板坯連鑄機拉矯驅動變頻器升級改造

祝 城，彭俊飛

（寶武集團鄂城鋼鐵煉鋼廠，湖北鄂州 436000）

SINAMICS S120 系列變頻器的運用，能夠提高生產運行穩定率，有效降低煉鋼廠生產成本，促進經濟效益的提升。其體積小巧，可以利用原有的控制柜內部空間，直接更換替代原有的變頻器；通信接口豐富，可直接利用原有的PROFIBUS-DP 總線，而無需重新敷設線纜；全集成化的功能，也便于組態調試，極大地節省了升級改造投入的費用。

1 SINAMICS S系列變頻器的優勢

SINAMICS S 針對異步電動機的復雜傳動應用場合，具有高動態性能和精度、并將復雜的工藝功能集成到驅動控制中。SINAMICS S120支持標準的PROFIBUS_DP 現場總線，可以確保自動化系統解決方案中的各組件之間的強大、無縫的通信：HMI（人機操控顯示）、控制器、驅動器以及I/O 等。其還具有PROFINET 接口，總線基于以太網，使設備可以通過PROFINET IO 快速交換控制數據。在SINAMICS S120上，驅動器的智能控制、閉環控制都在控制單元實現，它不僅負責矢量控制、伺服控制，還負責V/f 控制。另外，控制單元還負責所有驅動軸的轉速控制、轉矩控制，以及驅動器的其他智能功能。各軸的互聯可在一個控制單元內實現，并且只需在STARTER 調試工具中點擊鼠標即可進行組態[1]。SINAMICS S120變頻器還具有更高效的運行效率，能實現基本的轉速和轉矩控制、定位功能，擁有電源中斷后自動重啟的智能功能。通過BICO 互聯技術，實現驅動器相關I/O 信號互聯，可以方便地根據設備條件調整驅動系統。利用其安全集成功能，花費較低的成本實現安全概念。采取可控的整流和回饋，避免在進線側產生噪聲、控制電動機制動時產生的再生回饋能量，提高進線電壓波動時的適用性。

2 原有西門子6SE70系列變頻器應用情況

鄂鋼煉鋼廠3#板坯連鑄機的電氣傳動系統主要分為3部分：①拉矯機驅動，由24臺拉矯電機組成，使用的是7.5 kW 功率的變頻器，主要是將冷卻成型的鑄坯按一定的弧度由垂直方向逐漸向水平方向拉出，其對速度同步、負荷分配等要求比較高，以確保最終的鑄坯質量；②出坯輥驅動，由56臺電機組成，使用的是30 kW/37 kW/75 kW/90 kW 四種規格型號的變頻器，主要是將切割好的板坯輸送至吊運存放區，對控制精度要求不高；③引錠桿小車行走及卷揚提升驅動，由3臺電機組成，使用的是15 kW 功率的變頻器，主要是送引錠桿和回收引錠桿，對設備定位有相關的精度要求。以上變頻器均采用PROFIBUS-DP 標準現場總線通信方式與PLC 控制系統進行數據傳輸。總的來說，該系列變頻器在現場實際應用中運行比較穩定，近10 a 故障率較低，但是作為電氣設備，長時間不間斷運行，變頻器內部的各電氣元件或多或少都存在不同程度的老化、性能下降等情況，為工藝生產、穩定順行帶來安全風險。同時，該系列變頻器大概在2018年左右已完全停產，備件采購難度加大，加之使用DriveMonitor 工具軟件進行參數調整和監控分析時，通信速度慢且只能進行單臺設備連接，使用多有不便，難以滿足現在大數據通信的需求。因此，對該系列變頻器進行升級改造是迫在眉睫之事。鄂鋼煉鋼廠在2019年底時開始進行技術交流，2020年完成立項采購，2021年8月利用中修開始實施。

3 升級改造后的SINAMICSS120變頻器使用情況

使用SINAMICS S120 系列變頻器（圖1）替代原有的Siemens 6SE70 系列變頻器（圖2），拉矯機驅動和引錠桿驅動變頻器的功率大小保持不變，輥道驅動變頻器的選型則由原來的四個規格改為45 kW和90 kW 兩個規格，以便于最優化的準備備件。SINAMICS S120變頻器通過STARTER 軟件工具進行路由組態，可以輕松的通過以太網遠程連接訪問變頻器參數，并根據工作需要進行參數調整、優化、監視、報警記錄查詢、故障分析、遠程復位等，同時還可以監控相關運行狀態參數，幫助分析電機運行過程中的一些狀態變化，極大地提高了工作效率。

圖1 改造后變頻器

圖2 改造前變頻器

4 變頻器的日常檢查維護

良好的工作環境可以確保變頻器穩定運行。因此，每月會利用停機維護時間對變頻器進行除塵，必要時可將控制單元、整流模塊、逆變模塊和線路板等拆除后進行除塵。變頻器因本身散熱要求通風量大，故運行一段時間以后，表面積塵較嚴重，須定期清理。對柜內主接觸器及其他輔助接觸器進行檢查，觀察各接觸器有無拉弧痕跡、測量觸點阻值是否變大，發現此類問題、及時更換接觸器。仔細檢查端子排有無老化、松脫，是否存在短路隱性故障，各連接線連接是否牢固，線皮有無破損，各電路板接插頭是否牢固。進出主電源線連接是否可靠，連接處有無發熱氧化等現象，接地是否良好。檢查電抗器有無異常鳴叫、振動或糊味。通過日常的定期維護保養，可以確保變頻器處于穩定的運行狀態。

5 結束語

隨著社會發展，變頻器有著日益廣泛的應用范圍以及良好的應用效果，能夠將煉鋼廠生產效率以及質量有效提高。然而在實際應用過程中，也會發生一些故障問題。因而應加強對變頻器設備的維護和學習，并不斷掌握新的技術和知識，通過提高維護人員的技能水平，并運用科學的管理手段，有效預防與處理設備故障，進而降低故障帶來的不利影響，促進煉鋼廠健康可持續發展。