FR—A240E變頻器在方坯連鑄機高效改造中的應(yīng)用

摘要；文中闡述了FR—A240E變頻器的特性及交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的構(gòu)成，并重點論述了加減速參數(shù)的設(shè)定和變頻器的抗干擾措施。 關(guān)鍵詞：特性 控制系統(tǒng) 參數(shù)設(shè)定 抗干擾 1.概述 高效連鑄機技術(shù)與傳統(tǒng)連鑄機相比,以其高拉速、高作業(yè)率、高質(zhì)量的優(yōu)勢，近幾年在國內(nèi)得以較快的發(fā)展。我國小方坯高效連鑄機改造是“九五”科研攻關(guān)課題，幾年的實踐總結(jié)出許多的成功經(jīng)驗。150方鑄坯的拉速以達到3.0m/min,而且鑄坯質(zhì)量也有大幅提高,萊鋼現(xiàn)有三臺小方坯連鑄機經(jīng)過考察論證,對2#小方坯連鑄機實施高效改造。在結(jié)晶器振動和拉矯機驅(qū)動動機的調(diào)速系統(tǒng)，由原設(shè)計的直流系統(tǒng)改造為交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。結(jié)合連鑄機結(jié)晶器振動和拉矯機的工藝特性，選用高性能、超低噪聲的FR—A240E變頻器。 2.FR—A240E變頻器特性 連鑄機結(jié)晶器振動裝置和拉矯機是連鑄機的主體設(shè)備，傳動控制水平要求高，由于原設(shè)計的直流調(diào)速系統(tǒng)的直流電機在環(huán)境惡劣條件下工作，其故障率和維修率均較高，直接影響連鑄機的生產(chǎn)作業(yè)率和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著交流變頻技術(shù)的日益完善，連鑄機結(jié)晶器振動裝置和拉矯機應(yīng)用變頻技術(shù)已是一種必然趨勢。因FR—A240E系列變頻器具有高的性能、超低噪聲等特性，在2#連鑄機高效改造中被選用，其與通用變頻器相比具有一下特點： 2.1適用負荷的選擇 FR—A240E變頻器具有根據(jù)負荷特性選擇輸出特性（V/F），其適用于定力矩負荷，如輸送機、臺車等，也適用于升降機特性的負荷。其具有力矩提升功能，調(diào)整低頻區(qū)域電動機的力矩，使其輸出特性與負荷特性相配合，以使構(gòu)成的系統(tǒng)具有高的動態(tài)品質(zhì)特性。 2.2磁通矢量控制 在需要大的啟動力矩或充分低速力矩的場合和負荷劇烈變化的負荷時,應(yīng)選擇其磁通控制功能。此功能啟動力矩可達到150%/1Hz，而在高速區(qū)矢量控制同樣可以弱磁運行，進行恒功率調(diào)速，其速度力矩精度響應(yīng)頻率性能和指標，可達到直流調(diào)速系統(tǒng)品質(zhì)指標。 2.3瞬停后再啟動特性 系統(tǒng)的瞬停再啟動,對于在線狀態(tài)的傳動系統(tǒng)是一個極為重要的功能,由于在無磁場的情況下,選擇逐步上升曲線或瞬時速度來推定,其自由運行時間的設(shè)定,為適應(yīng)負荷的慣性(GD),力矩大小可以在0.1—5s的范圍內(nèi)調(diào)整，再啟動上升時間也是根據(jù)負荷的慣性、力矩大小在0.1—5s范圍內(nèi)調(diào)整，再啟動控制輸出電壓的上升時間。 2.4超低噪聲特性 噪聲有從外部侵入使變頻器誤動的噪聲和變頻器輻射出使外圍設(shè)備誤動的噪聲,FR—A240E系列變頻器為使噪聲端子電壓降低，在根據(jù)機械系統(tǒng)和電動機的共振頻率之間的關(guān) 系，在需要的場合，可以改變載波頻率，降低PWM載波頻率時，由變頻器發(fā)出的噪聲和泄露電流會減少。 3.結(jié)晶器振動和拉矯機控制系統(tǒng) 2#連鑄機的控制系統(tǒng)由5臺西門子S7系列PLC構(gòu)成(每鑄流由一臺S7—PLC實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制,公用設(shè)備由一臺S7—PLC控制),采用PROFIBS—DF總線系統(tǒng)，通過通信模塊CP443—5實現(xiàn)編程器與MMI系統(tǒng)通信。鑄流的結(jié)晶器振動及拉矯機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)納入PLC系統(tǒng)，以實現(xiàn)連鑄機生產(chǎn)過程的自動控制。 3.1結(jié)晶器振動控制系統(tǒng) 由變頻器構(gòu)成的結(jié)晶器振動交流調(diào)速系統(tǒng),有兩種操作方式,一是在操作臺上手動操作,二是由PLC的全自動操作.在控制室的操作臺上實現(xiàn)手動、自動選擇,手動時可在操作臺上實現(xiàn)振動裝置的振動頻率(電動機速度)手動給定,在操作平臺的機旁控制箱上可以控制電動機的起停。這種方式是為檢修、調(diào)試設(shè)備時設(shè)置的，而連鑄機正常生產(chǎn)是選擇自動方式，此時振動電動機隨著拉矯機的起停而自動起停，結(jié)晶器的振動頻率是根據(jù)拉矯機速度線性變化，其線性關(guān)系有連鑄工藝給定。 3.2拉矯機的控制系統(tǒng) 拉矯機控制系統(tǒng)主要擔(dān)負著拉矯機的送引錠、啟動、拉坯、停止的速度調(diào)節(jié)，拉矯一、二輥的壓下和抬起功能，其操作權(quán)在控制室的操作臺上，選擇手動只能實現(xiàn)拉矯機的點動操作，拉矯機以預(yù)先在變頻器上設(shè)定的速度值向上或向下慢速運行。而自動操作時，PLC根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)，實現(xiàn)拉矯機在送引錠時快速加速至額定轉(zhuǎn)速運行，在整個拉坯過程變頻器根據(jù)來自PLC的給定值，實現(xiàn)速度的自動調(diào)節(jié)，以保證其拉坯速度運行在工藝的給定參數(shù)值上，以此實現(xiàn)連鑄生產(chǎn)過程的全自動控制。 4.加減速參數(shù)的設(shè)定 拉矯機及結(jié)晶器振動系統(tǒng)一般要求快速啟動,如果tqg的值太大就不能滿足啟動速度的要求,就需要加大MD,這就是要求增加電動機的容量,變頻器的容量也相應(yīng)也要增大,若減速時間縮短,要在變頻器外部配置再生制動組件,使系統(tǒng)的性能價格比下降。故系統(tǒng)的加減速時間是系統(tǒng)的重要參數(shù)。 4.1加速時間的設(shè)定 變頻器的加速時間是指系統(tǒng)的頻率從0上升到50Hz所需要的時間,即是電動機從零速上升到額定轉(zhuǎn)速的時間,電動機從零速升高到工作速度ng所需的時間tqg按下式計算: tqg=GD2ng/375(MD---Mj) 式中.MD—電動機的加速力矩，計算時取值為(1.2—1.3)Me,Me 為電動機的額定轉(zhuǎn)距; Mj—負載的靜態(tài)阻轉(zhuǎn)距； 將tqg折算到從零速升到額定轉(zhuǎn)速neq的時間tqe tqe=ned*tqg/ng 變頻器的軟啟動時間應(yīng)設(shè)定得比計算的tqe長些，如果設(shè)定得比tqe短，往往會因內(nèi)過電流而停止運行。 4.2減速時間設(shè)定 減速時間也是指電動機的頻率變化從50Hz到零速的時間,即電動由額定轉(zhuǎn)速至零轉(zhuǎn)速的時間,電動機從工作轉(zhuǎn)速ng降至零速的時間可以有下式計算: tzg=GD2ng/375(Mz+Mj) 式中:Mz—電動機的制動力矩，計算時?。?.2—0.3）Me; 將tzg折算到從額定轉(zhuǎn)速ned降至零速時間tze tze=ned.tzg/ng 變頻器的軟制動時間設(shè)定要比tze長些,否則易出現(xiàn)直流制動過電壓而跳閘。 5.變頻器的抗干擾 由于變頻器采用PWM型逆變電路，使輸出含有較高的高次諧波，極易干擾控制電路工作，易發(fā)生電動機爬行，拉坯速度不穩(wěn)，直接影響鑄坯的產(chǎn)品質(zhì)量，為消除干擾應(yīng)采取以下措施； 5.1在變頻器給定輸入信號與地之間接一電容器,用于將干擾信號濾掉; 5.2控制電路采用雙絞屏蔽電纜,單端接地,中間不要設(shè)中轉(zhuǎn)端子,敷設(shè)時應(yīng)于電力電纜之間距離大于100mm,不可在同一槽內(nèi)與電力電纜交叉,如需交叉時應(yīng)取直角。 5.3電動機電源線應(yīng)采用4芯電纜,其中一根作為接地線與變頻器柜接地母性相連。 (注：GD2ng中的2是平方)