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摘 要 :本文主要针对重钢集团股份公司热轧厂轧机交交变频和SIMADYN D电控系统进行分析,重点叙述轧机交交变频系统非正常停车的分析处理和改造.

关 键 词 :交交变频 SIMADYN D 分析与改造

中图分类号:TM921 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)12-0215-02

Cycloconverter and SIMADYN D analysis and transformation

Huang Chao Bin

Headquarters Move Relocation of Chon

关于交交变频和SIMADYND系统与改造的开题报告范文
控制系统类论文范文数据库
gqing Iron & Steel Group

Abstract:This paper mainly analysis the electric of AC-AC frequency conversion vector control system and SIMADYN D of the Chongqing Iron and Steel Co.Ltd Hot rolling Factory roughing mill junction the SIMADYN D electrically controlled system to carry on the analysis, the key narration junction hands over the rolling mill frequency conversion system unusual parking fault analysis processing and transformation.

Keywords:Cycloconverter SIMADYN D analysis transformation

1.前言

热轧板带项目,是重钢环保搬迁工程的一个主流程项目.是重钢做大做强;实现产品结构调整,建设西部板带精品基地的一个重要“抓手”.对重钢而言,热连轧是一种全新的技术;一项全新的工程;一个全新的领域.热轧项目的自动化程度特别高,我们绝对不要陶醉于对交交变频技术的点滴了解,要潜心于电气知识的和现场的钻研.主传动是维护工作的重中之重.因此,交交变频SIMADYN D系统的分析和改造,对降低设备的备件成本,特别是降低故障率确保生产顺行;都具有十分重要的意义.

交交变频和SIMADYND系统与改造参考属性评定
有关论文范文主题研究: 关于控制系统的文章 大学生适用: 学院学士论文、硕士学位论文
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2.交交变频系统

2.1 定义

交一交变频的定义:是不通过中间直流环节而把电网频率的交流电直接变换成不同频率的交流电的变流电路,交一交变频电路也叫周波变流器(cyclo converter).

2.2 交交变频电路的原理

三相交-交变频器:由三个单相交-交变频器组成,其三相输出方式为y连接.鉴于由于单相变频器一组桥的可控硅的触发控制信号是交流形式的电信号, 对应变频器输出电压也是交流形式的,由于其正、反两组桥输出的正、负半周波形组合成完整的交流电.本系统的三相交-交变频器包含三套输出电压为电角度彼此相差120°的单相交-交变频器.三相交-交变频器由SIMADYN D相电流处理器板来控制,该控制板包含了三相电流控制、以及电压前馈控制以及三相触发脉冲控制和输出等.触发脉冲为双脉冲形式,这样就保证了每个桥中的两个可控硅同时导通,以及每个控制和输出等部分.触发脉冲为双脉冲形式,进而保证了每个桥中的两个可控硅同时导通,每个控制和输出等部分.触发脉冲为双脉冲,从而保证了每个桥中的两个可控硅同时导通,每个控制和输出等部分.触发脉冲为双脉冲形式,只是保证了每个桥中的两个可控硅同时导通,每个电脉冲宽度大小为36°,保证了两组桥中的可控硅的同步导通,而每个脉冲由一系列窄脉冲列组成,其中脉冲列里的脉冲频率为7khz,这样就可以提高系统抗干扰能力.鉴于每组桥的脉冲周期为60°,并且按1、2、3、4、5、6的顺序来循环触发导通的可控硅.因为三相交-交变频器输出为y连接方式,系统要想构成回路形成电流进行正常工作,变频器必须有两组桥中的四个可控硅同时有触发脉冲(即电机两相绕组通电)或三组桥中的六个可控硅同时有触发脉冲(即电机三相绕组通电).相电流控制板还有电压前馈控制方式,电压前馈控制的目标是:将电压源特性的交-交变频器改造成具有电流源型式的变频器,最后实现变频器输出电流跟踪的快速性,才能达到快速控制电机.变频器中的可控硅必须依靠正向电压和触发脉冲导通,关断则通过电源交流电压的自然换相得以实现.鉴于变频器中的正反两组可控硅桥是采用无环流反并联连接的,无环流换相逻辑切换是由由相电流控制板控制,而“零电流”信号也是由可控快速无环流控制方案,无环流换相逻辑切换由相电流控制板控制,而“零电流”信号被可控硅断态电压检测模块检测出.系统采用快速无环流控制后,这里的电流死区时间可以达到0.8ms左右,于是电流过零较平滑,从而减少输出电流的谐波和电机的转矩脉动,最终满足高性能交-交变频器的要求.


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2.3 供配电部分

同步电机A,B,C三相对应交交变频器的三台电网自然换流可逆的三相桥式变流器,鉴于三相交交变频器采用逻辑无环流、其特点是三相有中点方式,电机三相连接形式为星接,变频器星点与电机星点独立.主传动的转子(励磁)回路包括断路器HVR、输出侧接触器MCB、励磁整流器Con等进线电抗器L.主传动的定子回路包括整流变压器T、交流同步电机SM、高压断路器HVS、三相交一交变频器Cyc.给电机供电的两台主整流变压器接法一台为D/D接法、一台为D/U接法.并且互相错开30°,其目的是减少供电高次谐波.

3.全数字SIMADYN D控制系统

3.1 控制原理

全数字矢量控制主传动调速系统包含、整流变压器、高压供电设备、交交变频整流柜、同步电动机等.

同步电机的矢量控制、电机的启停控制和电机保护由SIMADYN D控制来实现,通讯网将SIMADYN D设备及上位机有机地连接起来,目标是实现本地现场数据采集和故障显示、诊断、综合控制、集中管理.与同步电机同轴相联的光电编码器检测出电机的转子位置信号Cosλ和Sinλ之后,将信号交给转子模型单元计算出负载角Cosδ和Sinδ、励磁电流给定值Ifd等重要数据.负载角δ和转子位置角λ相加就可得磁场定向旋转角度Φ.由电机运行的实际反馈值及系统设定值,便可计算出给定激磁分量IT*,电压的转矩分量UM*和激磁分量UT*电流的转矩分量IM*,通过矢量变换公式进行旋转变换和2/3变换之后,最终形成三相定子电流给定值Ia*、Ib*、Ic*,将这些值送入带电流断续自适应调节,电压前馈控制的电流调节系统.定子电流由磁场定向控制系统分解为电流的转矩分量IM和激磁分量IT两个独立的直流分量,这样就与直流调速相同,速度调节器决定转矩分量设定值,电机功率因数COSφ及电流模型计算出激磁分量设定值.


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3.2 硬件系统

(1)机箱:是全数字SIMADYN D的硬件的基础部件,它提供24个槽位用于插装标准模板并提供两个内部通讯总线.同时实现硬件模板之间的内部通讯以及与外部设备通讯.(2)各个模块:通讯板:选用CS7作为通用通讯模块,其上配置不同通讯子板完成不同通讯功能.软件存储子板:选用MS5存储器.P1_PM6:通用处理器模板,用于速度控制.P2_PM6:通用处理器模板,用于矢量运算.PM6模板执行速度控制及工艺运算、矢量变换控制运算;EP22执行三相电流调节运算;PM6+ITDC模板执行转子激磁电流调节运算.EP22:特殊处理器模板,专门用于定子电流调节.P3_PM6:通用处理器模板,用于励磁电流控制及辑控制和保护功能.输入输出模板:选配EA12用于模拟量的输出EB11用于数字量的输入输出通讯缓冲板:选MM4通讯缓冲板的作用是支持L及C两种系统总线.(3)SIMADYN D提供三块PM6处理器模板和专用的电流调节处理器模板EP22,实现如下功能:P1_PM6:通用处理器模板,用于速度控制.P2_PM6:处理器模板作用是矢量运算.EP22:特殊处理器模板作用是用于定子三相电流调节.P3_PM6:通用处理器模板作用是于励磁电流控制,同时完成逻辑控制和保护功能.(4)输入输出模板:输入、输出模板用于过程信号及监测信号的输入或输出.输入输出板包含IT42、ITDC、EA12、EB11、IT41等属于高速计数模板.(5)通讯缓冲板:通讯缓冲板支持各处理器板通过内部总线进行数据传输,它是机箱内所有处理器板的通用数据存储器,帮助传输的数据被写入或读出该缓存.MM4通讯缓冲板支持L及C两种系统总线.(6)通讯板的配置:通讯子板SS4 功能是参与SIMADYN D与编程器的通讯.通讯子板SS4 +SS31执行SIMADYN D与OP面板的通讯.通讯子板SS52功能是完成SIMADYN D与DP网络的通讯功能,包括电机侧ET200、上级PLC系统、操作台ET200.(7)输入输出接口模块:输入输出接口模块是实现SIMADYN D与现场信号传输的信号匹配和电气信号的电气隔离,本系统选用了SB70、SB61、SU10、SU11,SU12,SA60、SE20.2、SE25等模拟量、数字量输入/输出接口模块,以及码盘脉冲、触发脉冲等专用接口模块.


4、交交变频与SIMADYN D系统的分析与改造

4.1 高压断路器无法合闸

分析:正常时传动开关接通连锁条件SUC1,SUC2,SUC3等信号全部为零.根据开关接通/断开信号或HMI查找故障原因.

改造方法:严格按照送电和断电程序:送电:(1)先要合上转子高压开关、同步变压器高压开关、隔离开关和MCC主传动辅助电源.再合辅助电源柜QC(操作电源)、QB(控制电源)→(2)合辅助电源柜其它开关,Q61(SD加热器)和Q75(电机加热器)不合→(3)合SD柜Q12、Q13(24V外部电源),合Q14、Q15(24V内部电源)→(4)合SD柜F51--F54,合F61--F63→(5)合SD柜Q16(同步电源) →(6)合SD柜Q11(SD机箱电源)→(7)起动电机风机→(8)合励磁开关→(9)发出定子开关合允许信号,转换到远程→(10)在高压室合定子高压开关.(注意:停电顺序与送电顺序相反.)

4.2 相电流过流产生的故障

分析:(1)触发脉冲有故障导致供电短路过流,(2)晶闸管被击穿导致系统短路导致过流,(3)电流反馈回路故障导致过流,(4)辊轴承卡死导致过流,(5)电流控制板EP22坏导致过流.

改造方法:更换晶闸管或EP22便可.

4.3 转矩电流超过限幅导致故障

分析:(1)轧机轧钢时高速咬钢导致过流;(2)出现死辊;(3)轧机轧钢时压下量过大导致电机堵转.

改造方法:调整轧钢工艺参数或检修更换死辊.

4.4 轧机主电机突然停转

分析:可能原因是(1)PLC程序逻辑出错或 PLC与SS52通讯故障.(2)各个合闸位是否正常.

改造方法:检查 PLC程序逻辑和通讯是否正常;或者检查主电机风机、变压器、高压开关柜、主电机机润滑、油膜轴承等是否正常.

4.5 功率柜的性能下降导致故障

分析:检查晶闸管模块的绝缘和漏电流:正常情况下晶闸管模块加1300 V DC电压时,漏电流小于100mA.

改造方法:更换晶闸管模块;定期进行晶闸管模块的绝缘和漏电测试;防止直通烧坏灭磁电阻.

4.6 轧机电机报转子接地故障

改造方法:将电机端和励磁柜两边的8根95MM电缆全部断开,用摇表测量绝缘,测出电阻有101兆欧,证明绝缘效果良好.若还报接地故障,改造办法就是将接地检测器更换,看还报接地故障.若还报接地故障,就将进入接地检测器的信号线拆除.屏蔽该错误信号使其不参与控制,重新转车,并注意观察运行状况.

4.7 零电流检测装置发生跳闸故障

分析:通过电压和触发脉冲有无判断晶闸管是否导通和是否达到零电流.

改造方法:(1)更换桥臂上的快熔;(2)更换零电流检测装置;(3)更换损坏的晶闸管模块.

4.8 SIMADYN D与TDC控制板发生故障

分析:检查SIMADYN D机架中的CPU的P1、P2、EP22、P4状态是否正常.

改造方法:根据SIMADYN D模板指示灯状态来判断故障,更换TDC一般就能解决问题.

5.结语

热连轧是对我们来讲是一种全新的技术,交交变频系统的经验也较少.结合该项目设计审查到安装调试;特别是巡检维护过程中的经验,对交交变频与SIMADYN D系统作分析、进行故障处理技术改造势在必行.目的是为生产保驾护航、节约设备成本.错误和不妥之处欢迎批评指正.

参考文献

[1]马小亮.《大功率交交变频调速及矢量控制技术》.北京:机械工业出版社,2004.

[2]陈伯时,陈敏逊编著.《交流调速系统》.北京:机械工业出版社,2004.

[3]《SIMADYN D系统手册》SIIEMENS ELWCTRICAL DRIVES LTD.1998.


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