基于6SE70主傳動控制系統的實際應用與故障對策

漆黎明

（攀鋼集團工程技術有限公司修建分公司，四川 攀枝花 617000）

1 概述

金屬制品公司高線即高速線材生產線，通常高速線材軋區軋機的工藝特點可以概括為連續、高速、無扭和控冷，其中高速軋制是最主要的工藝特點。在實際生產過程要實現高速軋制，對其傳動控制系統穩定性、控制精度等都有較高的要求，而在實際應用中其傳動控制系統故障頻發、故障維修時間長等情況，通過應用分析，制定解決方案及應急措施，使故障維修效率大大提升，達到降低故障頻次和縮短故障維修時間目的，為維修保產工作奠定了基礎。

2 主傳動控制系統構成及原理

2.1 系統構成框架

高線主軋區傳動控制系統分為三段供電，即粗軋、中軋、預精軋，每段分別由一臺變壓器連接至整流裝置，其供電經整流回路把進線變壓器二次交流電整流成直流電，每段直流母線上加有制動單元及制動電阻，且制動單元采用并聯冗余設計，同時公共直流母線分別連接每臺主電機所對應的逆變器，該逆變器把直流電轉換為交流電，該系統采用公共直流母線供電下掛多臺逆變器的變頻控制方式（DC/AC）的主傳動整流回饋制動控制系統。

2.2 整流裝置原理及運行方式

現場安裝連接有西門子6SE70兩路三相供電整流回路，采用PROFIBUS-DP通訊方式，該整流回路連接有2×2×1500kW整流裝置，其每段整流裝置控制運行方式連接框圖見圖1。該系統為12脈沖的整流供電，即是指在原有6脈沖整流的基礎上，在輸入端增加移相變壓器后再增加一組6脈沖整流器，使直流母線電流由12個可控硅整流完成。這兩組輸入之間會有一定的相位差，其理論相位差為30°，12脈沖的整流器具有更好的諧波抑制功能，同時系統為了進一步限制電源側諧波對變頻器的干擾及變頻器側諧波對電網的干擾，需增加一定的短路阻抗，因此在整流回饋單元入口側增加了進線電抗器。

圖1 整流裝置運行控制連接框圖

2.3 逆變器系統控制原理及運行方式

主傳動系統每臺逆變器對應一臺主軋電機，其現場電機通過安裝的增量式編碼器進行速度反饋，該編碼器信號反饋電纜接入編碼器隔離板，并通過隔離板接入逆變器主控板（CUVC），主控板裝載有傳動控制參數，其主控板上安裝有通訊板（CBP2），通訊板采用PROFIBUS-DP通訊方式與PLC進行通訊，通過PLC程序進行系統反饋響應和調節控制等，同時為了抑制逆變器輸出的諧波干擾在每臺逆變器的輸出側安裝輸出電抗器。

2.4 主傳動整流回饋制動控制系統特點

（1）由于系統采用是公用直流母線，當有多臺電壓相同的電機同時工作時，有的處于電動狀態，有的處于制動狀態時，處于電動狀態的和與處于制動狀態的逆變單元可通過直流母線交換能量，從而減少整流單元、逆變單元和制動單元的容量。

（2）回饋制動單元相比電阻能耗制動本身就是一種節能的應用，公用直流回饋制動單元避免了每臺變頻器需要剎車時配用一臺制動單元，且工作持續率卻不是很高的缺點。因此該回饋制動單元組采用并聯冗余設計，當其中一個制動單元故障時不會影響其他制動單元的正常工作，保障了回饋單元設備故障時仍能正常剎車運行。

3 主傳動控制系統的典型故障分析及對策

3.1 主傳動控制系統典型故障分析

（1）故障1。高線軋區電機編碼器故障頻發、傳動反饋回路編碼器隔離板損壞頻繁，其主要原因是現場日常維護、檢修電焊不規范作業和設備接地系統不規范問題，造成有大電流通過編碼器和編碼器隔離板，使其編碼器及編碼器隔離板損壞和信號電纜的短接損壞等。同時該編碼安裝方式采用有鍵連接方式，由于拆卸、安裝不便，在更換安裝編碼器過程中會對編碼器連接同心軸一同拆卸，安裝過程則需對同心軸進行二次找正，因此在故障更換過程中由于空間位置狹小和不當的安裝方式造成故障處理時間較長。其次在處理傳動設備報故障代碼時，可能是編碼器故障，也可能是編碼器隔離板等故障時，未能優化判斷處理，經驗不足造成處理時間較長。

（2）故障2。在生產軋制過程中，曾發生整流器故障跳閘，導致對應多臺軋機含鋼事故，由于對該故障應急處置不當，導致軋線含鋼故障處置時間長達3h左右，如果能在短時間恢復整流裝置供電，可以倒車退出紅鋼，大大縮短故障時間和作業勞動強度。

3.2 改進方案及應急對策

（1）針對故障1的改進方案，認真的分析，對高線扎區傳動編碼器反饋回路作如下改進和要求。

①規定凡是在軋區進行電焊作業，其電焊機接地線必須搭接在焊接點500mm以內。

②對軋區傳動裝置電機速度反饋控制回路進行單端接地，即外部編碼器不接地，編碼器隔離板電氣傳動室內接地。

③改進編碼器安裝方式，即有鍵連接改為無鍵連接，重新加工無鍵同心軸，有鍵連接即改為脹套式連接方式，脹套為聚乙烯，可使編碼器與外部接地體分離，不構成接地回路，可防止大電流損壞編碼器。

④制作簡易的編碼器快速拆卸裝置，提升編碼器更換效率。⑤軋區故障處理本著先易后難的原則，替換法即本著故障處理時間先短后長的原則進行日常故障維護，同時利用專業軟件（DriveMonitor）對編碼器進行參數監控的快速診斷。

（2）針對故障2的應急對策：整流器跳閘故障處理的基本指導思想是立即單獨恢復供電，利用修改后的參數，實現臨時供電，盡可能使廢鋼在紅鋼狀態下得到快速、有效處理，然后再逐步排查故障，因此對應措施如下。

①主整流器發生故障：立即停用主整流器，改單獨從整流運行方式，其從整流器裝置修改參數見表1。

②從整流器發生故障：立即停用從整流器，改主整流器裝置運行方式，其主整流裝置單獨運行修改參數見表2。

③故障處理完畢后，正常軋制過程前，將修改后參數恢復到原參數狀態。

表1 從整流器裝置獨立運行參數修改表

表2 從整流器裝置獨立運行參數修改表

4 結語

（1）通過規范作業方式、改進接線方式和重新選型的脹套式編碼器的使用，使系統運行更加可靠，杜絕了系統因外部接地大電流引起編碼器、編碼器隔離板及信號電纜的損壞等。

（2）制作簡易工器具使設備故障維護效率提高，同時使用專業軟件提前進行待更換備件進行檢測，試車過程對該傳動控制反饋回路進行參數監控，幫助準確判斷系統回路性能和校準，提升了系統控制精度，有利于生產過程質量控制，也有效地縮短了故障處理時間，其編碼器更換由原來1個小時降至30min以內完成作業，為生產贏得了更多地組織時間。

（3）正確的應急處置方式使整流段跳閘故障時間，從原來3h故障降低至1h。

（4）采用公共直流母線供電下掛多臺逆變器的變頻控制方式（DC/AC）的主傳動整流回饋制動控制系統，極大地提高了設備的利用率和系統穩定性，同時減少設備投入，增加設備使用率，在節約設備、節約安裝控件及節能方面有重要的意義。