1336系列變頻器在中間包臺車上的應(yīng)用

摘要：結(jié)合實(shí)例，根據(jù)鋼廠鑄造過程中間包臺車的特殊性，在應(yīng)用Rockwell公司1336系列變頻器的基礎(chǔ)上，成功改造原有日本神鋼變頻調(diào)速系統(tǒng)，其性能好，工作級別高，穩(wěn)定可靠。
關(guān)鍵詞： 中間包臺車，矢量控制，變頻調(diào)速，負(fù)載平衡，主從控制。
鞍鋼第二煉鋼廠連續(xù)鑄鋼車間1流和2流生產(chǎn)線是1988年從日本神戶制鋼所全套引進(jìn)，運(yùn)轉(zhuǎn)自今已經(jīng)17年，PLC控制系統(tǒng)和傳動變頻設(shè)備基本老化，經(jīng)常出現(xiàn)故障，而且由于控制設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入淘汰周期，因此，從2003年陸續(xù)開始改造。
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，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)（見圖1）。


當(dāng)正常運(yùn)行時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, 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AB 1336 IMPACT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。
1336 PlUSⅡ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，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。
解決方案：見原理圖2


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，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，設(shè)定數(shù)字量輸出1(P114=15)，和P19保證電機(jī)在零速時，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，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，1336 Regen即可滿足。