粗軋機(jī)組軋制負(fù)荷對(duì)R2電機(jī)的影響

周天資

（西昌鋼釩公司維修中心，四川西昌 615000）

1 目的

2012年以來(lái)，西昌鋼釩公司2050熱軋廠隨著2#和3#高爐的逐步投產(chǎn)，產(chǎn)量逐年增加，軋制節(jié)奏較以前明顯加快，同時(shí)軋制品種及規(guī)格的擴(kuò)展也對(duì)R2主傳動(dòng)設(shè)備造成較大影響。在產(chǎn)量提高30%、軋制負(fù)荷明顯增大的情況下，如果想要設(shè)備穩(wěn)定、合理地運(yùn)行在允許范圍內(nèi)，就需要重新對(duì)軋制負(fù)荷進(jìn)行合理分配。在上述背景下，對(duì)R2粗軋負(fù)荷數(shù)據(jù)的采集、研究、分析，目的是通過(guò)針對(duì)性的調(diào)整軋制負(fù)荷，在R2設(shè)備穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的前提下，均衡地發(fā)揮主傳動(dòng)設(shè)備的潛力，優(yōu)化軋制負(fù)荷。同時(shí)，熱軋廠順利完成自3#高爐投產(chǎn)后的生產(chǎn)任務(wù)保駕護(hù)航。

2 粗軋機(jī)組軋制負(fù)荷對(duì)R2電機(jī)的影響

2.1 故障現(xiàn)象

對(duì)比采集數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，板坯在R2粗軋機(jī)組的軋制過(guò)程中，報(bào)故障A49201和A49200，特別在第四、第五道次拋鋼后，勵(lì)磁電壓尖峰較大，經(jīng)常達(dá)到最大電壓（3.9 UL）的90%以上甚至100%，導(dǎo)致勵(lì)磁電壓報(bào)警或者跳閘（圖1）。

從圖1可以看出，在第四道次拋鋼后，當(dāng)軋制速度由4.9 m/s快速降至0的這段時(shí)間內(nèi)，勵(lì)磁電壓很快到達(dá)最大值，即達(dá)到3.9倍額度電壓而引起系統(tǒng)報(bào)警或保護(hù)跳閘。

2.2 原因分析

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)：勵(lì)磁電壓急劇增大及勵(lì)磁電流急劇減小現(xiàn)象均發(fā)生在R2在第四道次拋鋼后到第五道次即將開(kāi)始軋制之間，以及第5道次軋制完成這段時(shí)間（即軋制速度從4.9 m/s快速降至0），這一過(guò)程實(shí)際也是在R2的5個(gè)道次軋制中對(duì)系統(tǒng)性能提出最高要求的過(guò)程。

2.2.1 系統(tǒng)響應(yīng)速度的影響

T=T1+T12+T2+T23+T3+T34+T4+T45+T5=11.695+6.63+8.87+10.21+9.421+6.99+10.18+8.45+13.635=86.08 s。

由此可以得出，上述2個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)是互相制約的，而且由于電流環(huán)比速度環(huán)的響應(yīng)時(shí)間要小，所以電流環(huán)的作用更快，延緩了電磁轉(zhuǎn)矩減小的速度，但是卻延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)矩到達(dá)平衡的時(shí)間。

2.2.2 短暫失磁原因分析

圖1 勵(lì)磁電壓及軋制速度在故障報(bào)警狀態(tài)

圖2 勵(lì)磁電壓、電流在第四、第五道次拋鋼后的變化趨勢(shì)

圖3 軋制負(fù)荷時(shí)間調(diào)整后各參數(shù)變化趨勢(shì)

如果系統(tǒng)不能滿足調(diào)節(jié)需要，那么轉(zhuǎn)子就會(huì)因此脫離同步過(guò)程，當(dāng)轉(zhuǎn)子速度快于磁場(chǎng)速度，造成同步電機(jī)“失步”，因?yàn)榇诉^(guò)程是同步電機(jī)在拋鋼瞬間失去負(fù)荷后造成脫離同步，并且仍然帶有勵(lì)磁電流的異步運(yùn)行方式，所以也稱為帶磁失步。而這種失步是由于電機(jī)定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，直流勵(lì)磁在此期間所產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)變化，多表現(xiàn)在勵(lì)磁在短時(shí)間內(nèi)的突降。電機(jī)帶勵(lì)失步時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)雖仍有直流勵(lì)磁，但勵(lì)磁電流及定子電流會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈脈振，脈振頻率隨電機(jī)滑差而變化，使電機(jī)遭受強(qiáng)烈脈振，甚至有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電氣共振和機(jī)械共振，對(duì)同步電機(jī)的危害較大。

通過(guò)以上分析得出結(jié)論：同步電機(jī)的失磁是因?yàn)殡姍C(jī)的反電勢(shì)大于勵(lì)磁電壓所造成，為了避免失磁，就需要?jiǎng)?lì)磁電壓升得更高，如此便進(jìn)入惡性循環(huán)，最終造成了R2在第四道次拋鋼后勵(lì)磁電壓達(dá)到了100%（3.9UL），而一旦R2因勵(lì)壓過(guò)高跳閘后，恢復(fù)設(shè)備需要一段時(shí)間。這不僅影響了軋制節(jié)奏、提高了生產(chǎn)成本，還容易使下一塊待軋制鋼重新回爐加熱，造成不必要的損失。

3 解決方法

3.1 速度調(diào)節(jié)器比例系數(shù)P1460的調(diào)整

P1460是轉(zhuǎn)速控制器P增益適配轉(zhuǎn)速下限的一個(gè)可調(diào)參數(shù)，在大的負(fù)載慣性矩時(shí)（即拋鋼后），適當(dāng)減小P，當(dāng)速度調(diào)節(jié)器比例系數(shù)對(duì)負(fù)載變化和Ramp（斜坡）加減速時(shí)間較短的時(shí)候給定變化時(shí)，均能起到減緩調(diào)整強(qiáng)度的作用，增強(qiáng)了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，而最終消除偏差靠速度調(diào)節(jié)器的積分環(huán)節(jié)。合適的積分時(shí)間對(duì)抑制超調(diào)、減緩沖擊起到了很好的作用。

3.2 電樞電流調(diào)節(jié)器P155的調(diào)整

因?yàn)橄到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)越大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)就越快。即：此參數(shù)越大，P增益越大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將電樞電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的P增益P155由11改為9，使得動(dòng)態(tài)響應(yīng)緩慢一些。

3.3 第四、第五道次拋鋼后延時(shí)調(diào)整

在第四、第五道次拋鋼后，分別在2個(gè)道次拋鋼后加2 s延時(shí)，使速度按照斜坡下降，從而影響勵(lì)磁電流、電壓不至于陡變而報(bào)故障。

4 軋制負(fù)荷調(diào)整后對(duì)生產(chǎn)的影響

4.1 軋制負(fù)荷調(diào)整前、后的軋制狀態(tài)對(duì)比情況

T=T1+T12+T2+T23+T3+T34+T4+T45+T5=12+10.3+8.5+10.5+8.4+9.5+10.2+9.2+12.7=91.3=86.08 s。

4.2 軋制負(fù)荷調(diào)整后對(duì)生產(chǎn)的影響

從軋制負(fù)荷時(shí)間調(diào)整前后對(duì)比圖來(lái)看，第四道次拋鋼后的軋制時(shí)間調(diào)整到9.2 s后，軋制速度曲線得到了明顯的改善，調(diào)整后增加的2 s時(shí)間使得第四道次拋鋼后和第五道次有了一個(gè)平穩(wěn)過(guò)渡的波形，同時(shí)勵(lì)磁電流及勵(lì)勵(lì)磁電壓的突變也得到了有效遏制，勵(lì)磁電壓在第四道次拋鋼后只達(dá)到了3.9Ue的65%，而勵(lì)磁電流在20%Ie左右，當(dāng)然以此為代價(jià)是軋制時(shí)間延長(zhǎng)了，對(duì)產(chǎn)量也造成了一定影響，但是通過(guò)對(duì)軋制負(fù)荷的調(diào)整，卻有力地保障了設(shè)備的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。在排除故障后，相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)產(chǎn)量還有提高，長(zhǎng)期來(lái)看是利大于弊。

5 存在問(wèn)題及建議

（1）R2上、下輥電機(jī)負(fù)荷分配問(wèn)題涉及到了板坯連鑄來(lái)料、產(chǎn)品規(guī)格和設(shè)備條件，在咬入能力、各道次軋制時(shí)間允許的條件下，按實(shí)際應(yīng)用分配各道次軋制速度，從而對(duì)各道次的軋制力、軋制時(shí)間及確定各道次能耗負(fù)荷分配等問(wèn)題來(lái)匯總分析。只針對(duì)第四、第五道次勵(lì)磁電壓出現(xiàn)的報(bào)警、跳閘問(wèn)題進(jìn)行了探索，所以對(duì)問(wèn)題研究存在單一性。

（2）在一定程度上緩解了電機(jī)過(guò)載過(guò)熱能力及抑制了上下輥定子溫度溫升較快的問(wèn)題。通過(guò)觀察及查詢資料，建議將R2上下輥定子溫度報(bào)警調(diào)整至85℃，跳閘溫度調(diào)整為110℃。

6 總結(jié)

通過(guò)對(duì)R2粗軋機(jī)組軋制負(fù)荷對(duì)生產(chǎn)的影響的研究，經(jīng)過(guò)一定的觀測(cè)對(duì)比和數(shù)據(jù)搜集周期，將獲得的R2上下輥主電機(jī)的定子溫度、軋制力、壓下量負(fù)荷及軋制速度和與這些相關(guān)因素進(jìn)行分析和處理，修改相應(yīng)的速度調(diào)節(jié)器中比例系數(shù)、電樞電流調(diào)節(jié)器的增益參數(shù)，最終提出在粗軋第四，第五道次拋鋼后速度延長(zhǎng)2 s，使得勵(lì)磁電流、電壓不因?yàn)橥蝗蛔兓鴮?dǎo)致跳閘廢鋼的優(yōu)化負(fù)荷分配方案。以期在保證產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的前提下，均衡或降低R2有效軋制負(fù)荷，降低設(shè)備故障率，從而實(shí)現(xiàn)熱軋廠的全年生產(chǎn)目標(biāo)。