1、增加水箱间夹送辊系统设计本文档格式为WORD, 感谢你的阅读。摘 要：三安钢铁轧钢厂高速棒材车间主轧线上在三号和四号水箱之间增加水箱夹送辊，其作用是：高速棒材车间是主要生产小材为主，为了降低由于轧钢过程中轧线水箱水阻而引起的堆钢故障率，并且完全满足了穿水工艺的需求。由于轧线上精轧机出口到HSD高速上钢区域的倍尺剪前夹送辊距离比较远，之间还布置着2#5#冷却水箱，当轧钢过程中，由于为了满足轧钢工艺要求穿水量比较大，当钢进入到4#水箱中因穿水冲击力大造成钢大幅度抖动而碰到导槽堆钢，为降低水箱水阻而引起的堆钢故障率，工艺提出要求在三号和四号水箱间增加水箱夹送辊控制。为此，在增加水箱夹送辊电气传动控制
2、上提出以下特殊要求：（1）控制模式：夹头模式、全夹模式、碎断夹紧模式、常夹模式；（2）速度超调量调节控制；（3）力矩限幅；（4）故障处理。 关键词：S120变频器 选型计算 无速度反馈的矢量控制 逻辑控制 TB47 A 1672-3791（2014）07（c）-0047-05 1 增加水箱间夹送辊系统设计方案概述 1.1 水箱间夹送辊的逻辑控制功能 为了满足轧钢生产工艺的要求，实现了自动和机旁手动控制两种方式，自动控制主流程见图1，以下为需实现逻辑控制功能。 1.1.1 夹送辊控制模式 （1）夹头模式：当红钢到达精轧机后热检时，对红钢进行跟踪，当跟踪距离大于HMI设定的水箱间夹送辊夹紧延迟距离
3、后，水箱间夹送辊夹紧。当倍尺剪前夹送辊夹紧后，对红钢进行跟踪，当跟踪距离大于HMI设定的水箱间夹送辊打开延迟距离后，水箱间夹送辊打开。（2）全夹模式：当红钢到达精轧机后热检时，对红钢进行跟踪，当跟踪距离大于HMI设定的3#水箱后夹送辊夹紧延迟距离后，水箱间夹送辊夹紧。当钢尾离开3#飞剪前热检时，对钢尾进行跟踪，当跟踪距离大于HMI设定的水箱间夹送辊打开延迟距离后，水箱间夹送辊打开。（3）碎断夹紧模式：当下游碎断剪碎断时，夹送辊夹紧，碎断结束后，夹送辊打开。（4）常夹模式模式：选择常夹模式时，夹送辊在自动状态时夹送辊一直处于夹紧状态。 1.1.2 速度超调量 （1）当夹送辊打开时（1+附加超调量
4、+夹头超调量）。（2）当夹送辊夹紧时（1+附加超调量）。（3）当钢尾部离开距离大于尾部滞后设定距离时夹送辊夹紧时（1+附加超调量+尾部滞后率）；尾部滞后率正常情况下为负值。设定尾部滞后率，主要是尾钢速度会偏快，造成尾钢振动比较严重，附加了滞后率，可以使稍微降低尾钢的速度，是钢比较稳定。 1.1.3 力矩限幅 （1）夹头和碎断夹尾模式不对力矩进行限幅。（2）全夹模式下，当3#水箱后夹送辊开始夹紧时，对力矩不进行限幅，当倍尺剪前夹送辊夹紧后，按HMI设定力矩限幅对力矩进行限幅。 1.1.4 故障处理 （1）当夹送辊夹紧时，如果夹送辊发生故障，进行碎断同时不允许自动出钢。（2）当夹送辊打开时，如果夹
5、送辊发生故障，不进行碎断也不允许自动出钢。 1.2 水箱间夹送辊的电气设计方案 水箱夹送辊驱动是由1台交流异步电动机拖动，通过减速机万象接轴硬联接的，来带动辊环高速运行。为了满足工艺的控制要求进行了以下的设计方案（电气系统如图2和图3所示）。 （1）变频器传动系统为无速度闭环的转速控制系统。（2）夹送辊的逻辑功能和传动的合分闸的逻辑控制由PLC系统完成。（3）传动通过CU310 DP控制单元与PLC之间的通讯采用PROFIBUS-DP通讯。（4）CU310DP是S120单轴交流驱动器的控制单元，通过PM-IF接口插到功率模块上，通过Drive-CLIQ与功率模块相连接，实现单轴的运动控制功能。
6、 2 变频传动系统选型与组态 2.1 本变频传动系统从传动控制功能上分析有以下特点 （1）变频器要求能控制三相异步电动机，实现矢量控制；（2）适用于单轴的AC/AC变频器；（3）能实现快速制动。 根据以上特点分析，为了和轧线上其他传动设备选择SIEMENS SINAMICS S120系列的一致，备件的通用性，本项目采用Sinamics S120单轴控制的AC/AC变频器（通常又称为Sinamics S120单轴交流驱动器，其结构形式为电源模块和电机模块集在一起）中的模块式功率模块PM340系列变频器进行功能组态，可以实现很好的速度控制，并且过载能力强。 2.2 选型计算 （1）变频器的容量必须
7、大于负载所需求的输出功率，即：PkVA =73.45kVA；式中k为过载系数取1.1，由于所选择的变频器过载能力很强；P为负载要求的电动机轴输出功率，kW；为电动机效率；cos为电动机的功率因数；查手册选6SL3210-1SE31-5UA0，变频器额定功率=75kW，额定输出电流=145（A）；在变频器容量选定后，还应做电流验证，即： ICNkIM， 1451.1101.5=111.65（A）；式中k为电流波形修正系数（PWM调制方式时取1.051.1）；ICN为变频器额定输出电流；IM为工频电源时的电动机额定电流。 （2）制动单元和制动电阻选型计算。 本拖动系统夹送辊由高速到跟随轧线线速度夹
8、钢时，异步电动机将处于再生发电状态。由于功率模块PM340的整流部分为二极管，能量不能回馈电网，所以需要采用能耗制动方式，能耗制动由制动单元和制动电阻构成。变频器设置了制动单元和制动电阻后，其动力制动能力取决于制动电阻的允许功率。因此，计算再生功率P时，必须满足PP（P为制动电阻的允许功率）。下面详细叙述设置制动电阻后，如何计算制动电阻的再生功率P和制动电阻值R。 计算再生能量W计算。 首先异步电动机作为惯性运动物体，由惯性运动物体动能以下计算公式可以算出电机运动的运动能量。 W=Gn 当速度从n降到n时释放出的能量为：W=G（n- n）；式中G为电机的运动惯量（kgm）。 然而再生能量是由机
9、械系统的动能转化而来，所以又可以用以下表达式表达再生能量： W=W+W-W-W；W=j 为机械系统的动能；W=L为存储在电机电感中的电磁能；W= 为机械阻力所消耗的等效电能，Mf（t）为机械阻力矩函数，为电机角速度函数；W为其他的损耗； 假定电感中所存储的能量与机械阻力能和各种损耗相抵消，即机械系统的动能都转化为再生能量回馈变频器直流侧，则有以下再生能量计算公式： W= W= Gn=561.7（kJ） 计算再生功率P。 P=56.17（kW）；式中P为制动期间电机产生的有效再生功率，W；W为机构急减速及下降时的再生能量，J；t为制动周期时间，s。 制动电阻R的计算。 在再生回馈制动中，制动电阻
10、R的近似计算：R=8.4。 在选择合适的制动电阻后，还必须验证以下下列条件：即：P P。 查手册选6SL3210-1SE31-5UA0，变频器额定功率=75kW，等效电阻选择1个8.2的等效制动电阻。等效制动功率P=80kW，验证以上公式即：PP，56.17kW80kW，满足条件。 2.3 控制方式组态 2.3.1 矢量控制功能组态 （1）采用无速度反馈闭环的矢量控制模型按照传统交流变频控制思路，为了满足比较高的调速性能，主电机必须配置测速编码器。实践中，对于水箱夹送辊只要建立合适电机校零参数，采用无速度反馈的矢量控制，也能满足电机的调速性能，从图6可以分析采用无编码器速度反馈的矢量控制的速度
11、挺稳定的。由于编码器是连接在夹送辊电机转轴上，轴承温度高，编码器的使用寿命严重缩短，因此水箱夹送辊电机传动改为无速度反馈的矢量控制，可以减少因编码器故障的设备故障率和减少备件的费用。 （2）采用CU310DP控制单元 变频器由CU310 DP控制单元通过PROFIBUS总线把驱动运行状态送到上位PLC，夹送辊与主轧线的联锁控制由上位PLC完成，再由PLC通过PROFIBUS总线将控制字送到CU310 DP控制单元，CU310 DP控制单元通过Drive-CLIQ与功率模块相连接进行控制，从而实现运动控制功能。通过调试软件STARTER对驱动进行配置组态，系统组态如图4对各个环节进行配置，如图5
12、对速度环节的闭环控制。 2.3.2 设备配置主要参数如表1 3 驱动功能的调试 （1）本系统主传动采用速度控制，参数设置按S120传动标准报文结构1为基础进行扩展设置。 （2）采用STARTER调试软件调试，用STARTER中的“control panel”调试控制面板，对夹送辊进行启停、可以调速运行控制。并对驱动器进行测试及优化，通过STARTER中的“Device trace”波形跟踪，观察转速、电流、转矩等特性。 4 结语 本项目采用SinamicsS120 AC/AC单轴控制驱动器功率模块PM340是在西门子公司推出的新一代交流驱动产品集整流和逆变于一体的新型驱动器，可利用其先进的现代
13、交流变频调速技术对可变频的异步电动机的电力拖动系统进行技术设计，特别适用于单轴的速度和定位控制。本变频器内置制动单元，通过外接制动电阻实现电机的快速制动。由于变频系统具有限流的功能，有内置电源滤波器，功率因数高，降低了电机启动时对电网的冲击电流，缓解了用电设备间的相互影响，电缆载流能力大大提高。如过转矩、过电流保护等，还有本变频器集成了安全功能“安全扭矩停车”，使整个电控系统的可靠性、安全性得到保证。可调转矩控制，通过使用PLC、变频器控制后，实现精确控制。 参考文献 1 姚志松.电动机节能方法与PLC变频器应用实例M.北京：中国电力出版社，2010，3. 2 顾绳谷.电机及拖动基础M.北京：
14、机械工业出版社，2007. 文档资料：增加水箱间夹送辊系统设计 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载阅读相关文档:西非某大型红土型铝土矿环境地质调查 新疆塔乌尔别克金矿地质特征浅析 民用飞机前轮转弯系统失控监视的设计考虑 邻甲酚醛环氧树脂的合成及其氯含量的测定 垂直剪切式滤饼破碎机在洗煤厂的应用 塔河67区奥陶系缝洞单元单井堵水效果预测 综采工作面刀把式开采上下小面对接技术应用 注射压缩成型的国内研究现状 轧钢生产与轧钢机械分析 影响发动机寿命的主要原因分析 一种新型炼钢转炉烟气除尘系统的探究 现代汽车故障诊断技术及应用探讨 图像配准技术进展研究 提高煤矿测量工作质量的措施探究 塔式起重机的维修及保养方法研究 数控车床操作中的撞车原因及对策分析 如何对施工现场的塔式起重机最新最全【学术论文】【总结报告】 【演讲致辞】【领导讲话】 【心得体会】 【党建材料】 【常用范文】【分析报告】 【应用文档】 免费阅读下载 *本文收集于因特网，所有权为原作者所有。若侵犯了您的权益，请留言。我将尽快处理，多谢。*
