軋機主機管控體系的改進與維修

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本文作者：吳水桂，丘源 單位：廣東省鋼鐵研究所

電流調(diào)節(jié)器主要作用是穩(wěn)定電流，電路如圖4示．當(dāng)Id↑→⊿Ui=－Us+Ufi=(－Us+Id)＞0→Uk↓→Ud↓→Id↓．當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時，⊿Ui=(－Us+Id)=0，即Id=Us/，所以Us一定時，Id將保持在Us/的數(shù)值上．通過調(diào)節(jié)W6可以調(diào)節(jié)LT的時間常數(shù)，調(diào)節(jié)W7可以整定Id的最大值．

參數(shù)設(shè)定

電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)定。取輸入電阻R22=R23=10kΩ，濾波時間常數(shù)Tfi=2ms，則濾波電容C8=4Tfi/(R22+R23)=0．4μF．因三相橋式整流晶閘管的延時時間T0=1．7ms，則電流環(huán)小時間常數(shù)T∑i=Tfi+T0=3．7ms，Ti=4T∑i=14．8ms．現(xiàn)取C11=2μF，那么R26=4T∑i/C11=7．4kΩ，此處取W6=W7=20kΩ，R27=2kΩ，限電阻R24=R28=R29=R31=1kΩ，R25=100kΩ．

速度調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)定。取輸入電阻R13=R14=10kΩ，速度濾波時間常數(shù)Tfn=10ms，則濾波電容C6=4Tfn/(R13+R14)=0．2μF．因電流環(huán)為典“Ⅱ”系統(tǒng)設(shè)計，則速度環(huán)小時間常數(shù)T∑n=Tfn+Ti=10+14．8=24．8ms，Tn=4T∑n=99．2ms，現(xiàn)取C7=2μF，那么R20=4T∑n/C7=49．6kΩ(取50kΩ)，此處取W4=W5=20kΩ，R21=2kΩ，限電阻R15=R17=R18=R19=1kΩ，R16=150kΩ．

雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的控制過程

在軋制帶鋼的過程中，當(dāng)遇到帶鋼的焊接口或帶鋼比較厚的地方時，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對主機進行控制和調(diào)節(jié)的過程如圖5示．

轉(zhuǎn)速n下降，電流Id上升．在軋鋼過程中遇到上述現(xiàn)象時，轉(zhuǎn)速n會下降，電流Id會上升，因為Mfz↑→Md＜Mfz→M合=(Md－Mfz)＜0→n↓→⊿Un=(Ug2－an)＞0→|－Us|↑→⊿Ui=(－Us+Id)＜0→Uk↑→Ud↑→Id↑→Md↑，同時Id↑→⊿Ui=(－Us+Id)＞0→Uk↓→Ud↓→Id↓．在速度調(diào)節(jié)器的作用下，轉(zhuǎn)速n的繼續(xù)下降會得到阻止，同時電流調(diào)節(jié)器的作用也使電流Id的繼續(xù)上升會被其抑制，因ST是外環(huán)在調(diào)節(jié)過程中起主導(dǎo)作用，而LT是內(nèi)環(huán)起跟隨作用，所以電流的變化始終跟隨著速度的變化，因此轉(zhuǎn)速n下降，電流Id上升．

轉(zhuǎn)速n上升，電流Id繼續(xù)上升．隨著Id的上升，Md繼續(xù)上升，當(dāng)Md=Mfz時，轉(zhuǎn)速n不再下降，但n仍然小于n1，⊿U仍然大于零，所以Md繼續(xù)上升，Md＞Mfz，轉(zhuǎn)速n回升，同時電流Id也繼續(xù)上升．

轉(zhuǎn)速n繼續(xù)上升，電流Id下降．當(dāng)n回升n1時，Md不再上升，則電流Id也不再上升，但Md＞Mfz，因此馬達繼續(xù)加速，轉(zhuǎn)速n繼續(xù)上升，使轉(zhuǎn)速n＞n1．這樣又使⊿U＜0→|－Us|↓→⊿Ui=(－Us+Id)＞0→Uk↓→Ud↓→Id↓→Md↓，所以電流Id下降．

轉(zhuǎn)速n下降，電流Id繼續(xù)下降．隨著Md的下降，當(dāng)Md=Mfz時，n此時仍然大于n1，⊿U仍然小于零，⊿U＜0→|－Us|↓→⊿Ui=(－Us+Id)＞0→Uk↓→Ud↓→Id↓→Md↓，所以電流Id繼續(xù)下降．3．5轉(zhuǎn)速n下降，電流Id上升．因為Md繼續(xù)下降，使Md＜Mfz，此時系統(tǒng)將重復(fù)上述的過程．當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)過一些小震蕩后，Md、Id和轉(zhuǎn)速n將會趨于穩(wěn)定，即Md=Mfz2，n=n1，I=I1．雖然此系統(tǒng)要經(jīng)過一些小震蕩后才能穩(wěn)定，但在LT和ST的作用下，其震蕩的幅值比較小，同時系統(tǒng)調(diào)節(jié)的時間非常短，只有零點零幾秒，所以在軋制帶鋼的過程中觀察不到主機轉(zhuǎn)速的變化和鋼帶“拉扯”的現(xiàn)象，這樣軋出來帶鋼的質(zhì)量比較理想．同理當(dāng)帶鋼由厚變薄時，此系統(tǒng)將會進行反過程的調(diào)節(jié)，使其達到新的平衡，調(diào)節(jié)過程不再陳述．

故障分析與處置

在一次軋制帶鋼的過程中，主機的運行速度從平穩(wěn)狀態(tài)突然上升到到最大值，并且不可控制．緊急停機后檢查發(fā)現(xiàn)，用來測定主機運行速度的發(fā)電機燒毀，致使轉(zhuǎn)速負反饋的作用突然消失，也就是說Ufn=an=0，那么加在速度調(diào)節(jié)器輸入端的偏差電壓⊿Un=Ug2－Ufn=(Ug2－an)=Ug2，而此時Ug2的電壓是4．2伏，遠遠大于正常輸入時的偏差電壓⊿Un，Ug2的電壓直接加在速度調(diào)節(jié)器輸入端，使速度調(diào)節(jié)器飽和，輸出的電壓Us為－9．5伏，為主機轉(zhuǎn)速n的最大限幅值，主機轉(zhuǎn)速突然上升到最大值．更換測速發(fā)電機，調(diào)整其在速度調(diào)節(jié)器輸入端的反饋電壓Ufn，主機的運行狀態(tài)恢復(fù)正常．

主機空載啟動正常，軋鋼時，主機的運轉(zhuǎn)速度不穩(wěn)定，出現(xiàn)“顫抖”的現(xiàn)象．調(diào)節(jié)電流反饋量時發(fā)現(xiàn)，反饋量越小，主機“顫抖”越嚴重，檢查發(fā)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)器的積分電容短路，導(dǎo)致電流調(diào)節(jié)器由比例－積分調(diào)節(jié)器變成了比例調(diào)節(jié)器．當(dāng)主機軋鋼時，主機的電樞電流升高，電流反饋量增大，電流調(diào)節(jié)器的輸入電壓⊿Ui=(－Us+Id)減小，因為電流調(diào)節(jié)器變成了比例調(diào)節(jié)器而不具備積分的作用，失去了其消除偏差的作用，所以輸入電壓⊿Ui被即刻輸出，輸出電壓Uk立即減小，導(dǎo)致晶閘管整流裝置的輸出電壓減小，主機的速度降低．主機的速度降低導(dǎo)致其轉(zhuǎn)速反饋量Ufn減小，速度調(diào)節(jié)器的輸入電壓⊿Un=Ug2－Ufn升高，其輸出電壓Us增大，結(jié)果電流調(diào)節(jié)器的輸入電壓⊿Ui=(－Us+Id)增大被立即輸出，Uk增大，晶閘管整流裝置的輸出電壓增大，主機的速度升高．主機的速度升高使其轉(zhuǎn)速反饋量Ufn增大，結(jié)果又使Uk減小，主機的速度降低，因此主機的運轉(zhuǎn)速度出現(xiàn)“顫抖”的現(xiàn)象．更換積分電容C11后，控制恢復(fù)正常．

結(jié)語

軋鋼機主機在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的控制下，在運行過程中速度響應(yīng)比較快，轉(zhuǎn)速變化幅值比較小，解決了在軋制帶鋼的過程中因帶鋼厚度的改變而出現(xiàn)主機轉(zhuǎn)速變化太大的問題，提高了軋制出來帶鋼的質(zhì)量．此系統(tǒng)于2007年改造完成后經(jīng)多年的應(yīng)用，比較穩(wěn)定，效果較好．