粗軋機組軋制負(fù)荷對R2電機的影響

周天資

（西昌鋼釩公司維修中心，四川西昌 615000）

1 目的

2012年以來，西昌鋼釩公司2050熱軋廠隨著2#和3#高爐的逐步投產(chǎn)，產(chǎn)量逐年增加，軋制節(jié)奏較以前明顯加快，同時軋制品種及規(guī)格的擴展也對R2主傳動設(shè)備造成較大影響。在產(chǎn)量提高30%、軋制負(fù)荷明顯增大的情況下，如果想要設(shè)備穩(wěn)定、合理地運行在允許范圍內(nèi)，就需要重新對軋制負(fù)荷進(jìn)行合理分配。在上述背景下，對R2粗軋負(fù)荷數(shù)據(jù)的采集、研究、分析，目的是通過針對性的調(diào)整軋制負(fù)荷，在R2設(shè)備穩(wěn)定、可靠運行的前提下，均衡地發(fā)揮主傳動設(shè)備的潛力，優(yōu)化軋制負(fù)荷。同時，熱軋廠順利完成自3#高爐投產(chǎn)后的生產(chǎn)任務(wù)保駕護(hù)航。

2 粗軋機組軋制負(fù)荷對R2電機的影響

2.1 故障現(xiàn)象

對比采集數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，板坯在R2粗軋機組的軋制過程中，報故障A49201和A49200，特別在第四、第五道次拋鋼后，勵磁電壓尖峰較大，經(jīng)常達(dá)到最大電壓（3.9 UL）的90%以上甚至100%，導(dǎo)致勵磁電壓報警或者跳閘（圖1）。

從圖1可以看出，在第四道次拋鋼后，當(dāng)軋制速度由4.9 m/s快速降至0的這段時間內(nèi)，勵磁電壓很快到達(dá)最大值，即達(dá)到3.9倍額度電壓而引起系統(tǒng)報警或保護(hù)跳閘。

2.2 原因分析

通過分析發(fā)現(xiàn)：勵磁電壓急劇增大及勵磁電流急劇減小現(xiàn)象均發(fā)生在R2在第四道次拋鋼后到第五道次即將開始軋制之間，以及第5道次軋制完成這段時間（即軋制速度從4.9 m/s快速降至0），這一過程實際也是在R2的5個道次軋制中對系統(tǒng)性能提出最高要求的過程。

2.2.1 系統(tǒng)響應(yīng)速度的影響

T=T1+T12+T2+T23+T3+T34+T4+T45+T5=11.695+6.63+8.87+10.21+9.421+6.99+10.18+8.45+13.635=86.08 s。

由此可以得出，上述2個調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)是互相制約的，而且由于電流環(huán)比速度環(huán)的響應(yīng)時間要小，所以電流環(huán)的作用更快，延緩了電磁轉(zhuǎn)矩減小的速度，但是卻延長了轉(zhuǎn)矩到達(dá)平衡的時間。

2.2.2 短暫失磁原因分析

圖1 勵磁電壓及軋制速度在故障報警狀態(tài)

圖2 勵磁電壓、電流在第四、第五道次拋鋼后的變化趨勢

圖3 軋制負(fù)荷時間調(diào)整后各參數(shù)變化趨勢

如果系統(tǒng)不能滿足調(diào)節(jié)需要，那么轉(zhuǎn)子就會因此脫離同步過程，當(dāng)轉(zhuǎn)子速度快于磁場速度，造成同步電機“失步”，因為此過程是同步電機在拋鋼瞬間失去負(fù)荷后造成脫離同步，并且仍然帶有勵磁電流的異步運行方式，所以也稱為帶磁失步。而這種失步是由于電機定、轉(zhuǎn)子磁場的相對運動，直流勵磁在此期間所產(chǎn)生的對應(yīng)變化，多表現(xiàn)在勵磁在短時間內(nèi)的突降。電機帶勵失步時，勵磁系統(tǒng)雖仍有直流勵磁，但勵磁電流及定子電流會產(chǎn)生強烈脈振，脈振頻率隨電機滑差而變化，使電機遭受強烈脈振，甚至有時會產(chǎn)生電氣共振和機械共振，對同步電機的危害較大。

通過以上分析得出結(jié)論：同步電機的失磁是因為電機的反電勢大于勵磁電壓所造成，為了避免失磁，就需要勵磁電壓升得更高，如此便進(jìn)入惡性循環(huán)，最終造成了R2在第四道次拋鋼后勵磁電壓達(dá)到了100%（3.9UL），而一旦R2因勵壓過高跳閘后，恢復(fù)設(shè)備需要一段時間。這不僅影響了軋制節(jié)奏、提高了生產(chǎn)成本，還容易使下一塊待軋制鋼重新回爐加熱，造成不必要的損失。

3 解決方法

3.1 速度調(diào)節(jié)器比例系數(shù)P1460的調(diào)整

P1460是轉(zhuǎn)速控制器P增益適配轉(zhuǎn)速下限的一個可調(diào)參數(shù)，在大的負(fù)載慣性矩時（即拋鋼后），適當(dāng)減小P，當(dāng)速度調(diào)節(jié)器比例系數(shù)對負(fù)載變化和Ramp（斜坡）加減速時間較短的時候給定變化時，均能起到減緩調(diào)整強度的作用，增強了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，而最終消除偏差靠速度調(diào)節(jié)器的積分環(huán)節(jié)。合適的積分時間對抑制超調(diào)、減緩沖擊起到了很好的作用。

3.2 電樞電流調(diào)節(jié)器P155的調(diào)整

因為系統(tǒng)的動態(tài)性能參數(shù)越大，動態(tài)響應(yīng)就越快。即：此參數(shù)越大，P增益越大。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，將電樞電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的P增益P155由11改為9，使得動態(tài)響應(yīng)緩慢一些。

3.3 第四、第五道次拋鋼后延時調(diào)整

在第四、第五道次拋鋼后，分別在2個道次拋鋼后加2 s延時，使速度按照斜坡下降，從而影響勵磁電流、電壓不至于陡變而報故障。

4 軋制負(fù)荷調(diào)整后對生產(chǎn)的影響

4.1 軋制負(fù)荷調(diào)整前、后的軋制狀態(tài)對比情況

T=T1+T12+T2+T23+T3+T34+T4+T45+T5=12+10.3+8.5+10.5+8.4+9.5+10.2+9.2+12.7=91.3=86.08 s。

4.2 軋制負(fù)荷調(diào)整后對生產(chǎn)的影響

從軋制負(fù)荷時間調(diào)整前后對比圖來看，第四道次拋鋼后的軋制時間調(diào)整到9.2 s后，軋制速度曲線得到了明顯的改善，調(diào)整后增加的2 s時間使得第四道次拋鋼后和第五道次有了一個平穩(wěn)過渡的波形，同時勵磁電流及勵勵磁電壓的突變也得到了有效遏制，勵磁電壓在第四道次拋鋼后只達(dá)到了3.9Ue的65%，而勵磁電流在20%Ie左右，當(dāng)然以此為代價是軋制時間延長了，對產(chǎn)量也造成了一定影響，但是通過對軋制負(fù)荷的調(diào)整，卻有力地保障了設(shè)備的正常運行，延長了設(shè)備的使用壽命。在排除故障后，相對來說對產(chǎn)量還有提高，長期來看是利大于弊。

5 存在問題及建議

（1）R2上、下輥電機負(fù)荷分配問題涉及到了板坯連鑄來料、產(chǎn)品規(guī)格和設(shè)備條件，在咬入能力、各道次軋制時間允許的條件下，按實際應(yīng)用分配各道次軋制速度，從而對各道次的軋制力、軋制時間及確定各道次能耗負(fù)荷分配等問題來匯總分析。只針對第四、第五道次勵磁電壓出現(xiàn)的報警、跳閘問題進(jìn)行了探索，所以對問題研究存在單一性。

（2）在一定程度上緩解了電機過載過熱能力及抑制了上下輥定子溫度溫升較快的問題。通過觀察及查詢資料，建議將R2上下輥定子溫度報警調(diào)整至85℃，跳閘溫度調(diào)整為110℃。

6 總結(jié)

通過對R2粗軋機組軋制負(fù)荷對生產(chǎn)的影響的研究，經(jīng)過一定的觀測對比和數(shù)據(jù)搜集周期，將獲得的R2上下輥主電機的定子溫度、軋制力、壓下量負(fù)荷及軋制速度和與這些相關(guān)因素進(jìn)行分析和處理，修改相應(yīng)的速度調(diào)節(jié)器中比例系數(shù)、電樞電流調(diào)節(jié)器的增益參數(shù)，最終提出在粗軋第四，第五道次拋鋼后速度延長2 s，使得勵磁電流、電壓不因為突然變化而導(dǎo)致跳閘廢鋼的優(yōu)化負(fù)荷分配方案。以期在保證產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的前提下，均衡或降低R2有效軋制負(fù)荷，降低設(shè)備故障率，從而實現(xiàn)熱軋廠的全年生產(chǎn)目標(biāo)。