厚板軋機(jī)雪橇和負(fù)荷平衡控制及注意事項(xiàng)

摘 要：文章介紹了SIMADYND全數(shù)字控制交-交變頻系統(tǒng)在厚板軋機(jī)上的應(yīng)用，同時(shí)介紹了雪橇控制和負(fù)荷平衡控制在軋鋼過(guò)程中的應(yīng)用，重點(diǎn)分析了負(fù)荷平衡控制和雪橇控制功能調(diào)節(jié)時(shí)的注意事項(xiàng)。以期對(duì)調(diào)試及維護(hù)人員起到拋磚引玉作用。

關(guān)鍵詞：交-交變頻；SIMADYND；雪橇控制；負(fù)荷平衡

1 概述

厚板生產(chǎn)線粗軋機(jī)、精軋機(jī)傳動(dòng)均采用大功率交-交變頻系統(tǒng)控制，電動(dòng)機(jī)采用同步電動(dòng)機(jī)，額定電壓1650V，頻率6.67Hz/16Hz，速度（40r/min）/（120r/min）。系統(tǒng)均采用雙電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)，交-交變頻功率裝置為三相無(wú)環(huán)流可逆式晶閘管變流器，控制系統(tǒng)采用西門(mén)子公司SIMA2DYND全數(shù)字64位處理器組成的矢量控制交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)快速、可靠性強(qiáng)及易于維護(hù)的優(yōu)良品質(zhì)。

2 雪橇和負(fù)荷平衡控制

厚板軋機(jī)在軋鋼過(guò)程中鋼板叩頭和翹頭現(xiàn)象十分常見(jiàn)，鋼板向下扎進(jìn)地溝和向上沖撞測(cè)厚儀橫梁的情況時(shí)有發(fā)生，所以厚板軋鋼時(shí)要求在上、下輥咬鋼的過(guò)程中，鋼板頭部向上微翹，就是常說(shuō)的雪橇控制；但在軋過(guò)頭部后又要求上、下輥線速度一致，負(fù)荷一致，也就是負(fù)荷要平衡。鋼板頭尾部彎曲變形的產(chǎn)生原因很多，有很多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的影響因素，其中電氣方面的因素就是主傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)機(jī)械特性和上、下輥速度差。厚板生產(chǎn)線的軋機(jī)主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般是雙電機(jī)上、下輥單獨(dú)傳動(dòng)，雪橇控制和負(fù)荷平衡的控制也是最常用的功能。雪橇控制和負(fù)荷平衡不能同時(shí)投入，雪橇控制一般作用在上、下輥咬鋼的瞬間及之后的幾百毫秒，此段時(shí)間下輥的負(fù)荷遠(yuǎn)大于上輥負(fù)荷。為了使上、下輥負(fù)荷基本平衡，雪橇形成后，雪橇控制功能撤除，負(fù)荷平衡控制隨后投入。負(fù)荷平衡功能主要是平衡上、下輥之間的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)上、下輥之間的負(fù)荷差值超過(guò)預(yù)設(shè)定的值時(shí)，負(fù)荷平衡調(diào)節(jié)器輸出直接作用到上、下輥轉(zhuǎn)速給定，通過(guò)調(diào)整上、下輥的速度給定值，使得其差值在允許的范圍之內(nèi)。在實(shí)際生產(chǎn)中使用雪橇和負(fù)荷平衡控制功能，效果很好，根據(jù)軋制鋼板厚度的變化和經(jīng)驗(yàn)，操作工會(huì)調(diào)整雪橇的值，使鋼板扣頭和很翹的現(xiàn)象基本得到改善。

3 在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，雪橇和負(fù)荷平衡控制功能的調(diào)節(jié)需注意的事項(xiàng)

（1）明確負(fù)荷平衡控制的核心思想是：哪臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩大，就減少那臺(tái)電機(jī)的速度給定，而不影響另外一臺(tái)電機(jī)的速度給定。（2）負(fù)荷平衡補(bǔ)償量極性的判別：最簡(jiǎn)單的方法是直接觀測(cè)A33、A331模塊加法器的極性，時(shí)時(shí)刻刻加法器的兩個(gè)加數(shù)極性相反，就是補(bǔ)償?shù)臉O性正確。需要注意：負(fù)荷平衡補(bǔ)償量只作用于一臺(tái)電機(jī)（原因?yàn)樯鲜龅?點(diǎn)），所以可逆軋制正反轉(zhuǎn)兩個(gè)方向時(shí)，A33、A331兩個(gè)加法器都要進(jìn)行極性確認(rèn)。（3）當(dāng)工藝、溫度條件比較理想時(shí)，上下輥本身的負(fù)荷比較平均，此時(shí)負(fù)荷平衡控制算出的補(bǔ)償量值小，投入頻率低，只觀察加法器就很難判斷極性是否正確，此時(shí)就需要根據(jù)程序確認(rèn)了。（4）軋線系統(tǒng)發(fā)往傳動(dòng)的速度給定有幾種情況：a.軋線系統(tǒng)分別發(fā)送上輥速度給定和下輥速度給定，這兩個(gè)給定遵循軋制工藝，是極性相反的。b.軋線系統(tǒng)分別發(fā)送上輥速度給定和下輥速度給定，這兩個(gè)給定遵循電氣工藝，是極性相同的。c.軋線系統(tǒng)只發(fā)送一個(gè)速度給定，傳動(dòng)系統(tǒng)一般把它當(dāng)作下輥的給定，內(nèi)部再乘個(gè)反號(hào)作為上輥的給定。一般a和c的情況多些負(fù)荷平衡控制，極性判斷是以下輥速度調(diào)節(jié)器前的速度給定$SN1為依據(jù)。而此速度給定的極性與軋線系統(tǒng)發(fā)送的速度給定極性不一定相同，所以必須進(jìn)行確認(rèn)。否則，負(fù)荷平衡補(bǔ)償量的極性好容易搞錯(cuò)。注意：有時(shí)軋線系統(tǒng)速度給定極性為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，卻與需要的軋鋼方向相反。此時(shí)如果由傳動(dòng)系統(tǒng)程序內(nèi)部加反號(hào)，一定注意不要利用A34、A341的乘法器模塊。因?yàn)樗鼤?huì)影響道$SN1的極性，造成負(fù)荷平衡補(bǔ)償?shù)臉O性錯(cuò)誤。而是在軋線系統(tǒng)通訊的根上加反號(hào)。（5）以軋機(jī)程序?yàn)槔M(jìn)行極性確認(rèn)（如表1）由表1可以看出，最終的結(jié)果在A33、A331兩個(gè)加法模塊上體現(xiàn)出來(lái)。紅色標(biāo)注的是負(fù)荷平衡計(jì)算出的補(bǔ)償量極性、黑色標(biāo)注的是速度給定極性、□為上輥、○為下輥補(bǔ)償量與速度給定始終是兩個(gè)極性相反的量，說(shuō)明極性是正確的。（6）負(fù)荷平衡，以力矩大小作為咬鋼判斷。力矩大于20%時(shí)認(rèn)為軋機(jī)咬鋼，持續(xù)零點(diǎn)幾秒的雪橇特性后，作為負(fù)荷平衡使能的信號(hào)，但是這個(gè)簡(jiǎn)單的判斷容易引起判斷失誤。當(dāng)負(fù)荷平衡處于調(diào)節(jié)狀態(tài)或者是最后一道次軋制時(shí)，力矩有可能會(huì)小于20%，一旦力矩小于20%，負(fù)荷平衡使能信號(hào)立即撤銷(xiāo)，負(fù)荷平衡控制功能退出工作，當(dāng)力矩重新大于20%時(shí)，還要持續(xù)零點(diǎn)幾秒的雪橇特性后，負(fù)荷平衡才能夠再次得到使能信號(hào)，造成控制混亂。XQ_EN是雪橇使能信號(hào)，來(lái)自程序A314.Q，與負(fù)荷平衡使能信號(hào)A3.Q是互反的。所以，可以理解為雪橇投入時(shí)，負(fù)荷平衡是退出的，反之亦然。由PDA波形可以看出，電流小于約1000A時(shí)（程序中對(duì)應(yīng)10%），負(fù)荷平衡退出工作，造成雪橇量重新投入致使負(fù)荷差值越來(lái)越大，負(fù)荷重新大于1000A并持續(xù)零點(diǎn)幾秒時(shí)間后，雪橇功能退出，負(fù)荷平衡重新調(diào)整，來(lái)回折騰。程序修改力矩大于15%時(shí)認(rèn)為軋機(jī)咬鋼，持續(xù)零點(diǎn)幾秒的雪橇特性后，負(fù)荷平衡調(diào)節(jié)投入，這部分功能保持不變；當(dāng)力矩小于10%，而且持續(xù)500ms時(shí)間時(shí)，負(fù)荷平衡才退出，而不是象原來(lái)那樣電流一小于15%，負(fù)荷平衡馬上退出，這種判斷要準(zhǔn)確一些。實(shí)際上當(dāng)力矩小于10%，而且持續(xù)500ms時(shí)間后負(fù)荷平衡退出。在這種情況下，有沒(méi)有負(fù)荷平衡調(diào)節(jié)都無(wú)所謂了。（7）雪橇控制。雪橇補(bǔ)償量由軋線系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)時(shí)，因?yàn)榭赡孳垯C(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)，速度給定時(shí)正時(shí)負(fù)，所以同樣需要注意極性問(wèn)題。$OPD5為雪橇量，軋線系統(tǒng)只發(fā)送一個(gè)速度給定，$REF_T為上輥的速度給定，是由傳動(dòng)程序內(nèi)部AA12模塊進(jìn)行乘反號(hào)的。雪橇量與速度給定的絕對(duì)值相加，意味著不論正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，只要雪橇量為正就意味著加速，雪橇量為負(fù)就意味減速；雪橇量作用于上輥，雪橇量為正，實(shí)現(xiàn)上輥速度快。

4 結(jié)束語(yǔ)

雪橇和負(fù)荷平衡控制的使用，基本控制了鋼板的叩頭，減少了鋼板撞導(dǎo)板現(xiàn)象，避免了上、下電機(jī)的偏載。上面總結(jié)的注意事項(xiàng)，希望對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和日常維護(hù)能有所幫助。

參考文獻(xiàn)

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