精轧传动培训教材.doc

培训教材(V1He) 精轧区设备概述 精轧区传动设备包括热卷箱、剪前轨道、飞剪、除鳞轨道、F1-F6主传动，F1-F6侧导板、F1-F6压下、F1-F6换棍小车、L1-L5活套，4#油库、4#液压站、5#液压站、6#液压站等。热卷箱传动为ABB公司ACS600交-直-交的传动控制系统，剪前轨道、飞剪、除鳞轨道、F1-F6侧导板、F1-F6压下为二十世纪八十年代北京整流器厂的直流传动设备，L1-L5活套为ABB公司DCS600直流传动控制系统，F1-F6换棍小车为ABB公司ACS500交-直-交的传动控制系统，4#油库、4#液压站、5#液压站、6#液压站是马达控制中心，主要是继电回路构成，F1-F6主传动是交交变频控制系统，采用的是西门子的SIMANYN D控制器。 交交变频控制系统1、组成1.1交交变频主回路攀钢1450精轧主传动交交变频主回路采用输出Y联结方式，交交变频器由三个可逆的三相桥式变流器组成。三相可逆变流器由三台整流变压器供电，输出端采用星点联接，如图1所式。1.2控制系统组成攀钢1450精轧主传动交交变频全数字矢量调速系统主要由六个交交变频主柜，一个励磁柜，一个SIMADYN D控制柜，一个继开柜，三个吸收柜组成。l 交交变频主柜主要完成电机定子侧功率的变换和电量的检测。l 励磁柜完成同步机励磁功率的变换和电量的检测以及励磁过压的吸收。l 继开柜负责向控制系统提供各种电源和输入输出继电器隔离。l 吸收柜完成交交变频器的输入输出线路的过压吸收。l SIMADYN D控制柜完成全数字磁场定向矢量控制，电流控制，速度控制，脉冲触发，操作保护，故障诊断和显示报警等。2、控制原理及传动图2.1 基本原理 在同步电动机中，同样也是两个磁场相互作用产生电磁转矩，与直流电动机不同的是交流电动机定子磁势Fs、转子磁势Fr 及二者合成磁势产生的气隙磁势FC(m)均是以同步角速度S在空间旋转的矢量，三者的空间矢量关系如图1所示。 由图可知, Fr、Fs 与的夹角不等与90, 并且Fr 、Fs在控制过程中会引起二者的相互影响，容易造成系统振荡或使动态过程加长。矢量控制的目的是为了改善转矩控制性能，改善其上述缺点。它的基本思想是在普通的同步电动机上设法模拟直流电动机转矩控制规律（TD=CMdiA、CM=（NP/2）*（Na/a）：CM为直流电动机转矩系数）在磁场定向坐标上，将电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量iM 和产生转矩电流分量iT，并使两分量互相垂直、彼此独立，然后分别进行调节。 转矩的控制是调速的关键，由电机的统一电磁转矩公式 TD=KM Fs* Fr*Sinrs式中KM 比例系数，与电机的结构有关 Fs 、Fr定、转子磁势幅值 rs定、转子磁势的夹角 当同步机三相定子绕组中通入对称电流iA、iB、iC时，则形成基波合成磁势FS，其旋转方向由三相电流的相序决定，旋转角速度等于定子电流的角频率S。通过控制定子磁势FS的幅值及其在空间的位置，保证气隙磁通m恒定，达到调节电机转矩的目的。控制FS幅值的大小，可以通过控制各相电流的瞬时幅值大小来实现，而FS在空间上的相位可以通过控制各相电流的瞬时相位来实现。因此只要能对电机定子电流（iA、iB、iC）的瞬时控制就能实现对电机转矩的准确而有效的控制。由于在定子侧的各物理量（电压、电流。电动势、磁动势）都是交流量，以同步转速旋转，控制、调节和计算都不方便。因此需借助坐标变换（3/2、2/3、VR、K/P），使各物理量从静止坐标转换到同步旋转坐标系，站在同步旋转坐标系上观察，电机定子的各空间矢量变成了静止矢量，在同步坐标系上的各空间矢量就成了直流量。可以根据转矩公式，找到转矩和被控矢量之间的关系，实时地计算出转矩控制所需的被控矢量的值。由于这些量都是虚构的，物理上是不存在的，因此还需经过坐标反变换使其实际值等于给定值。整个矢量控制过程可用图2所示的方框来表示。2.2 3/2和2/3坐标变换三相静止坐标系上的三相固定对称交流绕组，以产生同样的旋转磁场为准则，可以等效为静止的两相直角坐标系上的两相对称固定交流绕组，如图3所示：iJ为空间任意一个矢量，其变换关系为 i=CiABC，C为变换矩阵。为了方便起见，令三相的A轴与两相的S轴重合。由原理可知三相和二相的瞬时磁势在和轴的投影应相等，即： iS *W2=W3 *iA+W3 *iB *cos1200+W3 *iC *COS2400 iS *W2=0+W3 *iB *Sin1200+W3 *iC *Sin2400 式中，W2，W3分别为三相电动机和两相电动机定子每相绕组有效匝数，经计算并整理之后可得： iS =W3/W2（iA-1/2iB-1/2iC）iS =W3/W2（0+31/2/2iB-31/2/2iC）用矩阵表示为： 为了好求C-1阵，引进一个独立于iS 和iS的新变量i0，称之为零序电流，并定义为：i0W2=KW3iA+KW3iB+KW3iC，即： i0=W3/W2（K3iA+K3iB+K3iC ）式中K待定系数。对于两相系统来说，虽然零序电流是没有物理意义的，但是，这里为了纯数学上的求C-1的需要而补充的，补充i0后上式成为：其中将C求逆，得到其转置矩阵为根据矩阵变换的原则，要求C-1=CT，这样有，W3/W2=2W2/3W3及K=1/2K，从而可求得：W2/W3=3/21/2及K=1/21/2，代入上述各变换矩阵式中，可得到各个矩阵。于是三相 两相(3/2)的电流变换矩阵为：由此可得三相 两相(3/2)的电流变换矩阵方程式为:对于三相Y形不带零线接线方式有iA+iB+iC=0,则有： iS=(3/2)1/2iA,is= (1/2)1/2(iA+2iB)对于上式可以由下面简单的结构电路图实现. 由于两相轴系是虚的，物理上是不存在的，要通过逆变换给出交流的给定值，通过控制使实际值等于给定值。2/3变换是3/2变换的逆变换， 其变换矩阵为C-1。由于C为正交阵，因此C-1可以直接写出 ，C-1=CT ，这里就不再熬述。3/2变换和2/3变换可根据控制系统的需要，由硬件或软件来实现，它们在原理图中常用图5所示的图形符号来表示。同步电动机转子现多为直流供电，不必进行变换。2.3 矢量旋转变换（VR）在两相静止坐标系上的两相交流绕组和和旋转坐标系上的两个直流绕组M和T之间的变换属于矢量旋转变换，它是一种静止的直角坐标与旋转的之间变换，这种变换同样遵循变换原则。定子轴系的矢量旋转变换关系图如图6所示。通常以定子电流代替FS，并记为iS，气隙主磁通m作为同步旋转轴系的矢量，被选定为基准坐标轴，即为M轴，与之垂的为T轴，通常称为磁通的定向相位角。以m（M）为基准，把iS（FS）分解为与m重合和正交的两个分量imS和itS，它们相当于MT轴上的两个直流绕组M和T中的电流，称为定子励磁电流分量和转矩分量，由图可得： 或 由上式可得到矢量旋转变换的电路结构图，如图7所示：矢量旋转变换在原理图中常用如图8符号来表示，有的用VD代替VR。2.4 直角坐标极坐标变换（K/P）在矢量控制系统中常用到直角坐标极坐标的变换，其图9如下，由图可得： is=(i2ms+i2ts)1/2 ， tg=its/iMS 由于tg 的值变化范围很大，难以实施应用， 为了方 便 计 算 常 用tg（/2）来表示的值，有的也使用Cos、Sin的值，根据三角公式可得： tg（/2）=iTS/（iS+iMS） 根据以上式子可得K/P的电路结构图如图10所示2.5基本原理图传动的基本原理图如下图11所示。控制原理图如下图12所示。图11 传动基本原理图3、主要参数整流变压器：（广东顺德特种变压器厂）ZSC8-3600/10/1.11,3600KVA 一次电压:10500V;10250V;10000V;9750V;9500V ,二次电压:1110V 一次电流: 208A， 二次电流: 1872A ， 短路阻抗 7.2 ，联结组别: F1/3/5 为/-0 ;F2/4/6 为/Y-11 整流装置：(ARIM)KP1500A/4000V 励磁装置：(ARIM) KP800A/1400V 吸收装置：(ARIM) 电容:CBB62-AC3KV-0.1F /CBB62-AC2KV-30F /CH82-AC3KV-10F 电阻:RXYL-200-15K/ZB2-5.8SIMADYN_D 装置: (SIEMENS) SR24.3 快开：(上海立新开关电气厂) DS14-2000 2000A/AC220V接触器：(上海华通开关厂) CJ15-2000 2000A/1100V/380V同步电动机：（哈尔滨电机厂）F1: 5000KW 1650V 1802A 100/205(225)RPM F2: 5000KW 1650V 1802A 100/205RPM F3: 5000KW 1650V 1807A 75/150RPMF4: 5000KW 1650V 1802A 100/205(215)RPM F5:4000KW 1650V 1446A 125/263(289)RPMF6:4000KW 1650V 1446A 147/323RPM速度调节器比例参数 KPSWOV.X1: #8速度调节器积分时间参数 TN.X: 200调节参数: 在轧钢转速下，作8的阶跃响应; F1：响应时间80ms 超调 2%, F2：响应时间85ms 超调1.4%, F3：响应时间67ms 超调 2%, F4：响应时间67ms 超调 2%, F5：响应时间120ms 超调 1.8%, F6：响应时间150ms 超调 2.7%保护整定值: 电流超过额定电流2.0倍1分钟,快开跳, 电流超过额定电流2.6倍,定子高压开关跳。高压电网(10KV)电压下降20，电机停车。电机速度超过110额定速度，报警.电机速度超过115额定速度，故障停车. 电机速度超过120额定速度，故障跳闸.电机温度超过105摄氏度，报警.电机温度超过110摄氏度，故障跳闸.4拆、安装调试运行 交交变频控制系统复杂，拆安装时都要做好标记便于恢复，在运行过程中遇到最多的是更换和测试可控硅，现将如何测试可控硅和更换可控硅后的测试介绍如下：4.1 可控硅测试规范 用机械万用表检查：用万用表测量交流进线对输出母排的阻抗，注意交流进线A、B、C分别要对输出的正负母排进行测量，在测量时还要将万用表的表笔在母排和交流进线之间交换后测量，一个柜子要测量12次。将测量的结果与本机架的其它两相进行比较，如果有差异，再进行以下的工作。其值一般在20K以上。 用可控硅触发校验灯检查：可控硅功率元件面板上的两个外侧测试孔为控制极，两个内侧测试孔为阴极，测试时将可控硅触发校验灯的正负极分别接在A相（或者B、C相）的交流进线母排和直流输出正母排（或者负母排）上，用可控硅触发校验灯的另一根正极点击可控硅功率元件面板上的控制极即可触发相应的可控硅，接通可控硅触发校验灯回路。将接在交流进线母排和直流输出母排上的接线对调后（即可控硅触发校验灯正负极对调），采用同样的方法，即可测试同一可控硅功率组件的另一只可控硅。将接在直流输出母排正极的接线改接在直流输出母排负极上，即可测试同一桥臂上的另一组可控硅功率组件。 若可控硅单元于其它设备完全独立可用万用表测试两个散热片之间的阻值，一般在400K左右，正反两个方向的阻值不宜相差过大；测试两个散热片的电容应在1F1.7F。 4.2 更换可控硅后的测试 更换可控硅后应测试整个柜子的对地绝缘，正负母排的之间的阻值，阻值正常后在不送高压的情况下分别开正反组的脉冲，用示波器观察脉冲是否正常。 5 点检路线精轧主传动控制室精轧主传动值班室精轧主传动变压器F1F6电机地下室精轧主传动功率柜室6、点检要求6.1 变压器、电机冷却风、功率柜、控制室的温度在允许的范围内。6.2 变压器运行无异响，连接出没有发热、氧化现象。6.3功率柜的绝缘要符合设计要求，冷却风机运行无异响。6.4 控制器的风扇正常运行，其显示正确，电子模板清洁无灰尘。6.5 电机的固定螺丝无拉长现象，接线处无松动、氧化、发热情况，电机滑环无烧痕，运行时无异常声音，轴瓦温度正常、供油符合要求。6.6快开、交流接触器锄头接触良好无烧痕，机构动作灵敏。6.7其它辅助设施运行正常。7 定修同步电动机每年要吹灰清扫一次，同步电动机的励磁滑环每次检修时要检查吹灰，同步电动机的通风系统的过滤网定期清洗更换，变压器每半年打扫一次。8 设备故障、诊断分析及处理流程 8.1 故障现象1：当送上高压时，从继电柜的电压表上观察电压有几十伏时。（1） 用万用表mV档测量U1093、U 1094，V1093、V1094，W1093、W1094的电压，一般情况为1314mv左右。当太小时该相绝缘就有问题。（2） 从编程器计算机上可观察到电压波动较大的一相有问题。（3） 检查绝缘，从易到难，首先应检查交流侧吸收电容，直到查出接地点。（4） 继续往下查，查出接地点为止，处理恢复送电。注：Lem元件一般不坏。（5） 注意：在更换SCR时，容易造成接地，请注意，R2上辊发生过1次。（v-a，2000年10月30日23：45；u-a，11月2日，10：45，F1发生2次）。8.2故障现象2：在轧钢过程中，电流波动大，在