ABBACS 600变频器在中型轧钢中的应用

摘要：文章介绍了莱钢中型轧钢的变频调速应用，采用了DCS控制变频器实现调速方案，控制先进.对于轧钢变频器的设计与应用有着很大参考价值. 1. 概述 　　莱钢中型型钢厂是一个具备九十年代国际先进水平的现代化轧钢厂。主要机械设备由日本新日铁公司提供，电气、自动化设备由日本东芝公司提供，是全国第一条连铸—热装—连轧短流程生产线，可生产以经济断面型钢－Ｈ型钢为主的多种规格的产品。热锯区作为轧线与精整之间的连接纽带，其控制功能是否稳定可靠决定了轧线的轧制稳定性。设计中采用交流变频器用于电机传动机构的调速控制。 2. 变频器的功能 　　变频调速是近代电气工程中发展最快的一种电动机调速方式，变频器的优良性能使其在工业中得到越来越广泛的应用。 　　ACS 600变频器是ABB公司直接转矩控制（DTC）技术， 给合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。它具有很宽的功率范围，优良的速度控制特性。完整的保护功能以及灵活的编程能力。因而，它能满足绝大多数的工业现场应用。 　　ACS 600变频器具有无与伦比的机电特性及转矩控制、电机辨识运行(ID RUN)及速度自我微调的重要功能。莱钢中型轧钢厂轧件输入辊道、热据设备、齿床拉入等有变速要求，在控制设计时充分考虑了ACS 600变频器的优良性能，最后决定选用了它。 3. 变频器的应用 　　在莱钢中型控制系统中变频器通过DCS实现控制，变频结构控制框图如图1： 图1：变频控制结构图 3.1 轧件输入辊道控制 　　根据产品长度的要求，轧件在出U5之后，要在U5后工作辊道和热锯辊道上定位并进行分段，然后再齿床分别将头段和尾段拉入。轧件经过精轧机组轧制后，传送到热锯辊道上，根据设定的定尺长度，1#定尺机进行定位，1#热锯进行分段，分段完成以后，头部轧件传送到2#定尺机，2#热锯切头后拉入冷床，尾部轧件传送到2#定尺机后直接拉入冷床。其工艺过程虽然简单，但要保证控制精度却很难，在以前的生产中，轧件在定尺机前跑过造成拱钢、废钢，或有时轧件跑不到位，进行人工干预，耽误时间。 上位机接受U5后工作辊道和热锯辊道的运行指令、速度参考值、速度反馈值及热锯辊道脉冲发生器测量值；1#、2#热锯位置；1#、2#热锯夹持器位置；1#、2#热锯定尺机位置；操作台操作开关信号。然后运行控制程序，发出信号控制变频器合理准确地将轧件送入相应辊道。轧件传送趋势如图2： 图2 轧件传送趋势图 3.2、热锯设备控制 　　有两台热锯设备，在生产过程中需要控制进锯、不进锯、退回原点等操作，为了解决这些问题，必须对热锯相关的信号的状态有一个准确的把握，建立相应的跟踪系统。跟踪的相关信号有：手动进锯指令、半自动进锯指令、自动进锯指令；比例阀输出参数；进锯行程编码器值；夹持器自动运行指令；夹持器编码器数值；供油泵和回油泵运行指令、供油箱和回油箱油位信号。 利用这些信号进行控制，变频器接受信号带动电机完成热据的动作。 图3：锯切电流和速度图 3.3、齿床拉入控制 齿式冷床设备也是热锯区的关键设备之一，该设备运行状态是否良好，决定着热锯辊道的生产节奏，像生产过程中，有时出现齿式冷床不上升、上升后不平移、平移后不下降以及齿式冷床动作慢等现象，会影响热锯辊道搬送效率，而导致精轧堆钢。相关信号有：齿式冷床自动“ONE CYCLE”指令、半自动“ONE CYCLE”指令及手动指令；上升、下降、前进及返回电磁阀输出；上升限位、下降限位、前进限位及返回限位状态，相关操作台操作信号（包含自动模式、半自动模式、手动模式、ONE CYCLE启动按钮等信号）。 齿式冷床动作过程图如图4 4. 抗干扰措施 　　变频器对其他设备、检测元件和控制器件产生干扰，这种干扰是不可避免的。因为变频器的输入部分为整流电路，输出部分为逆变电路，它们都是由起开关作用的非线性元件组成的，而在开断电路的过程中，都要产生高次谐波，从而使其输入电源和输出的电压波形和电流波形产生畸变。 4.1 通过共用的接地线传播干扰是干扰传播的最普遍的方式。将动力线的接地与控制线的接地分开是切断这一途径的根本方法，即将动力装置的接地端子接到地线上，将控制装置的接地端子接到该装置盘的金属外壳上。 4.2 信号线靠近有干扰源电流的导线时，干扰会被诱导到信号线上，使信号线上的信号受到干扰，布线分离对消除这种干扰行之有效。实际把高压电缆、动力电缆、控制电缆常常与仪表电缆、计算机电缆分开走线，分走不同的桥架，即使是变频器的控制线也最好与其主回路线以垂直的方式走线。 　　a.在变频器前侧安装线路电抗器，可抑制电源侧过电压，并能降低由变频器产生的电流畸变，避免使主电源受到严重干扰。 　　b.在变频器前加装LC电路无源滤波器，滤掉高次谐波。滤波器包括很多级，每一级滤掉相应的高次谐波。 　　c.加装与负载和电源并联的有源补偿器，通过自动产生反方向的滤波电流来消除电源和负载中的正向谐波电流。 　　d.当设备的附近环境受到电磁干扰时，应装设抗射频干扰滤波器，可减少主电源的传导发射，且要采取措施屏蔽电机电缆。 　　e.当电机电缆长度大于50m或80m(非屏蔽)时，为了防止电机启动时的瞬时过电压，减少电机对地的泄漏电流和噪声，保护电动机，在变频器与电机之间安装电抗器。 　　在莱钢中型控制系统的设计与实施中，采用了如图4所示的变频器防干扰措施，效果良好，其它设备受干扰的影响小，控制效果好，运行稳定。 图4：变频器防干扰原理图 5、结论 　　由于采用的变频控制设计先进合理，控制效果好，运行稳定可靠，很少出现问题，创造了巨大经济效益。 参考文献： 1：李正军.计算机测控系统设计与应用.山东工业大学,2000 2：陈伯时，陈敏逊.交流调速系统[M].北京：机械工业出版社，1998. 3；满永奎等.通用变频器及应用[M].北京：机械工业出版社。