起到了關鍵的一步。 4.經濟效益分析及其結束語 　　矢量變頻技術在粗軋壓下系統中的成功應用，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應用中的實踐經驗，為進一步推廣矢量變頻技術在工業生產中的應用樹立了應用范例。該技術的應用，實現了粗軋壓下電機系統的長期安全穩定運行，提高了生產節奏，節省了備件費用，減少了對電機本體的維護量，降低了維護勞動強度，為總公司創造了巨大的經濟效益。