天鐵熱軋精軋區(qū)輔助傳動(dòng)系統(tǒng)改造

史立偉

（天津冶金集團(tuán)天鐵熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

天鐵熱軋精軋區(qū)輔助傳動(dòng)系統(tǒng)改造

史立偉

（天津冶金集團(tuán)天鐵熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

針對(duì)天鐵精軋變頻系統(tǒng)控制精軋換輥小車(chē)的變頻整流裝置故障，分析了其產(chǎn)生原因。對(duì)精軋區(qū)輔助傳動(dòng)系統(tǒng)的控制回路及軟件參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，排除了故障，降低了變頻設(shè)備備件成本，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

熱軋；變頻裝置；晶閘管；快速熔斷器

1 引言

天鐵熱軋輔傳調(diào)速系統(tǒng)對(duì)于調(diào)速電動(dòng)機(jī)采用公共整流器及直流母線加獨(dú)立逆變器的供電方案。整流器、逆變器根據(jù)SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVES產(chǎn)品參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。天鐵熱軋精軋區(qū)域輔傳動(dòng)系統(tǒng)由兩套變頻系統(tǒng)構(gòu)成：一組由1套整流單元和7套逆變單元組成（整流單元為1 600 kW）；另一組由1套整流單元和11套逆變系統(tǒng)（整流單元為800 kW）組成。整流器由兩個(gè)反并聯(lián)的6脈沖晶閘管橋組成，它既能將電能從電網(wǎng)送到直流母線上，又能將直流母線上的發(fā)電電能回饋到電網(wǎng)（四象限運(yùn)行）。發(fā)電工作橋通過(guò)一臺(tái)自耦變壓器和電網(wǎng)連接，自耦變壓器的通電持續(xù)率為25%。逆變器采用IGBT功率元件，控制模式采用矢量控制。精軋區(qū)的兩套變頻調(diào)速系統(tǒng)同時(shí)由一臺(tái)2 000 kVA的整流變壓器供電。

2 存在問(wèn)題及原因

精軋變頻系統(tǒng)在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中，其中一組控制精軋換輥小車(chē)的變頻整流裝置經(jīng)常出現(xiàn)故障，整流單元報(bào)F103故障，即整流單元晶閘管損壞或是晶閘管外部出現(xiàn)短路故障。故障現(xiàn)象為該裝置整流回饋單元部分的快速熔斷器擊穿損壞，同時(shí)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)，該裝置整流回饋單元部分的晶閘管功率元件被擊穿，裝置的整流回饋單元部分損壞，并且該故障無(wú)法復(fù)位。在這組整流變頻裝置出現(xiàn)故障的同時(shí)，另一套整流裝置的整流單元部分也出現(xiàn)快速熔斷器擊穿損壞。兩套整流裝置在生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)精軋換輥小車(chē)一組變頻裝置逆變器在不工作的狀態(tài)下，其供電側(cè)三相電源每相都有19 A的電流。當(dāng)兩組變頻裝置同時(shí)工作時(shí)，特別是在D5至D10輥道有鋼的情況下，精軋換輥小車(chē)的一組變頻裝置的電流階越很大，瞬間電流能夠達(dá)到900 A以上，同時(shí)監(jiān)控三相電源電壓，三相交流電壓波動(dòng)大。綜上所述，原因分析為：由于兩套變頻裝置的母線電源進(jìn)線在同一臺(tái)整流變壓器中采用的為并聯(lián)形式。如果整流1 600 kW側(cè)的變頻裝置因?yàn)樨?fù)荷加重造成電源電壓跌落，此時(shí)整流800 kW側(cè)的變頻裝置又同時(shí)處于回饋狀態(tài)，兩套變頻裝置進(jìn)線處之間產(chǎn)生環(huán)流震蕩，回饋側(cè)的自耦變壓器短路阻抗很低，造成回饋電流過(guò)大從而燒毀快熔或變頻功率組件。

3 精軋區(qū)輔傳系統(tǒng)改造

精軋區(qū)輔傳系統(tǒng)改造在不增加變頻設(shè)備，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的前提下進(jìn)行。改造的方案是將整流800 kW變頻裝置所帶的逆變器改到由整流1 600 kW變頻裝置的控制，去掉整流800 kW變頻整流裝置，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)整流變壓器帶一套變頻裝置，從而消除由于兩套變頻進(jìn)線處之間產(chǎn)生的環(huán)流震蕩而燒毀快熔或變頻功率元件情況。首先通過(guò)對(duì)整流單元所帶的逆變單元負(fù)載能力的進(jìn)行檢測(cè)。整流1 600 kW變頻裝置的額定電流為3 500 A，在生產(chǎn)情況下大功率單個(gè)逆變器的負(fù)載電流在370 A左右，經(jīng)計(jì)算完全滿(mǎn)足整流單元所帶負(fù)載的能力。第一階段改造工作如下：

對(duì)硬件線路主回路部分進(jìn)行改造。在改造之前D9、D10輥道和精軋夾送輥電機(jī)變頻器與精軋換輥小車(chē)變頻器直流母排都連接在800 kW整流單元上，統(tǒng)一由該變頻裝置受電柜進(jìn)行供電。改造后將D9、D10輥道和精軋夾送輥電機(jī)變頻器與800 kW整流裝置之間母排拆除，將其母排聯(lián)接到1 600 kW整流單元上，由1 600 kW整流裝置受電柜統(tǒng)一進(jìn)行供電。實(shí)現(xiàn)一臺(tái)整流變壓器帶一套變頻裝置。

對(duì)硬件線路控制回路進(jìn)行改造，改造之前D9、D10輥道和精軋夾送輥電機(jī)變頻器控制回路的電子板供電電源與變頻器風(fēng)機(jī)供電電源都來(lái)自于800 kW整流裝置受電柜進(jìn)行供電。由于控制回路部分的改動(dòng)，將原控制回路部分電纜進(jìn)行拆除，則必須對(duì)D9、D10輥道和精軋夾送輥電機(jī)變頻器控制回路重新敷設(shè)電纜，每組變頻器需敷設(shè)2根電纜（即電子板電源和風(fēng)機(jī)電源），共8根電纜，改造后將控制電源供電部分取自于1 600 kW整流裝置受電柜。

對(duì)軟件參數(shù)部分進(jìn)行修改，由于800 kW整流裝置整流單元所帶的逆變器有一部分移走連接到1 600 kW整流裝置整流單元，1 600 kW整流裝置下所帶的逆變器設(shè)備發(fā)生了變化，所以需要對(duì)整流裝置進(jìn)行參數(shù)的部分修改，以適應(yīng)硬件的改動(dòng)。主要修改參數(shù)如圖1所示。

圖1 整流裝置參數(shù)修改

通過(guò)對(duì)硬件母排連接，控制回路電纜以及軟件參數(shù)等方面的改造，徹底與原來(lái)800 kW整流裝置整流單元分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)消除由于兩套變頻進(jìn)線處之間產(chǎn)生的環(huán)流震蕩而燒毀快熔或變頻功率元件情況。減少了軋線生產(chǎn)系統(tǒng)的故障點(diǎn)，為軋線的穩(wěn)定生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。

對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造處理，同時(shí)為配合傳動(dòng)系統(tǒng)的改造，對(duì)其L1級(jí)控制系統(tǒng)也進(jìn)行了相應(yīng)的修改。第二階段系統(tǒng)改造如下：取消與精軋傳動(dòng)控制系統(tǒng)800 kW整流裝置所帶整流逆變?cè)O(shè)備部分的通訊，修改為只與1 600 kW變頻裝置所帶的整流器、逆變器設(shè)備通訊。在對(duì)該部分進(jìn)行修改后，由于其原有輥道控制系統(tǒng)的整流部分進(jìn)行了調(diào)整，需要對(duì)精軋的控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，因此，在對(duì)以上通訊系統(tǒng)進(jìn)行修改后，對(duì)精軋的輥道系統(tǒng)控制程序進(jìn)行了修改。主要包括精軋進(jìn)鋼條件的修改和精軋輥道運(yùn)行條件的修改，主要修改部分如圖2、圖3所示。

圖2 精軋進(jìn)鋼條件的修改處理

圖3 精軋輥道運(yùn)行條件的修改處理

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)精軋區(qū)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的改造，成功地消除了由于兩套變頻系統(tǒng)進(jìn)線處產(chǎn)生的環(huán)流震蕩而燒毀快熔或變頻功率元件情況，減少了熱軋軋線生產(chǎn)故障，節(jié)省了變頻設(shè)備備件，直接經(jīng)濟(jì)效益為60萬(wàn)元，間接經(jīng)濟(jì)效益為300萬(wàn)元。精軋區(qū)變頻系統(tǒng)改造后從未出現(xiàn)一次變頻裝置整流單元損壞。

Revamp of Auxiliary Drive System at Tiantie Hot Rolling Finishing Area

SHI Li-wei
(Tiantie Plate Hot Rolling Company Limited,Tianjin Metallurgy Group,She County, Hebei Province 056404,China)

The fault of frequency conversion rectifying device for roll changing car at Tiantie finishing frequency conversion system was analyzed．Modification was executed on the auxiliary drive system of finishing area to improve the control circuit of hardware circuit and software parameters,eliminate production failure at hot rolling line and reduce the spare part cost of frequency conversion equipment．High economic benefit was obtained and stable and smooth production ensured．

hot rolling;frequency conversion device;thyristor;quick fuse

10．3969/j．issn．1006-110X．2016．06．010

2016-08-16

2016-09-06

史立偉（1983—），男，工程師，主要從事電氣管理與技術(shù)工作。