結(jié)晶器在線調(diào)寬故障的分析與解決

黃 月

（遼寧本溪機(jī)電工程學(xué)校，遼寧本溪 117022）

1 概述

本鋼煉鋼廠連一車間兩臺(tái)鑄機(jī)是在1997 年和2000 年分別從奧鋼聯(lián)公司引進(jìn)的板坯鑄機(jī)，兩臺(tái)鑄機(jī)稱為1＃和2＃鑄機(jī)，都是一機(jī)兩流。十多年來一直都是本鋼鑄板生產(chǎn)的主力軍。當(dāng)時(shí)1＃鑄機(jī)采用西門子公司的S5 系列的PLC，2＃鑄機(jī)采用西門子公司的S7 系列的PLC。由于西門子公司S5 系列的PLC 逐年在淘汰，我廠于2007 年對1＃鑄機(jī)的S5 系列的PLC 進(jìn)行升級改造，把鑄機(jī)系統(tǒng)所有的西門子S5 系列的PLC 升級到西門子S7 系列的PLC。升級后的1＃鑄機(jī)，結(jié)晶器調(diào)寬功能一直處于不正常的狀態(tài)，在冷調(diào)和熱調(diào)時(shí)，兩流所有8 個(gè)變頻器時(shí)常地出現(xiàn)F11 報(bào)警，即過流報(bào)警，特別是當(dāng)電機(jī)在調(diào)錐的過程中，變頻器的報(bào)警更為嚴(yán)重。當(dāng)時(shí)的外方專家也是一直無法解決這個(gè)故障。在隨后的兩年多時(shí)間里，結(jié)晶器的調(diào)寬功能一直處于不正常的狀態(tài)下運(yùn)行，給生產(chǎn)和操作帶來極大的困難。由于近年來本鋼品種鋼生產(chǎn)的大量增加，生產(chǎn)要求鑄機(jī)具備在線調(diào)寬的功能。而1＃鑄機(jī)在冷調(diào)時(shí)都出現(xiàn)變頻器頻繁的報(bào)警，也就無法在拉坯的過程中進(jìn)行在線調(diào)寬。而2＃鑄機(jī)在線調(diào)寬功能正常。因此解決這一棘手難題迫在眉捷，必須盡快解決。

2 鑄機(jī)結(jié)晶器在線調(diào)寬系統(tǒng)故障原因分析

2.1 鑄機(jī)結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)的組成及工作原理

結(jié)晶器調(diào)寬電氣系統(tǒng)是由二級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、一級機(jī)畫面系統(tǒng)、S7-400PLC、操作面板、變頻器、減速和電機(jī)組成。調(diào)寬變頻器是采用西門子6SE70 系列的變頻器，變頻器的控制板采用CU2 控制板。結(jié)晶器調(diào)寬在功能上分為二級計(jì)算機(jī)控制、一級機(jī)控制、操作面板操作。二級計(jì)算機(jī)控制是指在二級計(jì)算機(jī)上下達(dá)在線調(diào)寬的計(jì)劃，通過一級機(jī)畫圖確認(rèn)，由PLC 系統(tǒng)控制變頻器系統(tǒng)完成。一級機(jī)控制是指在一級機(jī)的畫面上下達(dá)在線調(diào)寬計(jì)劃，通過PLC 系統(tǒng)控制變頻器系統(tǒng)完成。操作面板是完成手動(dòng)功能、調(diào)寬校正及現(xiàn)場調(diào)寬的操作功能。

2.2 結(jié)晶器在線調(diào)寬的故障原因分析

結(jié)晶器在線調(diào)寬功能是指在鑄機(jī)生產(chǎn)板坯的過程中，通過控制系統(tǒng)對結(jié)晶器的寬度進(jìn)行調(diào)整，即對板坯的寬度進(jìn)行調(diào)整，直到達(dá)到生產(chǎn)所要求的板坯寬度規(guī)格?？赡茉斐山Y(jié)晶器在線調(diào)寬故障主要有以下幾個(gè)原因：

(1)結(jié)晶器機(jī)械方面或液壓方面存在阻力，造成在調(diào)寬的過程中，變頻器產(chǎn)生過流報(bào)警。

(2)調(diào)寬電機(jī)本身存在問題，造成調(diào)寬過程中，變頻器產(chǎn)生過流報(bào)警。

(3)PLC 控制程序有問題，造成調(diào)寬過程中，變頻器產(chǎn)生過流報(bào)警。

(4)變頻器本身或參數(shù)方面有問題，造成調(diào)寬過程中，變頻器產(chǎn)生過流報(bào)警。

在結(jié)晶器機(jī)械方面和液壓方面，檢查結(jié)晶器所有的可能造成阻力過大的因素以及液壓系統(tǒng)方面的因素，各方面均正常，并將在1＃機(jī)調(diào)寬報(bào)警的結(jié)晶器移到2＃鑄機(jī)上使用，2＃鑄機(jī)無變頻器報(bào)警發(fā)生，因此判斷結(jié)晶器機(jī)械方面和液壓方面正常。

在調(diào)寬電機(jī)本身上，我們采用更換新的調(diào)寬電機(jī)替代報(bào)警電機(jī)，變頻器仍然報(bào)警，這說明變頻器的報(bào)警與電機(jī)本身無關(guān)。

在PLC 控制程序方面，我們檢查了所有的程序，沒有發(fā)現(xiàn)控制上有問題。同時(shí)我們在冷態(tài)的條件下多次模擬在線調(diào)寬過程，有時(shí)還可以完成在線調(diào)寬的全過程。這說明PLC 控制程序上正常。

在變頻器本身方面，我們對比了1＃鑄機(jī)、2＃鑄機(jī)變頻器的型號，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)鑄機(jī)調(diào)寬變頻器的功率不同，額定電流不同。2＃鑄機(jī)的變頻器功能大于1＃鑄機(jī)變頻器功率，由于1＃鑄機(jī)在PLC 系統(tǒng)升級前，冷調(diào)時(shí)沒有變頻器過流報(bào)警。因此斷定，變頻器本身正常，功率的不同，不是造成變頻器過流報(bào)警的原因。

通過上述分析，懷疑變頻器內(nèi)部的參數(shù)可能與電機(jī)不匹配，造成變頻器不是在最優(yōu)的條件下運(yùn)行，而產(chǎn)生過流報(bào)警。我們試驗(yàn)改變了變頻器的調(diào)節(jié)變頻器電流環(huán)的比例積分參數(shù)P225 和P229，發(fā)現(xiàn)冷調(diào)時(shí)變頻器的報(bào)警次數(shù)幾乎沒有了，因此斷定變頻器的內(nèi)部參數(shù)不是最優(yōu)是造成變頻器報(bào)警的原因，必須通過調(diào)整變頻器的內(nèi)部參數(shù)，來解決這一難題。

3 結(jié)晶器在線調(diào)寬故障的解決

3.1 變頻器的參數(shù)優(yōu)化過程

變頻器的內(nèi)部參數(shù)是影響變頻器運(yùn)行性能的重要因素。為了使變頻器在最優(yōu)的條件下運(yùn)行，就要對變頻器的各個(gè)功能塊進(jìn)行最優(yōu)化的處理。因此需要對變頻器進(jìn)行空載的測試。變頻器空載測試就是變頻器只帶電機(jī)，而不帶其它負(fù)載的條件下運(yùn)行，在運(yùn)行的過程中，根據(jù)電機(jī)本身的參數(shù)以及電機(jī)的固有的特性，變頻器自動(dòng)地優(yōu)化變頻器內(nèi)部各個(gè)功能塊的各種參數(shù)，使得變頻器各個(gè)功能塊在最優(yōu)的條件下運(yùn)行。變頻器參數(shù)優(yōu)化的步驟框圖如圖1 所示。

在參數(shù)優(yōu)化過程中，P346.1 是優(yōu)化設(shè)定的重要參數(shù)，它反映變頻器速度環(huán)的動(dòng)態(tài)性能，對于動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的系統(tǒng)要求這個(gè)值大些。同時(shí)如果這個(gè)值過大，也會(huì)導(dǎo)致變頻器的電流過大。因此根據(jù)結(jié)晶器控制系統(tǒng)要求，設(shè)定P364.1 等于50,為最佳值。

圖1 變頻器參數(shù)優(yōu)化的步驟流程圖

3.2 變頻器優(yōu)化后新舊參數(shù)的比較

優(yōu)化后的變頻器參數(shù)，更加合理，優(yōu)化后新舊變化數(shù)據(jù)比較如表1。

表1 變頻器優(yōu)化后新舊參數(shù)的比較

其中P225 和P229 是重要的參數(shù)，是反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的參數(shù)，直接影響變頻器的工作電流。P225是速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，優(yōu)化后參數(shù)值從原來的4.20 變成為0.99，這說明當(dāng)電機(jī)的速度變化時(shí)，速度變化有一個(gè)緩慢的過程，避免了速度的急劇變化，因此降低了變頻器電流工作值。

4 優(yōu)化的變頻器運(yùn)行效果

優(yōu)化后的變頻器參數(shù)，在變頻器運(yùn)行的過程中，使得變頻器的運(yùn)行性能更加穩(wěn)定。沒有再發(fā)生過流報(bào)警現(xiàn)象。

5 結(jié)論

變頻器的內(nèi)部參數(shù)直接影響變頻器性能的好壞，通過對連一車間結(jié)晶器調(diào)寬變頻器參數(shù)的優(yōu)化，徹底解決了變頻器過流報(bào)警的問題。