INVT-CHV在可逆冷軋機(jī)上的應(yīng)用
2009/8/24 17:30:38
關(guān)鍵詞 矢量變頻 收放卷 恒張力 冷軋機(jī)
一、 引言
冷軋機(jī)是在“再結(jié)晶”溫度（包括常溫）下將一定厚度的鋼板軋成目標(biāo)厚度的設(shè)備。傳統(tǒng)的冷軋機(jī)都是用力矩電機(jī)和直流電機(jī)來(lái)控制的。眾所周知，由于結(jié)構(gòu)上的原因，直流電動(dòng)機(jī)存在以下缺點(diǎn)：（1）需要定期更換電刷和換向器，維護(hù)保養(yǎng)困難，壽命較短；（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制造出大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的直流電動(dòng)機(jī)。隨著電力電子技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，高性能矢量變頻器的出現(xiàn)，變頻器在冷軋機(jī)上的應(yīng)用日益廣泛。下面以揭陽(yáng)某軋鋼廠為例，闡述INVT—CHV100在可逆冷軋機(jī)上的應(yīng)用。
二、可逆冷軋機(jī)的工藝流程
可逆冷軋機(jī)主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、放卷電機(jī)、收卷電機(jī)構(gòu)成。軋機(jī)的工作過(guò)程為：主驅(qū)動(dòng)電機(jī)牽引帶鋼從棍縫中穿過(guò)，通過(guò)下壓電機(jī)或液壓系統(tǒng)對(duì)棍系產(chǎn)生壓力，從而使帶鋼產(chǎn)生形變，使出口的帶鋼變薄，左右收放卷電機(jī)產(chǎn)生足夠的延伸應(yīng)力（張力）以繃緊鋼帶。系統(tǒng)啟動(dòng)后，收放卷電機(jī)以設(shè)定的張力在主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，為了不使鋼帶“松弛”或“拉斷”，必須確保系統(tǒng)中每一點(diǎn)鋼帶的線速度（秒流量）都相等，即張力恒定。鋼帶每次放完收滿以后，通過(guò)外部開關(guān)實(shí)現(xiàn)收、放卷切換。即：放卷切換成收卷，收卷切換成放卷，如此循環(huán)直至鋼帶軋成目標(biāo)厚度。
一、控制原理
揭陽(yáng)某軋鋼廠主驅(qū)動(dòng)電機(jī)285Kw(配CHV100-315G型變頻器)，放卷電機(jī)155Kw（配CHV100-160G型變頻器+PG卡+編碼器+張力卡），收卷電機(jī)155Kw（配CHV100-160G型變頻器+PG卡+編碼器+張力卡）。主驅(qū)動(dòng)變頻器采用開環(huán)矢量控制，通過(guò)外接電位器來(lái)調(diào)速。收/放卷變頻器采用閉環(huán)矢量控制，工作于無(wú)張力反饋轉(zhuǎn)矩控制模式，采用線速度法測(cè)量卷徑，線速度源采集于主驅(qū)動(dòng)變頻器的模擬量輸出。無(wú)張力反饋轉(zhuǎn)矩控制的原理就是通過(guò)控制變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)控制張力的恒定。在張力（通過(guò)電位器設(shè)定）和卷筒的卷徑（由卷徑計(jì)算模塊獲得）確定的情況下，變頻器匹配的轉(zhuǎn)矩指令如下：
收放卷過(guò)程分析：
（1）放卷過(guò)程：電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)速方向相反，電機(jī)工作于電動(dòng)發(fā)電狀態(tài)。
（2）收卷過(guò)程：電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)速方向相同，電機(jī)工作于電動(dòng)發(fā)電狀態(tài)。
放卷電機(jī)被收卷電機(jī)拖動(dòng)處于發(fā)電狀態(tài)，工作過(guò)程中很容易跳“過(guò)壓”故障，而收放卷電機(jī)的功率恰好完全相等，這樣共直流母線就成了一種理想的解決方案。系統(tǒng)電氣控制圖如下：
一、調(diào)試要點(diǎn)及變頻器參數(shù)設(shè)置
1、調(diào)試要點(diǎn)
（1）三臺(tái)變頻器均工作于矢量控制模式，必須輸入正確的電機(jī)名牌參數(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)。
（2）確保編碼器安裝與電機(jī)同軸，編碼器應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽線在電機(jī)側(cè)單端接地。PG卡的接線形式應(yīng)與編碼器的輸出方式對(duì)應(yīng)。
（3）為了防止系統(tǒng)在加減速過(guò)程中“過(guò)繃”和“松帶”，需要設(shè)置合適的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量補(bǔ)償系數(shù)。
（4）三臺(tái)變頻器的啟動(dòng)/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)都是聯(lián)動(dòng)的。點(diǎn)動(dòng)信號(hào)是彼此獨(dú)立的，以方便上、下料。
（5）系統(tǒng)啟動(dòng)以后，首先調(diào)節(jié)收卷和放卷張力給定電位器，設(shè)定合適的張力繃緊鋼帶（零速建張），然后調(diào)節(jié)主機(jī)頻率給定電位器，使主機(jī)速度上升。收放卷電機(jī)會(huì)自動(dòng)跟隨主驅(qū)動(dòng)電機(jī)一起升速。停機(jī)時(shí)：應(yīng)首先把主機(jī)速度降到較低的速度，然后再停止，以減少慣性對(duì)系統(tǒng)的沖擊。
2、變頻器參數(shù)設(shè)置
（1）主驅(qū)動(dòng)變頻器
P0.01 1 端子指令通道
P0.03 1 模擬量AI1給定頻率
P0.11 30 加速時(shí)間0
P0.12 13 減速時(shí)間0
P2.01 50 電機(jī)額定頻率
P2.02 980 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速
P2.03 380 電機(jī)額定電壓
P2.04 558 電機(jī)額定電流
P2.05 280 電機(jī)額定功率
P2.06 0.06 電機(jī)定子電阻
P2.07 0.07 電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻
P2.08 9.0 電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電感
P2.09 8.7 電機(jī)定、轉(zhuǎn)子互感
P2.10 169 電機(jī)空載電流、
P5.00 2 HDI1為開關(guān)量輸入
P5.02 1 正轉(zhuǎn)運(yùn)行
P5.03 2 故障復(fù)位
P5.04 4 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)
P5.05 5 反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)
P5.06 7 故障復(fù)位
P5.07 6 自由停車
P6.07 0 AO1輸出選擇
（2）放卷變頻器
P0.00 1 有PG矢量控制
P0.01 1 端子指令通道
P0.11 30 加速時(shí)間0
P0.12 13 減速時(shí)間0
P1.09 2 停機(jī)制動(dòng)頻率
P1.10 0.1 停機(jī)制動(dòng)等待時(shí)間
P1.11 30% 停機(jī)直流制動(dòng)電流
P1.12 3600 停機(jī)直流制動(dòng)時(shí)間
P2.01 50 電機(jī)額定頻率
P2.02 975 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速
P2.03 380 電機(jī)額定電壓
P2.04 296 電機(jī)額定電流
P2.05 155 電機(jī)額定功率
P2.06 0.08 電機(jī)定子電阻
P2.07 0.09 電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻
P2.08 11.1 電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電感
P2.09 10.9 電機(jī)定、轉(zhuǎn)子互感
P2.10 58.76 電機(jī)空載電流、
P3.10 1024 PG參數(shù)
P3.11 1 PG方向選擇
P5.02 1 正轉(zhuǎn)運(yùn)行
P5.03 2 故障復(fù)位
P5.04 36 收放卷切換
P5.05 4 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)
P5.06 5 反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)
P5.09 7 故障復(fù)位
P5.10 32 卷徑復(fù)位
P5.11 6 自由停車
PF.00 1 無(wú)張力反饋轉(zhuǎn)矩控制
PF.01 1 放卷模式
PF.04 20000 最大張力
PF.05 3 AI3設(shè)定張力
PF.10 5 張力錐度系數(shù)
PF.11 23.34 機(jī)械傳動(dòng)比
PF.12 1.36 最大卷曲直徑
PF.14 0.41 原始卷曲直徑0
PF.18 0 線速度法測(cè)量卷徑
PF.19 0.5 卷徑濾波時(shí)間
PF.22 48 最大線速度
PF.23 1 AI1線速度輸入
PF.33 5% 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量補(bǔ)償系數(shù)
PF.34 7800 材料密度
PF.35 0.34 材料寬度
（3）收卷變頻器
P0.00 1 有PG矢量控制
P0.01 1 端子指令通道
P0.11 30 加速時(shí)間0
P0.12 13 減速時(shí)間0
P1.09 2 停機(jī)制動(dòng)頻率
P1.10 0.1 停機(jī)制動(dòng)等待時(shí)間
P1.11 30% 停機(jī)直流制動(dòng)電流
P1.12 3600 停機(jī)直流制動(dòng)時(shí)間
P2.01 50 電機(jī)額定頻率
P2.02 970 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速
P2.03 380 電機(jī)額定電壓
P2.04 294 電機(jī)額定電流
P2.05 155 電機(jī)額定功率
P2.06 0.09 電機(jī)定子電阻
P2.07 0.10 電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻
P2.08 12.3 電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電感
P2.09 11.9 電機(jī)定、轉(zhuǎn)子互感
P2.10 62.03 電機(jī)空載電流、
P3.10 1024 PG參數(shù)
P3.11 1 PG方向選擇
P5.02 1 正轉(zhuǎn)運(yùn)行
P5.03 2 故障復(fù)位
P5.04 36 收放卷切換
P5.05 4 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)
P5.06 5 反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)
P5.09 7 故障復(fù)位
P5.10 32 卷徑復(fù)位
P5.11 6 自由停車
PF.00 0 無(wú)張力反饋轉(zhuǎn)矩控制
PF.01 1 放卷模式
PF.04 20000 最大張力
PF.05 3 AI3設(shè)定張力
PF.10 5 張力錐度系數(shù)
PF.11 23.34 機(jī)械傳動(dòng)比
PF.12 1.36 最大卷曲直徑
PF.14 0.41 原始卷曲直徑0
PF.18 0 線速度法測(cè)量卷徑
PF.19 0.5 卷徑濾波時(shí)間
PF.22 48 最大線速度
PF.23 1 AI1線速度輸入
PF.33 5% 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量補(bǔ)償系數(shù)
PF.34 7800 材料密度
PF.35 0.34 材料寬度
一、結(jié)束語(yǔ)
可逆冷軋機(jī)是主要的冷軋鋼設(shè)備之一，要求控制系統(tǒng)：過(guò)載能力強(qiáng)、穩(wěn)速精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，收/放電機(jī)能隨時(shí)響應(yīng)主機(jī)速度變化率，以確保線速度（秒流量）相等，從而達(dá)到軋制全程張力（功率）的恒定。實(shí)踐證明：INVT-CHV100有PG矢量（“0”速?gòu)埩蛇_(dá)180%）型變頻器加減速平滑、出力平穩(wěn)，能夠很好的滿足冷軋鋼工藝“收/放”卷控制的需要。在實(shí)際應(yīng)用中，可以適當(dāng)提高主機(jī)速度（50HZ以上）、來(lái)提高單位時(shí)間的產(chǎn)量。英威騰張力擴(kuò)張卡內(nèi)嵌國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議，用戶也可以通過(guò)上位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)集中控制。INVT-CHV100為冷軋鋼行業(yè)提供了完美的解決方案，降低了能耗、提高了生產(chǎn)效率、使客戶更具競(jìng)爭(zhēng)力。
二、參考文獻(xiàn)
1.《CHV系列矢量變頻器操作手冊(cè)》 英威騰電氣股份有限公司
2．《CHV系列矢量變頻器擴(kuò)展卡說(shuō)明書》英威騰電氣股份有限公司
3．《軋鋼工藝學(xué)》 冶金工業(yè)出版社出版