可逆軋鋼機(jī)調(diào)速控制

可逆軋鋼機(jī)調(diào)速控制什么是軋鋼機(jī)？軋鋼機(jī)是實(shí)現(xiàn)金屬軋制過程的設(shè)備。泛指完成軋材生產(chǎn)全過程的裝備﹐包括有主要設(shè)備﹑輔助設(shè)備﹑起重運(yùn)輸設(shè)備和附屬設(shè)備等。但一般所說的軋鋼機(jī)往往僅指主要設(shè)備。軋鋼機(jī)的發(fā)展1據(jù)說在14世紀(jì)歐洲就有軋機(jī)﹐但有記載的是1480年意大利人達(dá)'芬奇(LeonardodaVinci)設(shè)計(jì)出軋機(jī)的草圖。1553年法國人布律列爾(Brulier)軋制出金和銀板材﹐用以制造錢幣。此后在西班牙﹑比利時(shí)和英國相繼出現(xiàn)軋機(jī)。為1728年英國設(shè)計(jì)的生產(chǎn)圓棒材用的軋機(jī)。英國于1766年有了串行式小型軋機(jī)﹐19世紀(jì)中葉﹐第一臺(tái)可逆式板材軋機(jī)在英國投產(chǎn)﹐并軋出了船用鐵板。1848年德國發(fā)明了萬能式軋機(jī)﹐1853年美國開始用三輥式的型材軋機(jī)﹐并用蒸汽機(jī)傳動(dòng)的升降臺(tái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。接著美國出現(xiàn)了勞特式軋機(jī)。1859年建造了第一臺(tái)連軋機(jī)。萬能式型材軋機(jī)是在1872年出現(xiàn)的﹔20世紀(jì)初制成半連續(xù)式帶鋼軋機(jī)﹐由兩架三輥粗軋機(jī)和五架四輥精軋機(jī)組成。

軋鋼機(jī)的發(fā)展2中國于1871年在福州船政局所屬拉鐵廠(軋鋼廠)開始用軋機(jī)﹔軋制厚15mm以下的鐵板﹐6～120mm的方﹑圓鋼。1890年漢冶萍公司漢陽鐵廠裝有蒸汽機(jī)拖動(dòng)的橫列雙機(jī)架2450mm二輥中板軋機(jī)和蒸汽機(jī)拖動(dòng)的三機(jī)架橫列二輥式軌梁軋機(jī)以及300～350mm小型軋機(jī)。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展﹐現(xiàn)已有多種類型軋機(jī)。軋機(jī)的主要設(shè)備有工作機(jī)座和傳動(dòng)裝置

現(xiàn)代軋機(jī)發(fā)展的趨向現(xiàn)代軋機(jī)發(fā)展的趨向是連續(xù)化﹑自動(dòng)化﹑專業(yè)化﹐產(chǎn)品質(zhì)量高﹐消耗低。過程控制及測試手段越來越完善品種不斷擴(kuò)大主題：軋鋼機(jī)的調(diào)速方案選擇？方案1:大型軋機(jī)，同步電機(jī)，交交變頻，調(diào)速系統(tǒng)方案2：小型軋機(jī)PLC控制方案選擇？直流or交流計(jì)算機(jī)控制原理圖原理1.轉(zhuǎn)速檢測2.電流和電壓檢測

（1）主電路（２）轉(zhuǎn)速外環(huán)（３）電流內(nèi)環(huán)（４）泵升限制（５）故障綜合（6）微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)其他外圍設(shè)備采用計(jì)算機(jī)控制電力傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)越性在于：。（2）可采用各種控制策略?？勺儏?shù)PID和PI控制；自適應(yīng)控制；模糊控制；滑?？刂疲粡?fù)合控制。（1）可顯著提高系統(tǒng)性能。采用數(shù)字給定、數(shù)字控制和數(shù)字檢測，系統(tǒng)精度大大提高；可根據(jù)控制對象的變化，方便地改變控制器參數(shù)，以提高系統(tǒng)抗干擾能力（3）可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控功能。狀態(tài)檢測；數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)與顯示；越限報(bào)警；打印報(bào)表等。軋線自動(dòng)化方案

本套全連續(xù)高速線材軋機(jī)自動(dòng)化和調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的總體技術(shù)方案是以高性能工業(yè)微機(jī)、可編程序控制器(PLC)及全數(shù)字交、直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)為核心,構(gòu)成全分布式網(wǎng)絡(luò)，具有20世紀(jì)先進(jìn)水平的現(xiàn)代化控制系統(tǒng)。

整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)由二級(jí)控制系統(tǒng)和三層通訊網(wǎng)絡(luò)、全數(shù)字直流和交流傳動(dòng)調(diào)速控制器組成．

一般人們提高的軋鋼機(jī)主要為熱軋機(jī)，國內(nèi)冷軋行業(yè)還不是很完善，最近有一家公司生產(chǎn)了小高寬的先進(jìn)冷軋系統(tǒng)，但目前技術(shù)還不成熟，國內(nèi)人們對冷軋的了解程度還不夠，該冷軋機(jī)還沒有得到很好的推廣。

案例---安陽鋼鐵公司高速線材生產(chǎn)線安陽鋼鐵公司高速線材生產(chǎn)線安陽鋼鐵公司高速線材生產(chǎn)線是99年經(jīng)河南省經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)，于2001年8月份投產(chǎn)的一條高水平的線材生產(chǎn)線。這套軋機(jī)裝備水平和自動(dòng)化程度很高，具有90年后期國際水平，引進(jìn)了美國90年代后期最新型線材軋機(jī)，采用了8+4精軋機(jī)和減定徑機(jī)方案，并采用了優(yōu)質(zhì)高效的步進(jìn)梁式加熱爐，全線控冷控軋，為獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的線材盤卷，軋機(jī)采用了一整套先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，全線生產(chǎn)過程和操作監(jiān)控均由計(jì)算機(jī)控制實(shí)施。它的主要控制特點(diǎn):(1)網(wǎng)絡(luò)化快速通訊;

(2)系統(tǒng)響應(yīng)速度快;

(3)傳動(dòng)設(shè)備動(dòng)態(tài)、靜態(tài)精度高;

(4)軋件跟蹤、定位準(zhǔn)確;

(5)軟件編制可靠性高等。

交交變頻調(diào)速軋鋼機(jī)1.1研究背景大型軋鋼機(jī)主傳動(dòng)要求電氣傳動(dòng)系統(tǒng)具有很高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和相當(dāng)高過載能力。這一領(lǐng)域長期以來一直被直流電動(dòng)機(jī)所壟斷，由于直流電動(dòng)機(jī)存在換向問題，使其在提高單機(jī)大容量、提高過載能力、降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及簡化維護(hù)等方面受到了限制，制約了軋鋼機(jī)向大型化、高速化方面發(fā)展。交流變頻調(diào)速不僅具有直流傳動(dòng)同樣優(yōu)越的調(diào)速性能，還有單機(jī)不受限制，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，維護(hù)簡單化，節(jié)約能源等許多優(yōu)于直流傳動(dòng)的特點(diǎn)。該技術(shù)一出現(xiàn)就受到國內(nèi)外鋼鐵工業(yè)和電氣傳動(dòng)學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。90年代以后，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論的迅速發(fā)展，世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家都投入大量人力、物力對交流變頻軋鋼機(jī)主傳動(dòng)進(jìn)行研究。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

到目前，在世界上已有百臺(tái)交流傳動(dòng)軋機(jī)投人工業(yè)應(yīng)用，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家新建2000KW以上的初軋機(jī)、中板軋機(jī)以及熱、冷連軋機(jī)，無一例外地全部采用交流變頻調(diào)速。在大功率傳動(dòng)領(lǐng)域已出現(xiàn)交流調(diào)速傳動(dòng)取代直流傳動(dòng)的趨勢。交交變頻調(diào)速對于大容量低速運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，如軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)是一種較為理想的傳動(dòng)方式，取代傳統(tǒng)的直流調(diào)速將產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。因此國內(nèi)外的大容量調(diào)速傳動(dòng)中已陸續(xù)采用并推廣這一技術(shù)。由于該系統(tǒng)復(fù)雜，裝備容量大，涉及到電力半導(dǎo)體變流技術(shù)，自動(dòng)控制理論和電機(jī)學(xué)三個(gè)不同的學(xué)科領(lǐng)域，國內(nèi)外高校的理論研究與實(shí)驗(yàn)很少涉足于這一課題，長期以來，該技術(shù)只被少數(shù)幾個(gè)大公司(如西門子、東芝、GE等)所掌握，大容量交流調(diào)速傳動(dòng)裝備只能依賴進(jìn)口。國內(nèi)現(xiàn)狀從上世紀(jì)九十年代初，國家重大裝備技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目及原冶金部，機(jī)械部把大功率交交變頻調(diào)速列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院在國家計(jì)委，科委，經(jīng)貿(mào)委的支持下，1993年研制了我國第一套2500KW交交變頻同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，成功應(yīng)用于包鋼軌梁軋機(jī)。在此基礎(chǔ)上，課題組又連續(xù)攻克5000KW大功率，可逆?zhèn)鲃?dòng)，數(shù)字控制，雙機(jī)拖動(dòng)等技術(shù)難關(guān)，在天津，重鋼，武鋼的中板軋機(jī)傳動(dòng)上應(yīng)用成功，樹立了大功率交交變頻調(diào)速系統(tǒng)國產(chǎn)化的樣板。國內(nèi)現(xiàn)狀隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的迅速發(fā)展，在大型軋鋼主傳動(dòng)領(lǐng)域出現(xiàn)交流調(diào)速取代直流傳動(dòng)的趨勢。但是，熱連軋機(jī)及礦井提升機(jī)等大型機(jī)械裝備傳動(dòng)的技術(shù)性能要求高，裝備規(guī)模大，高可靠性，在國際上只有少數(shù)幾家知名電氣公司可以承接該項(xiàng)目，我國熱連軋機(jī)及礦井提升機(jī)等大型機(jī)械傳動(dòng)裝備一直依賴于進(jìn)口，盡管近年來出現(xiàn)了GTO、IGCT交直交變頻調(diào)速，對于大容量低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軋鋼機(jī)，交交變頻調(diào)速仍占主流位置。以熱連軋機(jī)主傳動(dòng)為例，我國已投產(chǎn)的17套寬帶鋼熱連軋機(jī)中直流傳動(dòng)4套，GTO、IGCT等交直交變頻6套，交交變頻調(diào)速7套。而近期在建的14套寬帶鋼熱連軋機(jī)中直流傳動(dòng)2套，交直交變頻2套，交交變頻調(diào)速8套，占絕對多數(shù)。交交變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)難度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是大型熱連軋機(jī)主傳動(dòng)的技術(shù)要求高，裝備規(guī)模大，在國際上一直是難以攀登的臺(tái)階。為此，國家把大型寬帶鋼熱連軋機(jī)主傳動(dòng)裝備國產(chǎn)化列入“九五”國家重大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目。國家要求大功率交流調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)盡快產(chǎn)業(yè)化，以改變大型工業(yè)機(jī)械傳動(dòng)裝備長期依賴于進(jìn)口的局面。同時(shí)，為解決大功率交流調(diào)速系統(tǒng)攻關(guān)中的技術(shù)難點(diǎn)，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)下達(dá)了“大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究”項(xiàng)目。案例出發(fā)主要內(nèi)容根據(jù)中板廠提供的產(chǎn)品大綱，中板廠年生產(chǎn)能力90萬噸計(jì)算，針對軋鋼廠提供的生產(chǎn)工藝技術(shù)要求，通過計(jì)算完成交交變頻調(diào)速系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及選型設(shè)計(jì)。本文根據(jù)交交變頻器，同步電機(jī)磁場定向控制理論以及結(jié)合粗軋機(jī)改造工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)交交變頻同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)理論與方法，包括:交交變頻器工程設(shè)計(jì)理論與方法，完