結晶器在線調寬故障的分析與解決

黃 月

（遼寧本溪機電工程學校，遼寧本溪 117022）

1 概述

本鋼煉鋼廠連一車間兩臺鑄機是在1997 年和2000 年分別從奧鋼聯公司引進的板坯鑄機，兩臺鑄機稱為1＃和2＃鑄機，都是一機兩流。十多年來一直都是本鋼鑄板生產的主力軍。當時1＃鑄機采用西門子公司的S5 系列的PLC，2＃鑄機采用西門子公司的S7 系列的PLC。由于西門子公司S5 系列的PLC 逐年在淘汰，我廠于2007 年對1＃鑄機的S5 系列的PLC 進行升級改造，把鑄機系統所有的西門子S5 系列的PLC 升級到西門子S7 系列的PLC。升級后的1＃鑄機，結晶器調寬功能一直處于不正常的狀態，在冷調和熱調時，兩流所有8 個變頻器時常地出現F11 報警，即過流報警，特別是當電機在調錐的過程中，變頻器的報警更為嚴重。當時的外方專家也是一直無法解決這個故障。在隨后的兩年多時間里，結晶器的調寬功能一直處于不正常的狀態下運行，給生產和操作帶來極大的困難。由于近年來本鋼品種鋼生產的大量增加，生產要求鑄機具備在線調寬的功能。而1＃鑄機在冷調時都出現變頻器頻繁的報警，也就無法在拉坯的過程中進行在線調寬。而2＃鑄機在線調寬功能正常。因此解決這一棘手難題迫在眉捷，必須盡快解決。

2 鑄機結晶器在線調寬系統故障原因分析

2.1 鑄機結晶器調寬系統的組成及工作原理

結晶器調寬電氣系統是由二級計算機系統、一級機畫面系統、S7-400PLC、操作面板、變頻器、減速和電機組成。調寬變頻器是采用西門子6SE70 系列的變頻器，變頻器的控制板采用CU2 控制板。結晶器調寬在功能上分為二級計算機控制、一級機控制、操作面板操作。二級計算機控制是指在二級計算機上下達在線調寬的計劃，通過一級機畫圖確認，由PLC 系統控制變頻器系統完成。一級機控制是指在一級機的畫面上下達在線調寬計劃，通過PLC 系統控制變頻器系統完成。操作面板是完成手動功能、調寬校正及現場調寬的操作功能。

2.2 結晶器在線調寬的故障原因分析

結晶器在線調寬功能是指在鑄機生產板坯的過程中，通過控制系統對結晶器的寬度進行調整，即對板坯的寬度進行調整，直到達到生產所要求的板坯寬度規格。可能造成結晶器在線調寬故障主要有以下幾個原因：

(1)結晶器機械方面或液壓方面存在阻力，造成在調寬的過程中，變頻器產生過流報警。

(2)調寬電機本身存在問題，造成調寬過程中，變頻器產生過流報警。

(3)PLC 控制程序有問題，造成調寬過程中，變頻器產生過流報警。

(4)變頻器本身或參數方面有問題，造成調寬過程中，變頻器產生過流報警。

在結晶器機械方面和液壓方面，檢查結晶器所有的可能造成阻力過大的因素以及液壓系統方面的因素，各方面均正常，并將在1＃機調寬報警的結晶器移到2＃鑄機上使用，2＃鑄機無變頻器報警發生，因此判斷結晶器機械方面和液壓方面正常。

在調寬電機本身上，我們采用更換新的調寬電機替代報警電機，變頻器仍然報警，這說明變頻器的報警與電機本身無關。

在PLC 控制程序方面，我們檢查了所有的程序，沒有發現控制上有問題。同時我們在冷態的條件下多次模擬在線調寬過程，有時還可以完成在線調寬的全過程。這說明PLC 控制程序上正常。

在變頻器本身方面，我們對比了1＃鑄機、2＃鑄機變頻器的型號，發現兩臺鑄機調寬變頻器的功率不同，額定電流不同。2＃鑄機的變頻器功能大于1＃鑄機變頻器功率，由于1＃鑄機在PLC 系統升級前，冷調時沒有變頻器過流報警。因此斷定，變頻器本身正常，功率的不同，不是造成變頻器過流報警的原因。

通過上述分析，懷疑變頻器內部的參數可能與電機不匹配，造成變頻器不是在最優的條件下運行，而產生過流報警。我們試驗改變了變頻器的調節變頻器電流環的比例積分參數P225 和P229，發現冷調時變頻器的報警次數幾乎沒有了，因此斷定變頻器的內部參數不是最優是造成變頻器報警的原因，必須通過調整變頻器的內部參數，來解決這一難題。

3 結晶器在線調寬故障的解決

3.1 變頻器的參數優化過程

變頻器的內部參數是影響變頻器運行性能的重要因素。為了使變頻器在最優的條件下運行，就要對變頻器的各個功能塊進行最優化的處理。因此需要對變頻器進行空載的測試。變頻器空載測試就是變頻器只帶電機，而不帶其它負載的條件下運行，在運行的過程中，根據電機本身的參數以及電機的固有的特性，變頻器自動地優化變頻器內部各個功能塊的各種參數，使得變頻器各個功能塊在最優的條件下運行。變頻器參數優化的步驟框圖如圖1 所示。

在參數優化過程中，P346.1 是優化設定的重要參數，它反映變頻器速度環的動態性能，對于動態響應快的系統要求這個值大些。同時如果這個值過大，也會導致變頻器的電流過大。因此根據結晶器控制系統要求，設定P364.1 等于50,為最佳值。

圖1 變頻器參數優化的步驟流程圖

3.2 變頻器優化后新舊參數的比較

優化后的變頻器參數，更加合理，優化后新舊變化數據比較如表1。

表1 變頻器優化后新舊參數的比較

其中P225 和P229 是重要的參數，是反映系統動態性能的參數，直接影響變頻器的工作電流。P225是速度調節器的比例系數，優化后參數值從原來的4.20 變成為0.99，這說明當電機的速度變化時，速度變化有一個緩慢的過程，避免了速度的急劇變化，因此降低了變頻器電流工作值。

4 優化的變頻器運行效果

優化后的變頻器參數，在變頻器運行的過程中，使得變頻器的運行性能更加穩定。沒有再發生過流報警現象。

5 結論

變頻器的內部參數直接影響變頻器性能的好壞，通過對連一車間結晶器調寬變頻器參數的優化，徹底解決了變頻器過流報警的問題。