天鐵熱軋精軋區輔助傳動系統改造

史立偉

（天津冶金集團天鐵熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

天鐵熱軋精軋區輔助傳動系統改造

史立偉

（天津冶金集團天鐵熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

針對天鐵精軋變頻系統控制精軋換輥小車的變頻整流裝置故障，分析了其產生原因。對精軋區輔助傳動系統的控制回路及軟件參數進行了優化，排除了故障，降低了變頻設備備件成本，取得了較高的經濟效益，保證了生產的穩定順行。

熱軋；變頻裝置；晶閘管；快速熔斷器

1 引言

天鐵熱軋輔傳調速系統對于調速電動機采用公共整流器及直流母線加獨立逆變器的供電方案。整流器、逆變器根據SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVES產品參數進行設計選型。天鐵熱軋精軋區域輔傳動系統由兩套變頻系統構成：一組由1套整流單元和7套逆變單元組成（整流單元為1 600 kW）；另一組由1套整流單元和11套逆變系統（整流單元為800 kW）組成。整流器由兩個反并聯的6脈沖晶閘管橋組成，它既能將電能從電網送到直流母線上，又能將直流母線上的發電電能回饋到電網（四象限運行）。發電工作橋通過一臺自耦變壓器和電網連接，自耦變壓器的通電持續率為25%。逆變器采用IGBT功率元件，控制模式采用矢量控制。精軋區的兩套變頻調速系統同時由一臺2 000 kVA的整流變壓器供電。

2 存在問題及原因

精軋變頻系統在實際的生產應用中，其中一組控制精軋換輥小車的變頻整流裝置經常出現故障，整流單元報F103故障，即整流單元晶閘管損壞或是晶閘管外部出現短路故障。故障現象為該裝置整流回饋單元部分的快速熔斷器擊穿損壞，同時通過檢測設備檢測，該裝置整流回饋單元部分的晶閘管功率元件被擊穿，裝置的整流回饋單元部分損壞，并且該故障無法復位。在這組整流變頻裝置出現故障的同時，另一套整流裝置的整流單元部分也出現快速熔斷器擊穿損壞。兩套整流裝置在生產運行中發現，當精軋換輥小車一組變頻裝置逆變器在不工作的狀態下，其供電側三相電源每相都有19 A的電流。當兩組變頻裝置同時工作時，特別是在D5至D10輥道有鋼的情況下，精軋換輥小車的一組變頻裝置的電流階越很大，瞬間電流能夠達到900 A以上，同時監控三相電源電壓，三相交流電壓波動大。綜上所述，原因分析為：由于兩套變頻裝置的母線電源進線在同一臺整流變壓器中采用的為并聯形式。如果整流1 600 kW側的變頻裝置因為負荷加重造成電源電壓跌落，此時整流800 kW側的變頻裝置又同時處于回饋狀態，兩套變頻裝置進線處之間產生環流震蕩，回饋側的自耦變壓器短路阻抗很低，造成回饋電流過大從而燒毀快熔或變頻功率組件。

3 精軋區輔傳系統改造

精軋區輔傳系統改造在不增加變頻設備，經濟實用的前提下進行。改造的方案是將整流800 kW變頻裝置所帶的逆變器改到由整流1 600 kW變頻裝置的控制，去掉整流800 kW變頻整流裝置，實現一臺整流變壓器帶一套變頻裝置，從而消除由于兩套變頻進線處之間產生的環流震蕩而燒毀快熔或變頻功率元件情況。首先通過對整流單元所帶的逆變單元負載能力的進行檢測。整流1 600 kW變頻裝置的額定電流為3 500 A，在生產情況下大功率單個逆變器的負載電流在370 A左右，經計算完全滿足整流單元所帶負載的能力。第一階段改造工作如下：

對硬件線路主回路部分進行改造。在改造之前D9、D10輥道和精軋夾送輥電機變頻器與精軋換輥小車變頻器直流母排都連接在800 kW整流單元上，統一由該變頻裝置受電柜進行供電。改造后將D9、D10輥道和精軋夾送輥電機變頻器與800 kW整流裝置之間母排拆除，將其母排聯接到1 600 kW整流單元上，由1 600 kW整流裝置受電柜統一進行供電。實現一臺整流變壓器帶一套變頻裝置。

對硬件線路控制回路進行改造，改造之前D9、D10輥道和精軋夾送輥電機變頻器控制回路的電子板供電電源與變頻器風機供電電源都來自于800 kW整流裝置受電柜進行供電。由于控制回路部分的改動，將原控制回路部分電纜進行拆除，則必須對D9、D10輥道和精軋夾送輥電機變頻器控制回路重新敷設電纜，每組變頻器需敷設2根電纜（即電子板電源和風機電源），共8根電纜，改造后將控制電源供電部分取自于1 600 kW整流裝置受電柜。

對軟件參數部分進行修改，由于800 kW整流裝置整流單元所帶的逆變器有一部分移走連接到1 600 kW整流裝置整流單元，1 600 kW整流裝置下所帶的逆變器設備發生了變化，所以需要對整流裝置進行參數的部分修改，以適應硬件的改動。主要修改參數如圖1所示。

圖1 整流裝置參數修改

通過對硬件母排連接，控制回路電纜以及軟件參數等方面的改造，徹底與原來800 kW整流裝置整流單元分開，實現消除由于兩套變頻進線處之間產生的環流震蕩而燒毀快熔或變頻功率元件情況。減少了軋線生產系統的故障點，為軋線的穩定生產提供了技術保障。

對傳動系統進行了改造處理，同時為配合傳動系統的改造，對其L1級控制系統也進行了相應的修改。第二階段系統改造如下：取消與精軋傳動控制系統800 kW整流裝置所帶整流逆變設備部分的通訊，修改為只與1 600 kW變頻裝置所帶的整流器、逆變器設備通訊。在對該部分進行修改后，由于其原有輥道控制系統的整流部分進行了調整，需要對精軋的控制系統進行相應的調整，因此，在對以上通訊系統進行修改后，對精軋的輥道系統控制程序進行了修改。主要包括精軋進鋼條件的修改和精軋輥道運行條件的修改，主要修改部分如圖2、圖3所示。

圖2 精軋進鋼條件的修改處理

圖3 精軋輥道運行條件的修改處理

4 結論

通過對精軋區變頻傳動系統的改造，成功地消除了由于兩套變頻系統進線處產生的環流震蕩而燒毀快熔或變頻功率元件情況，減少了熱軋軋線生產故障，節省了變頻設備備件，直接經濟效益為60萬元，間接經濟效益為300萬元。精軋區變頻系統改造后從未出現一次變頻裝置整流單元損壞。

Revamp of Auxiliary Drive System at Tiantie Hot Rolling Finishing Area

SHI Li-wei
(Tiantie Plate Hot Rolling Company Limited,Tianjin Metallurgy Group,She County, Hebei Province 056404,China)

The fault of frequency conversion rectifying device for roll changing car at Tiantie finishing frequency conversion system was analyzed．Modification was executed on the auxiliary drive system of finishing area to improve the control circuit of hardware circuit and software parameters,eliminate production failure at hot rolling line and reduce the spare part cost of frequency conversion equipment．High economic benefit was obtained and stable and smooth production ensured．

hot rolling;frequency conversion device;thyristor;quick fuse

10．3969/j．issn．1006-110X．2016．06．010

2016-08-16

2016-09-06

史立偉（1983—），男，工程師，主要從事電氣管理與技術工作。