摘要：文章介紹了萊鋼中型軋鋼的變頻調(diào)速應(yīng)用，采用了DCS控制變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速方案，控制先進(jìn).對于軋鋼變頻器的設(shè)計與應(yīng)用有著很大參考價值.
1. 概述
萊鋼中型型鋼廠是一個具備九十年代國際先進(jìn)水平的現(xiàn)代化軋鋼廠。主要機(jī)械設(shè)備由日本新日鐵公司提供，電氣、自動化設(shè)備由日本東芝公司提供，是全國第一條連鑄—熱裝—連軋短流程生產(chǎn)線，可生產(chǎn)以經(jīng)濟(jì)斷面型鋼－Ｈ型鋼為主的多種規(guī)格的產(chǎn)品。熱鋸區(qū)作為軋線與精整之間的連接紐帶，其控制功能是否穩(wěn)定可靠決定了軋線的軋制穩(wěn)定性。設(shè)計中采用交流變頻器用于電機(jī)傳動機(jī)構(gòu)的調(diào)速控制。
2. 變頻器的功能
變頻調(diào)速是近代電氣工程中發(fā)展最快的一種電動機(jī)調(diào)速方式，變頻器的優(yōu)良性能使其在工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
ACS 600變頻器是ABB公司直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)， 給合諸多先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優(yōu)良的速度控制特性。完整的保護(hù)功能以及靈活的編程能力。因而，它能滿足絕大多數(shù)的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。
ACS 600變頻器具有無與倫比的機(jī)電特性及轉(zhuǎn)矩控制、電機(jī)辨識運(yùn)行(ID RUN)及速度自我微調(diào)的重要功能。萊鋼中型軋鋼廠軋件輸入輥道、熱據(jù)設(shè)備、齒床拉入等有變速要求，在控制設(shè)計時充分考慮了ACS 600變頻器的優(yōu)良性能，最后決定選用了它。
3. 變頻器的應(yīng)用
在萊鋼中型控制系統(tǒng)中變頻器通過DCS實(shí)現(xiàn)控制，變頻結(jié)構(gòu)控制框圖如圖1：
圖1：變頻控制結(jié)構(gòu)圖
3.1 軋件輸入輥道控制
根據(jù)產(chǎn)品長度的要求，軋件在出U5之后，要在U5后工作輥道和熱鋸輥道上定位并進(jìn)行分段，然后再齒床分別將頭段和尾段拉入。軋件經(jīng)過精軋機(jī)組軋制后，傳送到熱鋸輥道上，根據(jù)設(shè)定的定尺長度，1#定尺機(jī)進(jìn)行定位，1#熱鋸進(jìn)行分段，分段完成以后，頭部軋件傳送到2#定尺機(jī)，2#熱鋸切頭后拉入冷床，尾部軋件傳送到2#定尺機(jī)后直接拉入冷床。其工藝過程雖然簡單，但要保證控制精度卻很難，在以前的生產(chǎn)中，軋件在定尺機(jī)前跑過造成拱鋼、廢鋼，或有時軋件跑不到位，進(jìn)行人工干預(yù)，耽誤時間。
上位機(jī)接受U5后工作輥道和熱鋸輥道的運(yùn)行指令、速度參考值、速度反饋值及熱鋸輥道脈沖發(fā)生器測量值；1#、2#熱鋸位置；1#、2#熱鋸?qiáng)A持器位置；1#、2#熱鋸定尺機(jī)位置；操作臺操作開關(guān)信號。然后運(yùn)行控制程序，發(fā)出信號控制變頻器合理準(zhǔn)確地將軋件送入相應(yīng)輥道。軋件傳送趨勢如圖2：
圖2 軋件傳送趨勢圖
3.2、熱鋸設(shè)備控制
有兩臺熱鋸設(shè)備，在生產(chǎn)過程中需要控制進(jìn)鋸、不進(jìn)鋸、退回原點(diǎn)等操作，為了解決這些問題，必須對熱鋸相關(guān)的信號的狀態(tài)有一個準(zhǔn)確的把握，建立相應(yīng)的跟蹤系統(tǒng)。跟蹤的相關(guān)信號有：手動進(jìn)鋸指令、半自動進(jìn)鋸指令、自動進(jìn)鋸指令；比例閥輸出參數(shù)；進(jìn)鋸行程編碼器值；夾持器自動運(yùn)行指令；夾持器編碼器數(shù)值；供油泵和回油泵運(yùn)行指令、供油箱和回油箱油位信號。
利用這些信號進(jìn)行控制，變頻器接受信號帶動電機(jī)完成熱據(jù)的動作。
圖3：鋸切電流和速度圖
3.3、齒床拉入控制
齒式冷床設(shè)備也是熱鋸區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備之一，該設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否良好，決定著熱鋸輥道的生產(chǎn)節(jié)奏，像生產(chǎn)過程中，有時出現(xiàn)齒式冷床不上升、上升后不平移、平移后不下降以及齒式冷床動作慢等現(xiàn)象，會影響熱鋸輥道搬送效率，而導(dǎo)致精軋堆鋼。相關(guān)信號有：齒式冷床自動“ONE CYCLE”指令、半自動“ONE CYCLE”指令及手動指令；上升、下降、前進(jìn)及返回電磁閥輸出；上升限位、下降限位、前進(jìn)限位及返回限位狀態(tài)，相關(guān)操作臺操作信號（包含自動模式、半自動模式、手動模式、ONE CYCLE啟動按鈕等信號）。
齒式冷床動作過程圖如圖4
4. 抗干擾措施
變頻器對其他設(shè)備、檢測元件和控制器件產(chǎn)生干擾，這種干擾是不可避免的。因為變頻器的輸入部分為整流電路，輸出部分為逆變電路，它們都是由起開關(guān)作用的非線性元件組成的，而在開斷電路的過程中，都要產(chǎn)生高次諧波，從而使其輸入電源和輸出的電壓波形和電流波形產(chǎn)生畸變。
4.1 通過共用的接地線傳播干擾是干擾傳播的最普遍的方式。將動力線的接地與控制線的接地分開是切斷這一途徑的根本方法，即將動力裝置的接地端子接到地線上，將控制裝置的接地端子接到該裝置盤的金屬外殼上。
4.2 信號線靠近有干擾源電流的導(dǎo)線時，干擾會被誘導(dǎo)到信號線上，使信號線上的信號受到干擾，布線分離對消除這種干擾行之有效。實(shí)際把高壓電纜、動力電纜、控制電纜常常與儀表電纜、計算機(jī)電纜分開走線，分走不同的橋架，即使是變頻器的控制線也最好與其主回路線以垂直的方式走線。
a.在變頻器前側(cè)安裝線路電抗器，可抑制電源側(cè)過電壓，并能降低由變頻器產(chǎn)生的電流畸變，避免使主電源受到嚴(yán)重干擾。
b.在變頻器前加裝LC電路無源濾波器，濾掉高次諧波。濾波器包括很多級，每一級濾掉相應(yīng)的高次諧波。
c.加裝與負(fù)載和電源并聯(lián)的有源補(bǔ)償器，通過自動產(chǎn)生反方向的濾波電流來消除電源和負(fù)載中的正向諧波電流。
d.當(dāng)設(shè)備的附近環(huán)境受到電磁干擾時，應(yīng)裝設(shè)抗射頻干擾濾波器，可減少主電源的傳導(dǎo)發(fā)射，且要采取措施屏蔽電機(jī)電纜。
e.當(dāng)電機(jī)電纜長度大于50m或80m(非屏蔽)時，為了防止電機(jī)啟動時的瞬時過電壓，減少電機(jī)對地的泄漏電流和噪聲，保護(hù)電動機(jī)，在變頻器與電機(jī)之間安裝電抗器。
在萊鋼中型控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)施中，采用了如圖4所示的變頻器防干擾措施，效果良好，其它設(shè)備受干擾的影響小，控制效果好，運(yùn)行穩(wěn)定。
圖4：變頻器防干擾原理圖
5、結(jié)論
由于采用的變頻控制設(shè)計先進(jìn)合理，控制效果好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，很少出現(xiàn)問題，創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
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：鞏經(jīng)理
：13915946763
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