可逆轧钢机调速控制课件

1、可逆轧钢机调速控制 什么是轧钢机？轧钢机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备包括有主要设备辅助设备起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧钢机往往仅指主要设备。 轧钢机的发展1据说在 14 世纪欧洲就有轧机但有记载的是 1480 年意大利人 达 芬奇 (Leonardo da Vinci) 设计出轧机的草图。 1553 年法国人布律列尔 (Brulier) 轧制出金和银板材用以制造钱币。此后在西班牙比利时和英国相继出现轧机。为 1728 年英国设计的生产圆棒材用的轧机。英国于 1766 年有了串行式小型轧机 19 世纪中叶第一台可逆式板材轧机在英国投产并轧出了船用铁板。 18

2、48 年德国发明了万能式轧机 1853 年美国开始用三辊式的型材轧机 并用蒸汽机传动的升降台实现机械化。接着美国出现了劳特式轧机。 1859 年建造了第一台连轧机。万能式型材轧机是在 1872 年出现的 20 世纪初制成半连续式带钢轧机由两架三辊粗轧机和五架四辊精轧机组成。现代轧机发展的趋向 现代轧机发展的趋向是连续化自动化专业化产品质量高消耗低。过程控制及测试手段越来越完善 品种不断扩大 主题：轧钢机的调速方案选择？方案1:大型轧机，同步电机，交交变频，调速系统方案2：小型轧机PLC控制方案选择？直流or交流 计算机控制原理图采用计算机控制电力传动系统的优越性在于：。（2）可采用各种控制策略

3、。可变参数PID和PI控制；自适应控制；模糊控制；滑模控制；复合控制。（1）可显著提高系统性能。采用数字给定、数字控制和数字检测，系统精度大大提高；可根据控制对象的变化，方便地改变控制器参数，以提高系统抗干扰能力轧线自动化方案本套全连续高速线材轧机自动化和调速传动系统的总体技术方案是以高性能工业微机、可编程序控制器(PLC)及全数字交、直流传动控制系统为核心,构成全分布式网络，具有20世纪先进水平的现代化控制系统。整个自动化系统由二级控制系统和三层通讯网络、全数字直流和交流传动调速控制器组成 一般人们提高的轧钢机主要为热轧机，国内冷轧行业还不是很完善，最近有一家公司生产了小高宽的先进冷轧系统，

4、但目前技术还不成熟，国内人们对冷轧的了解程度还不够，该冷轧机还没有得到很好的推广。案例-安阳钢铁公司高速线材生产线 它的主要控制特点:(1)网络化快速通讯;(2)系统响应速度快;(3)传动设备动态、静态精度高;(4)轧件跟踪、定位准确;(5)软件编制可靠性高等。交交变频调速轧钢机1.1研究背景 大型轧钢机主传动要求电气传动系统具有很高的动态响应和相当高过载能力。 这一领域长期以来一直被直流电动机所垄断，由于直流电动机存在换向问题，使其在提高单机大容量、提高过载能力、降低转动惯量及简化维护等方面受到了限制，制约了轧钢机向大型化、高速化方面发展。 交流变频调速不仅具有直流传动同样优越的调速性能，还

5、有单机不受限制，体积小，重量轻，转动惯量小，动态响应好，维护简单化，节约能源等许多优于直流传动的特点。该技术一出现就受到国内外钢铁工业和电气传动学术界的极大关注。90年代以后，随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的迅速发展，世界工业发达国家都投入大量人力、物力对交流变频轧钢机主传动进行研究。1.2国内外研究现状 到目前，在世界上已有百台交流传动轧机投人工业应用，在工业发达国家新建2000KW以上的初轧机、中板轧机以及热、冷连轧机，无一例外地全部采用交流变频调速。在大功率传动领域已出现交流调速传动取代直流传动的趋势。交交变频调速对于大容量低速运转的生产机械，如轧钢机、矿井提升机是一种较为

6、理想的传动方式，取代传统的直流调速将产生明显的经济效益。因此国内外的大容量调速传动中已陆续采用并推广这一技术。由于该系统复杂，装备容量大，涉及到电力半导体变流技术，自动控制理论和电机学三个不同的学科领域，国内外高校的理论研究与实验很少涉足于这一课题，长期以来，该技术只被少数几个大公司(如西门子、东芝、GE等)所掌握，大容量交流调速传动装备只能依赖进口。国内现状 从上世纪九十年代初，国家重大装备技术攻关项目及原冶金部，机械部把大功率交交变频调速列为重点科技攻关项目。冶金自动化研究设计院在国家计委，科委，经贸委的支持下，1993年研制了我国第一套2500KW交交变频同步电动机调速系统，成功应用于包

7、钢轨梁轧机。在此基础上，课题组又连续攻克5000KW大功率，可逆传动，数字控制，双机拖动等技术难关，在天津，重钢，武钢的中板轧机传动上应用成功，树立了大功率交交变频调速系统国产化的样板。 交交变频调速系统技术难度大，结构复杂，尤其是大型热连轧机主传动的技术要求高，装备规模大，在国际上一直是难以攀登的台阶。为此，国家把大型宽带钢热连轧机主传动装备国产化列入“九五”国家重大技术攻关项目。国家要求大功率交流调速系统技术尽快产业化，以改变大型工业机械传动装备长期依赖于进口的局面。同时，为解决大功率交流调速系统攻关中的技术难点，国家自然科学基金委员会下达了“大功率交流电机变频调速系统的研究”项目。案例出

8、发 主要内容 根据中板厂提供的产品大纲，中板厂年生产能力90万吨计算，针对轧钢厂提供的生产工艺技术要求，通过计算完成交交变频调速系统方案设计及选型设计。本文根据交交变频器，同步电机磁场定向控制理论以及结合粗轧机改造工程实践经验，根据交交变频同步电机调速系统的工程设计理论与方法，包括:交交变频器工程设计理论与方法，完成了各电量(电压，电流)的计算，晶闸管的设计，变压器参数的设计，同步电机参数的设计，交交变频器无功功率与谐波的计算，各类保护的设计等。1.4.2体积小、重量轻、占地面积小 由于交流电机结构简单，体积小，重量轻，占地面积大大减少。而直流电机不仅体积大，而且为了减少转动惯量，常常采用双电

9、枢或三电枢串联方式，占地面积很大。重钢股份公司中板厂中板轧机主传动的直流电机改为交流电机，两电机重量和转动惯量相似，但交流机额定转矩为1146.6KNm，比原直流机的752.OKNm增长52.47%，加快了轧机节奏，提高了产量。交流电动机由于结构简单，坚固，因此有可能与机械合为一体，形成机电一体化产品，大大简化机械结构，减少体积和重量，提高可靠性。打破直流电机安装在主电室中，远离机械的格局。 1.4.1单机容量不受限制直流单机白于换向器的换向能力限制单机容量和速度的原因，直流电动机的极限容量和速度之积约为10,000,000kW r/m。而交流单机容量可突破这一限制。更好的动态响应特性1.4.

10、3转动，喷量小以宝钢2050mm热连轧机为例，直流主传动电动机2 X 4500kW(2501578r1m)双电枢传动，转动惯量为76.7KNm2，而交流主传动电动机9000kW(2501578rpm)单电枢传动，转动惯量为17.2KNmz减少为直流电机的114.5，使整个传动系统的速度响应时间由120ms提高到80ms，提高了产品质量和产量。1.4.4动态响应好 由于交流电机转动惯量大大减少，并且交交变频电机没有换向火花时过载能力的限制，电机可以具有更大的动态加速电流。因此，交交变频同步电机较直流电 1.4.5维护简单化 由于交流电机无需换向器，维护量大大减少，如德国一家中板厂厚板轧机直流主传动年维修工作量145小时，而采用交流传动后只需36小时，仅为直流传动的1/4。 从图1.1所示，通过调节发电机和电动机的励磁系统来能达到调速的目的，就是通称的双励磁调节系统。这种传动方式，效率低、能耗大、性能差，而且发电机陈旧、整流子换向火花大，严重影响了电机的过载能力及轧机的快速可逆性，阻碍了重钢中板厂轧钢产量的进一步提高，无法适应重钢的发展。 1.5.2