高線軋機(jī)主電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)優(yōu)化改造

孔海超

摘 要：某高線生產(chǎn)線為全連軋熱軋生產(chǎn)線，主要產(chǎn)品為Φ5-Φ12盤條和盤螺，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)產(chǎn)量50萬(wàn)噸。本文主要介紹了該生產(chǎn)線由于設(shè)計(jì)、制造、控制等一系列問(wèn)題而進(jìn)行了主電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造。從勵(lì)磁控制系統(tǒng)保護(hù)不完善、勵(lì)磁線圈的設(shè)計(jì)線徑較細(xì)、電流檢測(cè)元件檢測(cè)出現(xiàn)偏差等問(wèn)題著手，對(duì)電機(jī)勵(lì)磁控制程序、WinCC畫面和6RA70箱參數(shù)進(jìn)行修改，軋機(jī)直流主電機(jī)保護(hù)得到完善，解決了勵(lì)磁電流原因引起的電機(jī)燒損故障，同時(shí)，直流電機(jī)運(yùn)行溫度正常，電機(jī)振動(dòng)減少，并且降低了運(yùn)行噪音。

關(guān)鍵詞：高線；軋機(jī)直流主電機(jī)；勵(lì)磁控制系統(tǒng)

由于部分電控設(shè)備不能夠正常運(yùn)行，該生產(chǎn)線生產(chǎn)不能夠穩(wěn)定進(jìn)行，生產(chǎn)作業(yè)率較低。軋機(jī)主電機(jī)勵(lì)磁控制部分故障尤為突出，主要表征為：主電機(jī)勵(lì)磁部分發(fā)熱打火，致使軋機(jī)直流主電機(jī)系統(tǒng)報(bào)故障，電機(jī)勵(lì)磁部分絕緣下降，甚至出現(xiàn)電機(jī)燒毀故障。經(jīng)研究分析，以上故障是由于在產(chǎn)前調(diào)試過(guò)程中，直流主電機(jī)傳動(dòng)控制參數(shù)設(shè)定出現(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)設(shè)計(jì)選型和電機(jī)保護(hù)控制聯(lián)鎖不完備，從而引起主電機(jī)不能穩(wěn)定的運(yùn)行，故障率高，直接影響該生產(chǎn)線生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行。

依據(jù)上述原因，如果不及時(shí)解決以上問(wèn)題，會(huì)經(jīng)常發(fā)生設(shè)備故障，生產(chǎn)作業(yè)率將大大降低。

1 生產(chǎn)過(guò)程中軋機(jī)直流主電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)遇到的問(wèn)題

直流電機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的電機(jī)。因其良好的調(diào)速性能而在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。勵(lì)磁是向電機(jī)提供定子電源的裝置，是直流電機(jī)的重要組成部分。勵(lì)磁在直流電機(jī)中的作用是產(chǎn)生勵(lì)磁電流形成磁場(chǎng)來(lái)保證直流電機(jī)能夠進(jìn)行調(diào)速控制。

下面是該高線生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中軋機(jī)直流主電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)遇到的問(wèn)題：

1）電氣設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行，很多在線檢測(cè)元件靈敏度下降，勵(lì)磁保護(hù)控制聯(lián)鎖不完備，致使直流電機(jī)勵(lì)磁線圈燒損。

2）直流主電機(jī)勵(lì)磁線圈線徑細(xì)，無(wú)法承載較大的運(yùn)行電流。

3）軋機(jī)直流主電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)為閉環(huán)調(diào)節(jié)，在生產(chǎn)調(diào)速過(guò)程中，由控制系統(tǒng)向6RA70控制箱發(fā)出勵(lì)磁電流給定值，同時(shí)電流檢測(cè)元件檢測(cè)實(shí)際運(yùn)行的電流值，并將實(shí)際電流值反饋至控制系統(tǒng)與給定值進(jìn)行比較，若實(shí)際電流值小于控制系統(tǒng)的給定電流值，控制系統(tǒng)將增大勵(lì)磁給定電流值，6RA70控制箱增大勵(lì)磁電流；若實(shí)際電流值小于控制系統(tǒng)的給定電流值，控制系統(tǒng)將減小勵(lì)磁給定電流值，6RA70控制箱減小勵(lì)磁電流。由于電流檢測(cè)元件出現(xiàn)問(wèn)題，檢測(cè)誤差增大，并且由于器件老化原因其靈敏度下降，勵(lì)磁電流回饋值就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。若電流檢測(cè)元件檢測(cè)到的電流值比實(shí)際運(yùn)行電流值小，那么控制系統(tǒng)將會(huì)增大勵(lì)磁電流給定值，可能超過(guò)直流電機(jī)的勵(lì)磁額定電流值；同樣檢測(cè)元件檢測(cè)到的電流值比實(shí)際運(yùn)行電流值大，那么控制系統(tǒng)將會(huì)減小勵(lì)磁電流給定值，有時(shí)偏差過(guò)大時(shí)，控制系統(tǒng)將會(huì)繼續(xù)減小給定值趨近于零。以下?tīng)顩r均會(huì)引起直流電機(jī)運(yùn)行失控，引起生產(chǎn)停機(jī)和設(shè)備損壞，并且勵(lì)磁實(shí)際電流超過(guò)直流電機(jī)額定電流并長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，電機(jī)勵(lì)磁部分電流過(guò)大將會(huì)燒損電機(jī)；勵(lì)磁實(shí)際電流過(guò)小甚至為零時(shí)，將會(huì)引起直流電機(jī)速度加快，甚至出現(xiàn)“飛車”現(xiàn)象，設(shè)備隱患非常大，甚至對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)造成威脅。

4）6RA70箱報(bào)F005勵(lì)磁故障，現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)勵(lì)磁線包過(guò)熱燒毀。

2 針對(duì)直流主電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)問(wèn)題的優(yōu)化改造情況

通過(guò)以上情況可看出為勵(lì)磁部分問(wèn)題，因此，需對(duì)主傳動(dòng)直流電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。下面介紹為具體優(yōu)化改進(jìn)情況。

1）對(duì)直流主電機(jī)勵(lì)磁控制的PLC程序進(jìn)行優(yōu)化：因電機(jī)勵(lì)磁線圈的線徑細(xì)，無(wú)法承載較大的啟動(dòng)電流（超過(guò)額定電流50A）的沖擊，通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，將6RA70控制箱的勵(lì)磁電流給定參數(shù)用狀態(tài)字的形式上傳上位機(jī)。在PLC程序中增設(shè)專門限制電機(jī)勵(lì)磁電流給定超限幅的子程序。通過(guò)在PLC程序中增加勵(lì)磁電流限幅來(lái)完成直流主電機(jī)的聯(lián)鎖保護(hù)功能。將讀取的狀態(tài)字經(jīng)計(jì)算變換成實(shí)際電流，把變換出的實(shí)際電流與直流電機(jī)額定電流進(jìn)行比較，若實(shí)際電流值大于直流電機(jī)額定電流的85%并延時(shí)0.2秒，則認(rèn)為系統(tǒng)出現(xiàn)故障，此時(shí)傳動(dòng)裝置輸出重故障并立即停車。

2）完善上位機(jī)WinCC畫面：為了能夠更系統(tǒng)全面的了解直流主電機(jī)的運(yùn)行狀況，可以在最短的時(shí)間內(nèi)應(yīng)對(duì)發(fā)生的故障，降低故障對(duì)其他設(shè)備和人員的影響。將上位機(jī)WinCC畫面中增加檢測(cè)到勵(lì)磁電流大于額定電流80%和檢測(cè)到的勵(lì)磁電流為0的報(bào)警功能。同時(shí)在WINCC歷史趨勢(shì)畫面中增加勵(lì)磁回饋電流值和勵(lì)磁觸發(fā)電流曲線，以便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各直流主電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

3）修改6RA70控制箱設(shè)定參數(shù)：在6RA70控制箱中設(shè)定讀取勵(lì)磁給定電流的狀態(tài)字，通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)通訊把6RA70裝置的勵(lì)磁狀態(tài)字的傳遞給上位機(jī)，作勵(lì)磁給定電流的百分?jǐn)?shù)，便于作曲線進(jìn)行故障分析。

3 小結(jié)

下面對(duì)高線軋機(jī)直流主電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)優(yōu)化進(jìn)行小結(jié)，主要通過(guò)以下工作完成：

3.1 傳動(dòng)參數(shù)優(yōu)化

我們將傳動(dòng)柜1D-18D的控制裝置（6RA70）的勵(lì)磁電流參數(shù)P250（勵(lì)磁整流器觸發(fā)角的整流固定限幅），由原來(lái)的全部開(kāi)放角（0度角）通過(guò)分別計(jì)算各機(jī)架勵(lì)磁整流器最大觸發(fā)角度，最終修定為45度角，可以有效限制直流電動(dòng)機(jī)在上電建立勵(lì)磁磁場(chǎng)勵(lì)磁電流的峰值，以此用來(lái)保護(hù)由于勵(lì)磁峰值電流過(guò)高對(duì)直流電機(jī)勵(lì)磁繞組的沖擊，避免電機(jī)勵(lì)磁繞組過(guò)流燒毀。另一方面修改并增加U734參數(shù)（6RA70的狀態(tài)字），把U734.005改為266（勵(lì)磁電流反饋值），U734.006改為252（勵(lì)磁觸發(fā)電流值）并通過(guò)DP網(wǎng)絡(luò)通訊到PLC2程序中，確定DB地址名，實(shí)數(shù)整形，再除以16384最終寄存在MD寄存器當(dāng)中。在WINCC歷史趨勢(shì)中增加勵(lì)磁回饋電流值和勵(lì)磁觸發(fā)電流曲線曲線，以便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各直流主電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 完善PLC保護(hù)聯(lián)鎖程序

增加勵(lì)磁電流限幅來(lái)完成直流主電機(jī)的聯(lián)鎖保護(hù)功能，若實(shí)際電流值大于直流電機(jī)額定電流的85%并延時(shí)0.2秒，則認(rèn)為系統(tǒng)出現(xiàn)故障，此時(shí)傳動(dòng)裝置輸出重故障并立即停車。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)勵(lì)磁突然為零，輸出重故障立即停車，若直流電機(jī)起車后勵(lì)磁電流為零時(shí)，主畫面閃爍報(bào)警。

經(jīng)優(yōu)化改造后，軋機(jī)直流主電機(jī)勵(lì)磁控制改造后主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)聯(lián)鎖得到完善，解決了勵(lì)磁電流原因引起的電機(jī)燒損故障，同時(shí)，直流電機(jī)運(yùn)行溫度正常，電機(jī)振動(dòng)減少，并且降低了運(yùn)行噪音，大幅度減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，且降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，方便了檢修維護(hù)。