粗軋機組軋制負荷對R2電機的影響

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，西昌鋼釩公司2050熱軋廠隨著2#和3#高爐的逐步投產，產量逐年增加，軋制節奏較以前明顯加快，同時軋制品種及規格的擴展也對R2主傳動設備造成較大影響。在產量提高30%、軋制負荷明顯增大的情況下，如果想要設備穩定、合理地運行在允許范圍內，就需要重新對軋制負荷進行合理分配。在上述背景下，對R2粗軋負荷數據的采集、研究、分析，目的是通過針對性的調整軋制負荷，在R2設備穩定、可靠運行的前提下，均衡地發揮主傳動設備的潛力，優化軋制負荷。同時，熱軋廠順利完成自3#高爐投產后的生產任務保駕護航。

2 粗軋機組軋制負荷對R2電機的影響

2.1 故障現象

對比采集數據發現，板坯在R2粗軋機組的軋制過程中，報故障A49201和A49200，特別在第四、第五道次拋鋼后，勵磁電壓尖峰較大，經常達到最大電壓（3.9 UL）的90%以上甚至100%，導致勵磁電壓報警或者跳閘（圖1）。

從圖1可以看出，在第四道次拋鋼后，當軋制速度由4.9 m/s快速降至0的這段時間內，勵磁電壓很快到達最大值，即達到3.9倍額度電壓而引起系統報警或保護跳閘。

2.2 原因分析

通過分析發現：勵磁電壓急劇增大及勵磁電流急劇減小現象均發生在R2在第四道次拋鋼后到第五道次即將開始軋制之間，以及第5道次軋制完成這段時間（即軋制速度從4.9 m/s快速降至0），這一過程實際也是在R2的5個道次軋制中對系統性能提出最高要求的過程。

2.2.1 系統響應速度的影響

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個調節環節是互相制約的，而且由于電流環比速度環的響應時間要小，所以電流環的作用更快，延緩了電磁轉矩減小的速度，但是卻延長了轉矩到達平衡的時間。

2.2.2 短暫失磁原因分析

圖1 勵磁電壓及軋制速度在故障報警狀態

圖2 勵磁電壓、電流在第四、第五道次拋鋼后的變化趨勢

圖3 軋制負荷時間調整后各參數變化趨勢

如果系統不能滿足調節需要，那么轉子就會因此脫離同步過程，當轉子速度快于磁場速度，造成同步電機“失步”，因為此過程是同步電機在拋鋼瞬間失去負荷后造成脫離同步，并且仍然帶有勵磁電流的異步運行方式，所以也稱為帶磁失步。而這種失步是由于電機定、轉子磁場的相對運動，直流勵磁在此期間所產生的對應變化，多表現在勵磁在短時間內的突降。電機帶勵失步時，勵磁系統雖仍有直流勵磁，但勵磁電流及定子電流會產生強烈脈振，脈振頻率隨電機滑差而變化，使電機遭受強烈脈振，甚至有時會產生電氣共振和機械共振，對同步電機的危害較大。

通過以上分析得出結論：同步電機的失磁是因為電機的反電勢大于勵磁電壓所造成，為了避免失磁，就需要勵磁電壓升得更高，如此便進入惡性循環，最終造成了R2在第四道次拋鋼后勵磁電壓達到了100%（3.9UL），而一旦R2因勵壓過高跳閘后，恢復設備需要一段時間。這不僅影響了軋制節奏、提高了生產成本，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 速度調節器比例系數P1460的調整

P1460是轉速控制器P增益適配轉速下限的一個可調參數，在大的負載慣性矩時（即拋鋼后），適當減小P，當速度調節器比例系數對負載變化和Ramp（斜坡）加減速時間較短的時候給定變化時，均能起到減緩調整強度的作用，增強了調節的穩定性，而最終消除偏差靠速度調節器的積分環節。合適的積分時間對抑制超調、減緩沖擊起到了很好的作用。

3.2 電樞電流調節器P155的調整

因為系統的動態性能參數越大，動態響應就越快。即：此參數越大，P增益越大。根據現場實際情況，將電樞電流調節器參數的P增益P155由11改為9，使得動態響應緩慢一些。

3.3 第四、第五道次拋鋼后延時調整

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

4 軋制負荷調整后對生產的影響

4.1 軋制負荷調整前、后的軋制狀態對比情況

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 軋制負荷調整后對生產的影響

從軋制負荷時間調整前后對比圖來看，第四道次拋鋼后的軋制時間調整到9.2 s后，軋制速度曲線得到了明顯的改善，調整后增加的2 s時間使得第四道次拋鋼后和第五道次有了一個平穩過渡的波形，同時勵磁電流及勵勵磁電壓的突變也得到了有效遏制，勵磁電壓在第四道次拋鋼后只達到了3.9Ue的65%，而勵磁電流在20%Ie左右，當然以此為代價是軋制時間延長了，對產量也造成了一定影響，但是通過對軋制負荷的調整，卻有力地保障了設備的正常運行，延長了設備的使用壽命。在排除故障后，相對來說對產量還有提高，長期來看是利大于弊。

5 存在問題及建議

（1）R2上、下輥電機負荷分配問題涉及到了板坯連鑄來料、產品規格和設備條件，在咬入能力、各道次軋制時間允許的條件下，按實際應用分配各道次軋制速度，從而對各道次的軋制力、軋制時間及確定各道次能耗負荷分配等問題來匯總分析。只針對第四、第五道次勵磁電壓出現的報警、跳閘問題進行了探索，所以對問題研究存在單一性。

（2）在一定程度上緩解了電機過載過熱能力及抑制了上下輥定子溫度溫升較快的問題。通過觀察及查詢資料，建議將R2上下輥定子溫度報警調整至85℃，跳閘溫度調整為110℃。

6 總結

通過對R2粗軋機組軋制負荷對生產的影響的研究，經過一定的觀測對比和數據搜集周期，將獲得的R2上下輥主電機的定子溫度、軋制力、壓下量負荷及軋制速度和與這些相關因素進行分析和處理，修改相應的速度調節器中比例系數、電樞電流調節器的增益參數，最終提出在粗軋第四，第五道次拋鋼后速度延長2 s，使得勵磁電流、電壓不因為突然變化而導致跳閘廢鋼的優化負荷分配方案。以期在保證產品產量和質量的前提下，均衡或降低R2有效軋制負荷，降低設備故障率，從而實現熱軋廠的全年生產目標。

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