1336系列變頻器在中間包臺車上的應(yīng)用

1．中間包臺車控制系統(tǒng)簡介

煉鋼廠中間包屬于板坯連鑄工藝前道設(shè)備，主要作用是鋼水包回轉(zhuǎn)到澆鑄位置（即中間包的上方），打開鋼水包滑動水口，使鋼水注入中間包，待中間包鋼水達(dá)到要求時(shí)，用中間包滑動水口控制注流，注入結(jié)晶器中。中間包通過臺車進(jìn)行平移或升降控制，由于使用環(huán)境惡劣，工作級別高。就其走行和升降運(yùn)行除考慮嚴(yán)格密封防止金屬粉塵和耐高溫、安全系數(shù)高等條件因素外,還具有一定的特殊性,無論走行還是升降采用雙電動機(jī),雙傳動機(jī)構(gòu)剛性聯(lián)接的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)2臺電動機(jī)必須同步運(yùn)行以防止機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞。當(dāng)其中任一臺電動機(jī)發(fā)生故障時(shí),另一臺電動機(jī)必須能單獨(dú)完成中間鋼包起升和下降或平移的工作要求,以防止嚴(yán)重的生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。針對中間鋼包必須的雙電動機(jī)熱備份的特殊情況，采用了變頻器來實(shí)現(xiàn)雙機(jī)控制。

2．對變頻調(diào)速設(shè)備的技術(shù)要求

（1）有良好的起動特性和穩(wěn)速精度,起動力矩滿足電機(jī)過載要求。起動力矩足夠＞（鋼包車靜轉(zhuǎn)矩＋摩擦轉(zhuǎn)矩），以滿足重載起動的要求（包內(nèi)澆灌鋼水）。

（2）升降轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào),性能穩(wěn)定可靠,以適應(yīng)生產(chǎn)要求高速運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。

（3）采用雙電機(jī)驅(qū)動,要求2臺電機(jī)速度偏差小于6rpm,兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩偏差小于輸出轉(zhuǎn)矩的5%。以保證2臺電機(jī)負(fù)荷的均衡性。

3．變頻器選型

由于AB1336IMPACT變頻器具有FORCE矢量控制技術(shù)，可獨(dú)立控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通，適用于沖擊負(fù)載和需要大的起動轉(zhuǎn)矩場合，具有出色的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制功能，且在零速時(shí)仍能產(chǎn)生滿轉(zhuǎn)矩，完全滿足雙電機(jī)拖動的需要,故我們選擇了1336E變頻器作為臺車升降控制。

1336PlUSⅡ變頻器具有無傳感器矢量控制功能，可以滿足臺車走行的要求，我們選擇1336F變頻器作為走行控制。

4．控制應(yīng)用要點(diǎn)

（1）重載起動和停車

中間包為重型設(shè)備,其負(fù)載變化范圍是相當(dāng)大,其自重近30t,再加上鋼水可達(dá)80t。1336E系列變頻器是目前最先進(jìn)的變頻控制設(shè)備,對電機(jī)參數(shù)具有自整定優(yōu)化運(yùn)行功能,能充分發(fā)揮電動機(jī)的潛能,達(dá)到最優(yōu)控制。

對于升降控制，起動尤為重要，如果變頻器運(yùn)行后，提升力矩不足的話一旦制動閘打開就會出現(xiàn)溜鉤或鋼包滑落無法控制而快速下降，造成設(shè)備損壞事故。停車時(shí)，如果速度和制動閘配合不好，也會出現(xiàn)過早制動造成制動閘壽命縮短。

利用變頻器數(shù)字量輸出接口，可編程為零速，和轉(zhuǎn)矩輸出功能。

起動時(shí)，通過使能1336E內(nèi)置功能塊邏輯加減功能（P212=16），鏈接P86——-＞P198和P201，對于提升轉(zhuǎn)矩設(shè)定值可在P199中設(shè)定，下降轉(zhuǎn)矩設(shè)定值可在P202中設(shè)定，P200=11，P203=9，P208=1,P209=0,輸出值連接至數(shù)字量輸出3（P189=37）控制制動閘。因此可靈活設(shè)定提升轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1.2-1.5倍和下降轉(zhuǎn)據(jù)為額定轉(zhuǎn)矩的0.3-0.5倍來控制制動閘，確保平穩(wěn)起動。

停車時(shí)，設(shè)定數(shù)字量輸出1（P114=15），和P19保證電機(jī)在零速時(shí)，才開始控制制動閘的抱閘。

（2）回饋電能的處理

由于重載下降時(shí)，鋼包車因自身的重力而下降，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速將超過同步轉(zhuǎn)速而進(jìn)入再生制動狀態(tài)。電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是下降的，但其轉(zhuǎn)矩的方向卻與旋轉(zhuǎn)方向相反，見圖3。

因此，無論減速過程還是對于鋼包車重載下降時(shí)釋放位能通過電動機(jī)轉(zhuǎn)換成電能都將回饋給變頻器，造成變頻器直流母線電壓升高。

解決方案一：選擇制動單元和制動電阻把電能轉(zhuǎn)化為熱能消耗。

解決方案二：選擇回饋單元把電能送回電網(wǎng)。不考慮初期投資該方案有很好的經(jīng)濟(jì)性，1336Regen即可滿足。

（3）兩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的均衡

由于中間包臺車為雙電機(jī)驅(qū)動,故出力的均衡性也是關(guān)鍵問題之一,兩臺電機(jī)只有提供相同的轉(zhuǎn)矩,這樣才能保證設(shè)備可靠安全運(yùn)行。從而保證電機(jī)既不過載也不欠載。

解決方案一：利用變頻器的速度下垂跟隨功能，見圖4

速度給定分別控制2臺變頻器，每臺變頻器在速度PI調(diào)節(jié)器內(nèi)設(shè)置Droop值（P46=5%），保證變頻器控制電機(jī)的機(jī)械特性有一定的下垂，這樣一來2臺變頻器即可在保持速度同步的前提下，輸出轉(zhuǎn)矩相對均衡。

解決方案二：利用變頻器的主從控制功能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩跟隨

1臺變頻器主機(jī)作為速度控制，另1臺變頻器從機(jī)做轉(zhuǎn)矩控制。

即從變頻器跟隨主變頻器的轉(zhuǎn)矩給定運(yùn)行。由于在主從控制模式中每個(gè)電機(jī)都有獨(dú)立的拖動系統(tǒng),主機(jī)或從機(jī)的獨(dú)立運(yùn)行可以用于冗余運(yùn)行。即可以通過數(shù)字輸入口完成速度控制和轉(zhuǎn)矩控制之間的自由切換,使之成為完善的獨(dú)立拖動系統(tǒng)。

5 應(yīng)注意的問題

（1）由于采用雙機(jī)同步控制,主機(jī)和從機(jī)不存在速度誤差,這樣2個(gè)電動機(jī)傳動裝置之間的受載力矩相當(dāng)均衡,不僅可以直接剛性連接,而且明顯保證了傳動裝置在磨損后的同步性,提高了使用期限。

（2）由于臺車對走行的控制要求不是很高，因此在改造中我們使用了1336F變頻器也取得了很好的效果。

（3）變頻調(diào)速系統(tǒng)具有非常優(yōu)良的調(diào)速性能和全面的保護(hù)功能。在臺車極為頻繁使用情況下,故障率很低,明顯減少維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間。

（4）在鞍鋼二煉鋼廠連鑄系統(tǒng)的改造過程中，應(yīng)用1336E和1336F變頻器我們先后改造了大包旋回、結(jié)晶器振動、扇形段拉矯輥、切下輥道、切割機(jī)等工藝段的變頻控制，實(shí)際的運(yùn)行效果十分令人滿意。這充分說明Rockwell變頻器有著廣闊的應(yīng)用前景。