关键词：矢量变频 负荷平衡 电机烧毁
Abstract: The DP network of the SIMENSE and the AB vector frequency are adopted in the AC system of the thick roll in The Medium Plate Plant. In the process, there are many problem . For example the high temperature of the motor and the burn of motor and the imbalance of the load on the drive and operate. The project introduce the technology problem and settle precept.
Keywords: the vector frequency ; the balance of the load ; the burn of the motor ;
1.前言
粗轧压下控制系统是中板厂“三改四”系统工程中的粗轧机辅传动系统的一个子项目，也是粗轧机系统工程中的非常重要的一个环节。在现在全国轧钢行业中，绝大多数轧机压下电机均用直流调速系统，优点是直流调速技术应用已经非常成熟，静态、动态性能优良。缺点是直流电机由于其本体结构特点刷架、碳刷、整流子等等，电机在轧机顶部震动、粉尘、高温等恶劣运行环境下，带来了电机维护上的很大困难，也提高了维护成本。
当前控制领域，矢量变频技术已经成熟并且得到了极为广泛的成功应用，本次工程项目中能够引入了AB公司的矢量变频技术，轧机压下电机采用佳木斯200KW交流电机。冷却系统为水冷风包系统。在矢量变频压下调速系统应用初期，出现了很多的技术应用上问题和难题。出现了电机温度传动侧与操作侧长期不一致，温度较高现象，操作侧电机烧毁重大设备事故。经过技术人员对矢量变频技术的不断学习、查阅大量技术资料后，通过一段时期的技术攻关后，最终彻底解决了压下电机起动速度慢、运行不稳定，操作与传动两侧运行负荷不平衡、烧毁操作侧电机等一系列技术应用中的难题。实现了交流电机在粗轧压下中的长期稳定运行。使粗轧压下系统成为真正意义的“免维护”系统，大大地降低维护成本，节省了人力资源。
2.粗轧压下矢量变频技术应用介绍
该控制系统是粗轧辅传动系统西门子PLC S7 400、ET200分站、上位机、AB矢量变频器、交流变频电机YP235L-8 200KW 518rpm 2台、美国MTS绝对值位移传感器组成的矢量控制调速系统。PLC主要完成对矢量变频器的控制，接收由操作台3#压下ET200分站采集到的模拟量给定信号并通过控制室内分站的模拟量输出模块输出送给AB矢量变频器做为给定信号，并完成变频器合、分闸、允许及单动、联动，手动、自动的继电控制。上位机主要负责和PLC进行通讯，实施实时监控和在线修改程序。AB矢量变频器接收给定信号后，根据模拟信号的大小和正负来使得变频调速驱动电机运转的快慢和方向。
2.1粗轧压下矢量控制调速系统工作时，通过操作台转换开关可实现操作侧单动、传动侧单动和联动三种运行方式的选择。
（1）选择“联动”模式时，即可实现主、从同步运行。该模式下，操作侧为主动运行，即速度模式运行。传动侧为从动运行模式，即转矩运行模式。实现操作侧压下电机和传动侧压下电机的同步运行，离合器处于失电状态，操作与传动侧电机同轴相连。
（2）选择“操作侧单动”模式时，离合器得电，操作侧电机为主动运行，即速度模式运行。此时，封锁传动侧变频系统，传动侧电机不动作。
（3）选择“传动侧单动”模式运行时，离合器得电，传动侧电机为主动运行，即速度模式运行。此时，封锁操作侧变频系统，操作侧电机不动作。
这样两种“操作侧和传动侧单动”运行模式，可以实现对操作侧丝杠和传动侧丝杠的单独调整，快速补偿在轧制过程中，机械设备磨损间隙带来的操作侧和传动侧辊缝值的偏差，从而满足轧钢工艺对辊缝值调节的要求。
2.2压下矢量变频器的原理及其参数优化
根据设计要求，我们对1336 IMPAC 变频器的控制板端子设计接线入下：
（1）操作侧变频器端子接线说明
TB10、TB11接线端子说明：
TB3接线端子说明：
（2）传动侧变频器端子接线说明
传动TB10、TB11接线端子说明：
传动TB3接线端子说明：
以上端子设计，为实现操作侧和传动侧压下电机的主从控制奠定硬件基础工作，同时也为变频器参数的设置提供依据。
3.技术应用过程的具体难题和技术攻关详解
3.1粗轧压下矢量变频技术应用中的技术难题及其解决方案
3.1.1粗轧矢量变频系统带电机负荷调试初期暴露的问题：
3.1.1.1问题小结：
（1）.压下电机启动时，给定小了，反应较慢，电机出现嗡嗡响声但是起动困难，来回转动;
（2）.大给定起动时，惯性很大，不易控制，致使操作工无法达到预期的辊缝值，需要进行多次的反复调整，才能达到目标辊缝值，严重影响生产节奏。
3.1.1.2.问题解决方案
根据以上问题小结中（1）、（2）现象的分析，我们查阅1336IMPAC说明书资料发现为了更加容易起动，该矢量变频器内部有磁通预置功能，即FLUX UP功能。
（1）在参数中设置P184=19参数表示在1336-L9控制板上TB3的第27号端子高电位时，矢量控制系统将启用FLUX UP功能，该功能的使用将为电机增加一个维持启动电流，加快启动速度。
（2）将P013参数的第“8”位由“0”改为“1”，启用“fast flux up”功能。
（3）在FB30压下程序包中进行对TB3的27号端子进行编写程序，实现当压下模拟量主令处于零位时延时10秒维持27号端子为高电平，启用“fast flux up ”功能。在这10秒内有大约120A的维持电流在变频电机内部。
（4）对电流限幅值进行了降低，由220%改为180%。
3.1.1.3.改进后的应用效果
（1）Fast flux up功能的使用，目的就是为了当主令回零时，在10秒内再次起动时候，有维持电流，增加了起动力矩，达到快速起动效果。当投入该功能后针对“问题小结”中的（1）、（2）问题马上得到了解决，操作工反映起动速度快了。
（2）由于降低了电流限幅，因此转动惯性也小了。
综合效果就是操作工既能够快速起动压下电机，又能够准确地停在目标辊缝值上。
3.1.2粗轧矢量变频系统带负荷生产初期暴露的问题：
3.1.2.1问题小结：
（1）操作侧压下电机温度始终比传动侧压下电机高大约15度～35度左右。即传动侧压下电机温度测量为35度左右时，操作侧电机温度在60度左右，最高可达到70度。
（2）出现操作侧电机本体动力接线柱过热，有次痕，进行临时处理。
（3）操作侧电机烧毁一台，电机绕组次。
3.1.2.2.问题分析
根据问题小结中的（1）、（2）、（3）现象的分析，可以判定操作侧的负荷在实际生产中，始终大于传动侧电机。我们进行原因分析如下：
（1）生产过程为联动运行模式，即操作侧为主动、速度运行模式，传动侧为从动、转矩运行模式。传动侧从动、转矩运行模式下的转矩给定，是来自操作侧的TB10中15、16号端子模拟信号，通过硬件控制线路连接的。
那么，同一个给定大小传到操作侧后再由操作侧通过硬件线路连接传送到传动侧，那么传动侧的给定大小必定会有个滞后，同时刻操作侧给定信号与传动侧给定值必定不一致，传动滞后于操作侧系统，即称为操作侧的一个负载。
（2）矢量变频器控制中运用了AB公司IMPAC变频器具备的FLUX UP功能，使得主令回零后仍然有120A电流在电机内，会增加电机的发热量。
3.1.2.3.问题解决方案
（1）运用HIOKI8841多通道示波器，对传动侧和操作侧变频器TB10端子的18、19号端子电机电流值的波形进行监测。发现电机电流大小差异很大，幅值不一样，波形也不一样。
（2）调出传动侧AN IN 2 SCAL 参数对来自操作侧变频器的转据给定值偏值系数进行修正，由2开始增加，到2.5、2.8、3等，观察波形开始发生变化，传动侧跟踪操作侧运行效果改善，可是还是不一致。
（3）继续调整，将AN IN 2 SCAL系数由3上升到3.456后传动侧跟随操作侧电流变化非常好了。
3.1.2.4.改进后的应用效果
（1）操作侧和传动侧电机输出电流波形由差异较大，变为几乎相当。
操作侧和传动侧波形比较示意图如下：
参数优化前的操作侧和传动侧的电流波形：
从以上示波器，双通道测试波形数据来看，操作侧压下电机电流（黄色）要比传动侧压下电机电流（绿色）的最大值高于311A左右在这样的运行电流下进行长期生产，电机的本体温度自然会产生很大的差异。
参数优化后的操作侧和传动侧的电流波形：
从以上示波器，双通道测试波形数据来看，操作侧压下电机电流（黄色）与传动侧压下电机电流（绿色）相比较，几乎相当。跟随行很好，实现了很好的负荷平衡效果。
（2）操作侧变频电机在10小时运行过程中温度由70左右，逐步下降到了36度左右，与传动侧的35度几乎一样。
综合效果就是操作工既能够快速起动压下电机，又能够准确地停在目标辊缝值上，由改进前的粗轧轧制一块钢需要76秒，变为改进后的54秒，大大加快的生产节奏。为我厂“三改四”工程的快速达产达效起到了关键的一步。
4.经济效益分析及其结束语
矢量变频技术在粗轧压下系统中的成功应用，大型直流电机的交流化进程，树立了信心，同时也积累了很多的技术应用中的实践经验，为进一步推广矢量变频技术在工业生产中的应用树立了应用范例。该技术的应用，实现了粗轧压下电机系统的长期安全稳定运行，提高了生产节奏，节省了备件费用，减少了对电机本体的维护量，降低了维护劳动强度，为总公司创造了巨大的经济效益。
