摘 要:濟(jì)鋼中板廠于2005年新上四輥粗軋機(jī),主傳動電控系統(tǒng)采用SIMADYN D全數(shù)字系統(tǒng),調(diào)試結(jié)束后生產(chǎn)中存在穩(wěn)定性差,咬鋼過程中上下輥電流相差大,下輥電機(jī)震動噪音大等問題。本文通過對電機(jī)震動噪音大的分析,提出相應(yīng)的方法,對以后類似情況的處理具有重要意義。
關(guān)鍵詞:電機(jī)震蕩;電控系統(tǒng);全數(shù)字系統(tǒng);負(fù)荷平衡
1 前 言
濟(jì)南鋼鐵股份有限公司中板廠(簡稱濟(jì)鋼中板廠)于2005年新上一套四輥粗軋機(jī),電控系統(tǒng)采用西門子SIMADYN D全數(shù)字系統(tǒng)。但投產(chǎn)后存在以下問題:
(1)系統(tǒng)穩(wěn)定性不佳。
?。?)系統(tǒng)有時(shí)不能實(shí)現(xiàn)負(fù)荷平衡控制,出現(xiàn)上下輥電機(jī)電流相差很大的現(xiàn)象?!?br />
(3)下輥電機(jī)噪音大且周期性出現(xiàn),特別是咬鋼過程中噪音特別明顯。
針對以上問題,通過對電機(jī)本體的震蕩分析及PDA記錄的電機(jī)軋鋼過程中的電壓綜合波形的分析找到原因,使問題得到解決,從而消除了電機(jī)的震蕩噪音,使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
2 系統(tǒng)簡介
四輥主傳動電動機(jī)為交交變頻變流裝置供電的交流同步機(jī),控制裝置采用SIEMENS公司SIMADYN D全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)。
2.1交交變頻主電路方案
2.1.1供電系統(tǒng)
電動機(jī)的主整流變壓器一次側(cè)為35KV供電,勵磁變壓器一次側(cè)為6KV供電。
定子主回路由1臺35KV高壓開關(guān)對一臺電機(jī)單獨(dú)供電,同時(shí),向上/下輥電機(jī)供電的主整流變壓器接法互相錯(cuò)開,以減少供電高次諧波。
勵磁回路由一臺副邊雙分裂變壓器為兩臺電機(jī)供電。
供電系統(tǒng)單線圖如圖所示:
電機(jī)的低壓控制回路由35KV經(jīng)一臺25KVA的同步變壓器供電。
2.1.2主回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概況
交交變頻器由三臺電網(wǎng)自然換流無環(huán)流可逆的三相橋式變流器組成,對應(yīng)同步電機(jī)定子A,B,C三相,每相連接成三相橋式電路。三相交交變頻器采用邏輯無環(huán)流、三相有中點(diǎn)方式,由副邊三分裂整流變壓器供電,每臺電機(jī)整流變壓器接法互相錯(cuò)開,以減少供電高次諧波。輸出端采用星點(diǎn)聯(lián)接,電機(jī)定子繞組為三相星接,電機(jī)星點(diǎn)和變頻器星點(diǎn)獨(dú)立。主回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示:
這種方案的優(yōu)點(diǎn)是:可以采用交流偏置技術(shù),使整流變壓器二次電壓降低、可控硅電壓安全系數(shù)提高、變頻器容量降低、電機(jī)內(nèi)無三次諧波。
2.2 SIMADYN D硬件配置說明
在濟(jì)鋼中板廠四輥粗軋機(jī)主傳動系統(tǒng)中,上/下輥每臺同步電機(jī)都配有一套SIMADYN D控制系統(tǒng),以完成各自的電機(jī)控制、保護(hù)和故障診斷等任務(wù)。
SIMADYN D控制系統(tǒng)硬件由雙高度歐洲標(biāo)準(zhǔn)尺寸的高抗干擾和容錯(cuò)性的插入式線路板組成,模板按功能分為通用處理器板、特殊任務(wù)處理器板、存儲器板、數(shù)字輸入/輸出板、模擬輸入/輸出板,根據(jù)不同的任務(wù)需要可任意配置。
外部開關(guān)信號通過輸入/輸出模塊連接,這些標(biāo)準(zhǔn)接口模塊提供電氣隔離、信號的匹配和變換,用于操作監(jiān)視和服務(wù)的外圍裝置通過總線或串行接口聯(lián)接起來。
同時(shí),SIMADYN D還提供多種通訊手段與其他設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,包括控制裝置與上位機(jī)間的通訊;控制裝置之間的通訊以及與下位機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊取?br />
SIMADYN D 系統(tǒng)硬件配置見附圖。
2.3 SIMADYN D控制系統(tǒng)軟件說明
本項(xiàng)目中SIMADYN D的四塊處理器模板共同作用實(shí)現(xiàn)交交變頻同步電機(jī)矢量變換運(yùn)算。系統(tǒng)接收光電碼盤反饋回的速度及位置信號,在PM6模板內(nèi)完成速度控制及工藝運(yùn)算,在另一塊PM6模板內(nèi)完成矢量變換控制運(yùn)算,然后形成定子三相電流的設(shè)定值及轉(zhuǎn)子激磁設(shè)定值,輸入給EP22及PM6+ITDC模板,由EP22進(jìn)行三相電流調(diào)節(jié)運(yùn)算,由PM6+ITDC模板完成轉(zhuǎn)子激磁電流調(diào)節(jié)運(yùn)算。并輸出晶閘管功率柜的觸發(fā)脈沖,通過晶閘管功率柜控制同步電機(jī)。
3 濟(jì)鋼電機(jī)四輥軋機(jī)下輥電機(jī)震蕩問題分析解決說明
3.1現(xiàn)象
濟(jì)鋼中板廠四輥軋機(jī)投產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行后,出現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性差,上下輥電機(jī)電流差別大,下輥電機(jī)過鋼時(shí)出現(xiàn)電機(jī)震動聲音較大。
3.2分析
電機(jī)震蕩可能由電機(jī)內(nèi)部機(jī)械問題引起,或者是電機(jī)電磁噪聲,由其輸入電流電壓引起。所以,首先要確定電機(jī)震蕩是由機(jī)械問題還是電磁問題引起。
首先對電機(jī)本體的震蕩噪音測得波形如下: 得出在不同轉(zhuǎn)速下測定電機(jī)噪聲頻率,基本得出下輥電機(jī)噪聲頻率為50Hz。
用PDA記錄軋鋼時(shí)上下兩輥電機(jī)綜合電壓波形如下:
通過以上兩種軟件測的波形分析得出,下輥電機(jī)電壓波形有震蕩,且周期約為0.02s(X2-X1),即周期為50Hz,所以初步確定電機(jī)震動為下輥電機(jī)電源電壓引起。
3.3為確定是否是電源電壓引起的電機(jī)震蕩,進(jìn)行如下測量與分析:
?。?)用示波器直接從ABC三相SE20.2接口板測量下輥電機(jī)電壓實(shí)際值反饋波形,確定上圖電壓震蕩由B相電壓反饋震蕩引起,其他A,C兩相波形正常。
?。?)用示波器經(jīng)1:10變壓器直接測量各個(gè)可控硅兩端電壓波形(在零電流的L1,L2,L3,L+,L-端兩兩組合測量可得到所有12個(gè)可控硅兩端電壓波形)。從波形上看,發(fā)現(xiàn)下輥B相L+和L2兩端電壓異常,即:正組第三個(gè)管子(V13)或反組第六個(gè)管子(V26)沒有導(dǎo)通。
(3) 經(jīng)過更換可控硅排除可控硅損壞情況。
(4) 斷電,開放脈沖,檢查觸發(fā)脈沖是否加到可控硅上。逐個(gè)元件檢查發(fā)現(xiàn)V26管子脈沖放大單元處沒有觸發(fā)脈沖,仔細(xì)追查最終確定下輥B相功率軌脈沖分配板X1哈丁插口V26對應(yīng)插針?biāo)蓜?,觸發(fā)脈沖沒有到達(dá)V26的脈沖放大單元。所以V26不能出發(fā),從而出現(xiàn)每隔一個(gè)電源周期(50Hz,0.02S)都會出現(xiàn)一個(gè)橋臂不導(dǎo)通的情況,從而給B相電壓波形帶來周期性脈動。
(5) 把從SD過來的脈沖觸發(fā)電纜哈丁插頭更換到該脈沖分配板備用口X2上后,重新測量各個(gè)硅的觸發(fā)脈沖,均存在。重新上電后轉(zhuǎn)車,測量B相及綜合電壓波形。發(fā)現(xiàn)一切正常,上下輥一致。電機(jī)噪聲消除。問題得以解決。
?。?) 正常電壓波形如下所示:
4結(jié)束語
經(jīng)過對電控系統(tǒng)程序的優(yōu)化及對各個(gè)接口處理后,電機(jī)的震蕩噪音得以消除,并且提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷平衡控制功能。使軋機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行,迅速達(dá)產(chǎn)達(dá)效。
通過對濟(jì)鋼中板廠四輥粗軋機(jī)下輥電機(jī)的震蕩噪音的分析及處理方法,使我們對大功率交流電機(jī)出現(xiàn)震蕩時(shí)有了初步的處理經(jīng)驗(yàn),對以后處理類似情況具有重要意義。