板坯连铸机拉矫驱动变频器升级改造

时间：2023-03-27 11:05:06　来源：柠檬阅读网本文已影响人

祝城，彭俊飞

（宝武集团鄂城钢铁炼钢厂，湖北鄂州 436000）

SINAMICS S120 系列变频器的运用，能够提高生产运行稳定率，有效降低炼钢厂生产成本，促进经济效益的提升。其体积小巧，可以利用原有的控制柜内部空间，直接更换替代原有的变频器；
通信接口丰富，可直接利用原有的PROFIBUS-DP 总线，而无需重新敷设线缆；
全集成化的功能，也便于组态调试，极大地节省了升级改造投入的费用。

SINAMICS S 针对异步电动机的复杂传动应用场合，具有高动态性能和精度、并将复杂的工艺功能集成到驱动控制中。SINAMICS S120支持标准的PROFIBUS_DP 现场总线，可以确保自动化系统解决方案中的各组件之间的强大、无缝的通信：HMI（人机操控显示）、控制器、驱动器以及I/O 等。其还具有PROFINET 接口，总线基于以太网，使设备可以通过PROFINET IO 快速交换控制数据。在SINAMICS S120上，驱动器的智能控制、闭环控制都在控制单元实现，它不仅负责矢量控制、伺服控制，还负责V/f 控制。另外，控制单元还负责所有驱动轴的转速控制、转矩控制，以及驱动器的其他智能功能。各轴的互联可在一个控制单元内实现，并且只需在STARTER 调试工具中点击鼠标即可进行组态[1]。SINAMICS S120变频器还具有更高效的运行效率，能实现基本的转速和转矩控制、定位功能，拥有电源中断后自动重启的智能功能。通过BICO 互联技术，实现驱动器相关I/O 信号互联，可以方便地根据设备条件调整驱动系统。利用其安全集成功能，花费较低的成本实现安全概念。采取可控的整流和回馈，避免在进线侧产生噪声、控制电动机制动时产生的再生回馈能量，提高进线电压波动时的适用性。

鄂钢炼钢厂3#板坯连铸机的电气传动系统主要分为3部分：①拉矫机驱动，由24台拉矫电机组成，使用的是7.5 kW 功率的变频器，主要是将冷却成型的铸坯按一定的弧度由垂直方向逐渐向水平方向拉出，其对速度同步、负荷分配等要求比较高，以确保最终的铸坯质量；
②出坯辊驱动，由56台电机组成，使用的是30 kW/37 kW/75 kW/90 kW 四种规格型号的变频器，主要是将切割好的板坯输送至吊运存放区，对控制精度要求不高；
③引锭杆小车行走及卷扬提升驱动，由3台电机组成，使用的是15 kW 功率的变频器，主要是送引锭杆和回收引锭杆，对设备定位有相关的精度要求。以上变频器均采用PROFIBUS-DP 标准现场总线通信方式与PLC 控制系统进行数据传输。总的来说，该系列变频器在现场实际应用中运行比较稳定，近10 a 故障率较低，但是作为电气设备，长时间不间断运行，变频器内部的各电气元件或多或少都存在不同程度的老化、性能下降等情况，为工艺生产、稳定顺行带来安全风险。同时，该系列变频器大概在2018年左右已完全停产，备件采购难度加大，加之使用DriveMonitor 工具软件进行参数调整和监控分析时，通信速度慢且只能进行单台设备连接，使用多有不便，难以满足现在大数据通信的需求。因此，对该系列变频器进行升级改造是迫在眉睫之事。鄂钢炼钢厂在2019年底时开始进行技术交流，2020年完成立项采购，2021年8月利用中修开始实施。

使用SINAMICS S120 系列变频器（图1）替代原有的Siemens 6SE70 系列变频器（图2），拉矫机驱动和引锭杆驱动变频器的功率大小保持不变，辊道驱动变频器的选型则由原来的四个规格改为45 kW和90 kW 两个规格，以便于最优化的准备备件。SINAMICS S120变频器通过STARTER 软件工具进行路由组态，可以轻松的通过以太网远程连接访问变频器参数，并根据工作需要进行参数调整、优化、监视、报警记录查询、故障分析、远程复位等，同时还可以监控相关运行状态参数，帮助分析电机运行过程中的一些状态变化，极大地提高了工作效率。

图1 改造后变频器

图2 改造前变频器

良好的工作环境可以确保变频器稳定运行。因此，每月会利用停机维护时间对变频器进行除尘，必要时可将控制单元、整流模块、逆变模块和线路板等拆除后进行除尘。变频器因本身散热要求通风量大，故运行一段时间以后，表面积尘较严重，须定期清理。对柜内主接触器及其他辅助接触器进行检查，观察各接触器有无拉弧痕迹、测量触点阻值是否变大，发现此类问题、及时更换接触器。仔细检查端子排有无老化、松脱，是否存在短路隐性故障，各连接线连接是否牢固，线皮有无破损，各电路板接插头是否牢固。进出主电源线连接是否可靠，连接处有无发热氧化等现象，接地是否良好。检查电抗器有无异常鸣叫、振动或糊味。通过日常的定期维护保养，可以确保变频器处于稳定的运行状态。

随着社会发展，变频器有着日益广泛的应用范围以及良好的应用效果，能够将炼钢厂生产效率以及质量有效提高。然而在实际应用过程中，也会发生一些故障问题。因而应加强对变频器设备的维护和学习，并不断掌握新的技术和知识，通过提高维护人员的技能水平，并运用科学的管理手段，有效预防与处理设备故障，进而降低故障带来的不利影响，促进炼钢厂健康可持续发展。

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