西门子标准变频器在方坯连铸中的应用.docx

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1、西门子标准变频器在方坯连铸中的应用1引言随着工业消费和社会生活对钢材需求量的日益增加，连铸消费才能已经成为衡量一个国家工业开展程度的重要指标之一。同时近年来，由于沟通变频调速技术有了突飞猛进地开展，变频器在调速范围、调速精度、动态响应、低速转矩等方面的优异性能，是其它的沟通调速方式所无法比较的，甚至可以完全取代直流调速技术，因此使得变频器深受钢铁行业用户的欢送，十分是在连铸消费中有了广泛的应用。本文介绍的连铸为8m弧形，六机六流，考虑到当代高效连铸消费线对电气传动控制的控制精度和动态响应以及可靠性都有很高的要求，因此决定连铸机主消费线的传动系统全部采用基于变频器的沟通驱动。2系统介绍在炼钢连铸

2、消费自动化系统中，采用西门子plc作为系统的控制中心，传动局部分为公用局部、铸流局部、冷却水局部和火焰切割几局部。由于连铸机消费的特殊性，它对电气传动系统的要求较高，要求调速无静差，动态响应速度快，抗干扰才能强。mm4系列变频用具有通用性强、保护功能完善、可靠性高、性价比出色等特点，同时在通讯功能、工作效率、使用方便等方面也很上风。现场照片如附图所示。align=centerimg=500,758ca800/uploadfile/maga/inv2020-10/12-1.jpg/img附图现场照片/align3控制系统构成驱动设备：所有主消费线传动设备全部采用了变频器驱动，连铸机从钢包回转台直

3、至横向移钢车以及二冷水压力调节等机械设备的传动中共使用了68台变频器，功率范围从1.1kw到110kw。控制器：采用西门子s7系列控制器，通过profibusdp现场级总线，将消费线各局部的信号集合到plc完成出口及采集区自动化控制，继电连锁以及故障检测。并实现了多种设备之间的联络。4运行原理及功能在连铸机的不同部位，既有在普通条件下运行的机械设备，如辊道、切割车、水泵，也有一些机械设备对传动系统有着特殊要求，需要对变频器功能正确利用。下面就对一些此类设备的应用进展讲明。如：1钢包回转台钢包回转台是连铸机的关键设备之一，起着连接上下两道工序的重要作用。钢包回转台的回转情况根本上包括两侧无钢包、

4、单侧有钢包、两侧有钢包三种情况，而单个钢包重量已超过140吨。三种情况下，钢包回转台受力有很大不同，但无论在何种情况下，都要保证钢包回转台的旋转平稳，定位准确，起停时要尽可能减小对机械局部的冲击，为减少中间包液面波动和温降，要缩短旋转时间。因此，我们在变频器的容量选择上，留有余地，即比电机功率加大一级。同时利用变频器的s曲线加速功能，通过调整s曲线保证加、减速曲线平滑快速，减少对减速机的冲击，再通过plc判定变速限位、停顿限位实现旋转经过中高、低速自动变换及到位停车，同时知足了对旋转时间和平稳运行的要求。2结晶器结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的质量。结晶器的振动频率要求准确，并

5、根据拉坯速度自动调整，在高振频时，由于电机负载率上升，转差率增加，导致振动频率有所降低，而为了保证振动频率的准确，需要翻开变频器的转差补偿控制，在负载增加时，使变频器自动增加输出频率以提供在没有速度降低情况下所需要的电机转差率，补偿量正比于负载的增加量，并在整个调速范围内都起作用。另外，结晶器的振动是由电机带动偏心机构旋转来实现的，因此表现为输出电流及母线电压呈现周期性震荡，在振动频率较高时有引起母线过电压故障的可能，通过允许变频器的母线调节功能，使变频器会基于直流母线电压自动调整输出频率，监测到母线电压瞬时升高时变频器会适当增加输出频率以减小引起母线电压升高的再生能量，这样做降低了出现变频器

6、过压故障的可能性。同时高速区矢量控制同样可以弱磁运行，进展恒功率调速，其速度力矩精度响应频率性能和指标，可到达直流调速系统品质指标。3拉矫机在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制程度直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。沟通电机变频调速技术日益成熟，沟通变频驱动调速平稳，调速范围宽，对机械冲击低，沟通电机维护量低，沟通变频调速已取代直流调速，完全可以知足拉坯辊速度控制的需要。连铸机的拉矫机为五辊双机架三驱动，上拉坯辊、下拉坯辊、矫直辊由三台同型号电机共同驱动，完成引锭杆的上下传送运行和连铸坯牵引，三台电机必须保持同步，

7、与一般的同步要求不同的是要保证三个辊面的线速度一样，而不是三台电机的转速一样，以防止出现负载分配不均引起母线过压、欠压、过载故障。三台变频器承受一样的速度指令，按照同一频率运行，但由于三辊处于一个半径8m的圆弧段的不同位置上，假设要保持三个辊面的线速度一样，那么三台电机的转速实际应有细微差异，加上三台电机的参数不可能完全一样，这就造成了三台电机同步的困难。假如翻开母线调节功能，固然可以在一定程度上防止由于不同步造成的母线电压升高，但会造成电机转速的不稳定，进而使拉速值波动，进一步影响到结晶器钢水液面和二冷配水的稳定，甚至有造成事故的危险。为此，我们利用变频器内置的pi控制功能，使三台电机构成主

8、从驱动系统，即以上拉坯电机作为主驱动电机，工作在速度调节方式，下拉坯电机和矫直电机作为从动电机，工作在带有速度修正的速度调节方式下，通过比拟主从电机的力矩电流产生偏向信号，进而修正从动电机的速度。变频器间的力矩电流信号传送可以通过变频器内置的模拟量输入、输出通道来实现，无需另外添加硬件。这种方法构成的主从驱动系统，构造简单，完全利用变频器内置功能实现，可以连续自动完成速度修正，应用在多辊传动的拉矫机上效果非常理想。4切割机本工程应用的切割机是火焰切割机，其主要作用是将铸坯切割成定尺或者倍尺长度，并可进展坯头、坯尾及试样切割。与引锭杆别离后的铸坯按拉坯速度进入切割区，火焰切割机切掉300mm左右

9、长度的切头，掉入下部的切头采集箱内，切头切割以后的铸坯按要求的三倍尺长度切割。切割期间，靠夹持装置，火焰切割机与铸坯同步行走，铸坯长度通过测量辊测量，切割自动进展，并且考虑二级自动化系统的长度优化。切割机主要传动系统主要包括；切割机的行走：由一台mm440型变频器拖动两台电机，电机带热开关保护，每台电机带有一个电磁抱闸线圈，行程控制是由一个增量型编码器和行程限位开关组成；切枪的行走驱动：每个切枪的行走是由一台mm440型变频器拖动1台电机进展的，切枪行走的位置分别由两个增量型编码器和接近开关控制。5移钢车移钢车用来推动铸坯进入步进冷床，由于多根铸坯与轨道之间的摩擦较大，因此移钢车要有足够的推力

10、，为知足快节奏的消费需要，移钢车还要保持较高的行走速度，以知足工艺对时间的要求，而空间的限制又使得移钢车必须在很短的间隔内进展制动，以免与横梁发生碰撞，损坏设备。为到达以上要求，通过适度增加启动力矩，行程中plc根据人员操纵和接近开关判定移钢车运行方向、所在位置，及时改变变频器速度，制动时翻开直流制动功能以配合抱闸，充分知足了工艺要求，保护了设备，同时防止了变频器出现报警、故障。6增压泵增压泵用来为二次冷却水加压，使水压稳定在设定值，以保证调节阀可以稳定的调节二次冷却水量，冷却铸坯。这可以通过变频器的内置的pi控制功能来实现。同时，增压泵功率较高，并且几乎是24小时运转，有较大的节能潜力，配合

11、变频器的自动节能功能，在空载或者轻载时，变频器将自动降低其输出给电动机的电压，以减少电机空载时的励磁电流，进而减少了电能的消耗。5变频器的主要调试参数考虑到高线消费的技术保密问题，仅将涉及到的主要参数做简单罗列于附表。 img=275,1233ca800/uploadfile/maga/inv2020-10/12-b1.jpg/img6完毕语自连铸机投产以来，mm440变频器在连铸机的各类传动设备上表现良好，充分知足了消费工艺和机械设备的要求，它的优良性能和极高可靠性在连铸消费中得到了充分发挥，为客户的按时投产、达产，消费出质量合格的连铸坯，发挥了不可替换的作用。大大进步了连铸机消费才能和增加金属收得率。作者简介何林现任西门子中国有限公司自动化与驱动集团标准传动部行业拓展经理。参考文献1王雅贞,张岩.新编连续铸钢工艺及设备.北京:冶金工业出版社2siemensmicromaster440标准变频器使用大全,2007