軋鋼輥道電氣傳動(dòng)系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、軋鋼輥道電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要輥道作為軋鋼廠必不可少的設(shè)備，其數(shù)量多、占地面積廣，貫穿整個(gè)軋鋼廠的生產(chǎn)線。在軋鋼車間輥道是運(yùn)送必不可少的設(shè)備，它作用于車間整個(gè)生產(chǎn)線，占工廠設(shè)備總重量的很大的比重，在很大程度上決定著軋鋼車間的生產(chǎn)效率和整個(gè)軋制工藝過(guò)程的是否連續(xù)，而且軋鋼機(jī)前后的輥道運(yùn)轉(zhuǎn)情況還直接影響軋鋼機(jī)的產(chǎn)量的大小。早期的輥道的調(diào)速系統(tǒng)是采用直流調(diào)速方式，本文介紹了該系統(tǒng)存在的系列問(wèn)題和具體將其改造成變頻調(diào)速系統(tǒng)，介紹了變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，在鋼鐵生產(chǎn)中變頻調(diào)速起著舉足輕重的作用關(guān)系著生產(chǎn)命脈，關(guān)乎著操作者的安全和產(chǎn)品的質(zhì)量。傳統(tǒng)的輥道采用集體傳動(dòng)方式，需要鏈條和變速箱，造價(jià)高維護(hù)不方便，也不利于對(duì)

2、生產(chǎn)線的改造。本文所采用的式單獨(dú)傳動(dòng)方式：一臺(tái)電機(jī)控制一臺(tái)輥?zhàn)?，利用變頻器制動(dòng)，調(diào)速。大大節(jié)約了成本，同時(shí)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠大幅節(jié)能，并且調(diào)速快捷，調(diào)速精度高。本文具體介紹了如何選擇輥道電動(dòng)機(jī)，選擇變頻器的方法，和對(duì)制動(dòng)方式的考量。關(guān)鍵字：輥道電機(jī)，變頻器，傳動(dòng)方式，變頻調(diào)速SummaryRoller essential as rolling mill equipment, its quantity, wide footprint, throughout the rolling mill production line. In the steel rolling workshop rolle

3、r essential equipment is shipped, which acts on the entire production line workshop, plant and equipment accounts for a large proportion of the total weight, largely determine the productivity and the entire rolling process of rolling plant whether continuous, and roller mill functioning before and

4、after the rolling mill also directly affect the size of the yield. Early roller speed control system is the use of a DC speed control, this paper describes a series of problems exist in the system and to transform it into a specific frequency control system, describes the benefits of frequency contr

5、ol, frequency control in steel production It plays an important role in the relationship between the production lifeline, about the quality of operator safety and product. Traditional roller a collective drive mode, you need a chain and gearbox, high maintenance cost is inconvenient, is not conduciv

6、e to the transformation of the production line. Type single drive used herein: a motor to control a roller, use the inverter brake, speed. Significant cost savings, while the use of frequency control system can significantly saving and fast speed, high-speed precision. This article describes how to

7、select the specific roller motor, select the drive, and a method for braking mode considerations.Keywords: roller motor, inverter, transmission mode, frequency control 目錄軋鋼輥道電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)I摘要ISummaryII1緒論11.1輥道輸送機(jī)11.2 輥道輸送在軋鋼生產(chǎn)中的作用及其發(fā)展情況21.3本文設(shè)計(jì)目標(biāo)32 輥道變頻調(diào)速系統(tǒng)52.1變頻器概述52.2變頻器的分類和組成52.3 變頻器的選擇82.4 變頻器參數(shù)設(shè)置92.

8、5系統(tǒng)的傳動(dòng)方式123輥道電機(jī)的選型143.1 YZR系列輥道電機(jī)143.2 電動(dòng)機(jī)初步的選擇173.3 電動(dòng)機(jī)驗(yàn)算184電機(jī)制動(dòng)204.1 變頻器制動(dòng)204.2制動(dòng)電阻的選擇224.3變頻控制方式的選擇234.4系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)244.5變頻器外圍接口電路設(shè)計(jì)29結(jié)論31致謝32參考文獻(xiàn)331緒論1.1輥道輸送機(jī) 常用于水平的或向上微斜的輸送線路。驅(qū)動(dòng)裝置將動(dòng)力傳給輥?zhàn)樱蛊湫D(zhuǎn)，通過(guò)輥?zhàn)颖砻媾c輸送物品表面間的摩擦力輸送物品。按驅(qū)動(dòng)方式有單獨(dú)驅(qū)動(dòng)與成組驅(qū)動(dòng)之分。前者的每個(gè)輥?zhàn)佣寂溆袉为?dú)的驅(qū)動(dòng)裝置，以便于拆卸。后者是若干輥?zhàn)幼鳛橐唤M，由一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，以降低設(shè)備造價(jià)。成組驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)方式有齒輪傳

9、動(dòng)、鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)。動(dòng)力式輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)一般用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)需要亦可用雙速電動(dòng)機(jī)和液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、可輸送高溫物品、節(jié)能等特點(diǎn)，適合于運(yùn)送成件物品。輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)分動(dòng)力型和無(wú)動(dòng)力型，可以實(shí)現(xiàn)直線、曲線、水平、傾斜運(yùn)行，并能完成分流、合流等要求，實(shí)現(xiàn)物品在機(jī)上加工、裝配、試驗(yàn)、包裝、挑選等工藝。結(jié)構(gòu)形式：從驅(qū)動(dòng)形式上分為有動(dòng)力、無(wú)動(dòng)力、電動(dòng)滾筒等，按布局形式分為水平輸送，傾斜輸送和轉(zhuǎn)彎輸送。尺寸規(guī)格：滾筒輸送機(jī)內(nèi)寬度由客戶指定，可按客戶需求制作，轉(zhuǎn)彎滾線標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)彎內(nèi)半徑為300、600、900、1200mm等，也可按客戶需求采用其它特殊規(guī)格。直段滾筒所用的滾筒直 徑有3

10、8、50、60、76、89mm等。轉(zhuǎn)彎滾筒的錐度我們會(huì)根據(jù)輸送物體的重量、外形尺寸、線速度等來(lái)設(shè)計(jì)。傳動(dòng)方式：?jiǎn)捂溳?、雙鏈輪、O型皮帶、平面摩擦傳動(dòng)帶、同步帶等。調(diào)速方式：變頻調(diào)速，無(wú)級(jí)變速等。在本文選用變頻調(diào)速方式，可以用PLC控制。 1.2 輥道輸送在軋鋼生產(chǎn)中的作用及其發(fā)展情況在軋鋼車間輥道是運(yùn)送軋件必不可缺少的設(shè)備，它作用于車間整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)線，占車間設(shè)備總重量的20% - 30%（有的車間甚至達(dá)到40% - 60%），在很大程度上關(guān)系著軋鋼車間的生產(chǎn)率和整個(gè)軋制工藝流程的連續(xù)性，而且軋鋼機(jī)前后的輥道運(yùn)轉(zhuǎn)情況還直接影響軋鋼機(jī)的產(chǎn)量。對(duì)于軋鋼輥道，各種規(guī)格輥?zhàn)訁?shù)作用如下：直徑用途600裝

11、甲板軋機(jī)和板坯機(jī)的工作輥道500板坯機(jī)，大型初軋機(jī)和厚板軋機(jī)的工作輥道450初軋機(jī)的工作輥道400小型初軋機(jī)和軌梁軋機(jī)的工作輥道板坯機(jī)和大型初軋機(jī)的運(yùn)輸輥道350中板軋機(jī)的工作輥道，初軋機(jī)和軌梁軋機(jī)的運(yùn)輸輥道300中型軋機(jī)和薄板軋機(jī)的工作輥道和輸入輥道250小型軋機(jī)的輸入輥道，中型軋機(jī)和薄板軋的輸出輥道200小型軋機(jī)冷床處理的輥道表1輥?zhàn)又睆奖磔伒垒斔蜋C(jī)的發(fā)展 1) 近年來(lái)，輥道輸送技術(shù)取得巨大進(jìn)步，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)率顯著提高。 2) 輥?zhàn)右?guī)格范圍增大，使用領(lǐng)域增多。 3) 運(yùn)輸效率有所提高4) 驅(qū)動(dòng)方式成熟，工作穩(wěn)定，使用變頻調(diào)速方式大幅節(jié)能降低生產(chǎn)成本。 1.3本文設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)一條出爐輥道其

12、作用是將加熱好的鋼坯往軋機(jī)方向輸送，軋機(jī)速度1.36m/s，傳動(dòng)方式為17個(gè)輥?zhàn)訂为?dú)傳動(dòng)，行程為24 m，運(yùn)輸鋼坯規(guī)格150x 150xl200mm運(yùn)輸鋼坯單重2055 kg。近年來(lái)，軋鋼工作輥道由集體傳動(dòng)形式轉(zhuǎn)變?yōu)閱为?dú)傳動(dòng)形式，就是由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)工作輥，這樣就不用擔(dān)心傳統(tǒng)輥道的機(jī)械設(shè)備維護(hù)，主要對(duì)輥?zhàn)雍碗姍C(jī)維護(hù)即可，投資小能耗低。所以本文也選取這種傳動(dòng)方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)變頻調(diào)速方式通過(guò)PLC進(jìn)行控制。圖1軋鋼輥道直流傳動(dòng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題：直流傳動(dòng)系統(tǒng)采用繼電器進(jìn)行控制,故障率高,且無(wú)法通過(guò)計(jì)算機(jī)終控系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;出爐輥道最重承載鋼坯重量達(dá)30,屬于重載起制動(dòng),原直流

13、傳動(dòng)系統(tǒng)在起動(dòng)及制動(dòng)的過(guò)程中能耗巨大;由于棍道的磨損,使得輥?zhàn)邮芰Σ痪?從而導(dǎo)致部分電機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)流的情況,造成電機(jī)故障率的增加;該直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,容易發(fā)生故障且難以確定造成故障的原因,這使得該系統(tǒng)的維護(hù)工作量大且維護(hù)成本高。 CP:- 點(diǎn)-到-點(diǎn)- PROFIBUS- 工業(yè)以太網(wǎng)2 輥道變頻調(diào)速系統(tǒng)2.1變頻器概述變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部I

14、GBT的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。2.2變頻器的分類和組成變頻器分為： 1 交-交型 輸入是交流，輸出也是交流 將工頻交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱 直接式變頻器2 交直-交型 輸入是交流，變成直流 再變成交流輸出將工頻交流電通過(guò)整流變成直流電，然后再把直流電變成頻率、電壓、均可控的交流電又稱為間接變頻器。多數(shù)情況都是交直交型的變頻器。變頻器的組成：由主電路和控制電路組成，主電路由整流

15、器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變圖2.1變頻器(1)整流電路一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。它的主要作用是對(duì)工頻的外部交流電源進(jìn)行整流，并給逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。(2)逆變電路:逆變電路作用是通過(guò)逆變器中主開(kāi)關(guān)器件的有規(guī)律地通與斷，從而得到可變電壓、頻率的交流電輸出。常用的開(kāi)關(guān)器件有絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、電力晶體管(GTR)、門極關(guān)斷(GTO)晶閘管以及等。幾種開(kāi)關(guān)器件的結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。在以前逆變器中，所采用的電力電子器件主要是晶閘管，其開(kāi)關(guān)頻率較低，調(diào)速系統(tǒng)的控制方式在當(dāng)時(shí)主要是調(diào)壓與調(diào)頻分別控制，即相控整流器控制輸出電

16、壓的幅值，逆變器開(kāi)關(guān)頻率控制決定輸出電壓的頻率，這種調(diào)壓、調(diào)頻分別控制方式量簡(jiǎn)單，易于調(diào)整，但有許多缺點(diǎn):調(diào)速系統(tǒng)功率因數(shù)差，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢等。近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，具有自關(guān)斷能力的元件如大功率晶體管GTR和門極可關(guān)斷晶間管GTO開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了一種新型的調(diào)壓一調(diào)頻綜合控制技術(shù)一脈寬調(diào)制技術(shù)及相應(yīng)的PWM逆變器?，F(xiàn)在的SPW逆變器，均是以工GBT為開(kāi)關(guān)器件。工GBT融合了GTR與MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，具有容量大開(kāi)關(guān)頻率高等特點(diǎn)，工GBT的平均開(kāi)關(guān)頻率能夠達(dá)到20kHz左右。SPWM逆變器，能夠同時(shí)完成調(diào)壓和調(diào)頻的任務(wù)。SPWM逆變器所采用的SPWM(Sinusoidal

17、 Pulse width Modulation)方式，采用參考正弦電壓波與載頻三角波互相比較，決定主開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，利用脈沖寬度的改變來(lái)得到幅值不同的正弦基波電壓。脈寬調(diào)制型變頻器不僅可以把調(diào)壓和調(diào)頻的功能集于一身，而且還因采用不可控整流，簡(jiǎn)化了整流裝置，降低了整流器的造價(jià)，同時(shí)還改善了系統(tǒng)的功率因數(shù)，特別是通過(guò)采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方法可以使變頻器輸出電壓中諧波分量，尤其是低次諧波顯著減少，從而使異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)得到了大幅度地改善。圖2.2逆變電路(3)中間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載，無(wú)論電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會(huì)為1，因此，在中間直流環(huán)

18、節(jié)與電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無(wú)功功率的交換，這種無(wú)功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件(電容器或電抗器)來(lái)緩沖。如果中間儲(chǔ)能元件，采用大容量的電容并聯(lián)在直流環(huán)節(jié)上，由于電容兩端的電壓不能突變，因此，直流環(huán)節(jié)的電壓比較穩(wěn)定，相當(dāng)于恒壓源。如果中間儲(chǔ)能元件改為一個(gè)大的串聯(lián)電感，那么直流部分就相當(dāng)于一個(gè)恒流源。根據(jù)中間電路儲(chǔ)能元件的不同，可分為電壓源型變頻器和電流源型變頻器。(4)制動(dòng)電路一般的電壓源型交一直一交變頻器為不可逆變頻器，即變頻器正常運(yùn)行為兩象限運(yùn)轉(zhuǎn)，電源只向異步電動(dòng)機(jī)輸出功率。對(duì)于減速時(shí)需要制動(dòng)力的負(fù)載，功率會(huì)從異步電動(dòng)機(jī)向逆變器回流，此時(shí)變頻器需附加一套制動(dòng)電路，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)II IV象限制動(dòng)，制

19、動(dòng)電路采用制動(dòng)電阻的形式，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)發(fā)電狀態(tài)時(shí)(轉(zhuǎn)差率為負(fù))，將產(chǎn)生再生能量，再生能量存與變頻器平滑回路電容器中，使平滑回路中直流電壓升高，當(dāng)電壓升高到一定值時(shí)，控制電路使制動(dòng)部分的晶體管導(dǎo)通，再生能源流入電阻器被消耗掉。再生能量較大時(shí)，控制單元和電阻單元將分別設(shè)置。對(duì)于需要急加減速度，并且加減速度頻繁的場(chǎng)合，或?qū)τ谥苿?dòng)為主要目的場(chǎng)合，需采用可逆變頻器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行，即雙向電動(dòng)和能量回饋制動(dòng)運(yùn)行，這種逆變器可以將電機(jī)的再生能源反饋回電網(wǎng)。實(shí)際上由于變頻器的整流為高頻非線性，因此會(huì)產(chǎn)生高次諧波，使電網(wǎng)的電壓和電流波形發(fā)生畸變，對(duì)電網(wǎng)造成污染，因此需要一些附件來(lái)處理。(5)

20、控制電路控制電路常由運(yùn)算電路，檢測(cè)電路，控制信號(hào)的輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等組成。其主要任務(wù)是接受各種信號(hào)，進(jìn)行基本運(yùn)算，輸出計(jì)算結(jié)果，完成對(duì)逆變電路的開(kāi)關(guān)控制對(duì)整流器的電壓控制(可控型)以及完成各種保護(hù)功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制，采用盡可能簡(jiǎn)單的硬件電路，主要靠軟件來(lái)完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的功能。2.3 變頻器的選擇通用變頻器的選擇包括通用變頻器的型式選擇和容量選擇兩個(gè)方面，選擇的原則是：首先其功能特性能保證可靠地事項(xiàng)工藝要求，其次是獲得較好的性能價(jià)格比。通用變頻器類型的選擇要根據(jù)負(fù)載特性進(jìn)行。對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類等平方轉(zhuǎn)矩，低速

21、下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通常可選擇專用或普通功能型通用變頻器。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的機(jī)械應(yīng)選用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型通用變頻器，這種通用變頻器低速轉(zhuǎn)矩、靜態(tài)機(jī)械特性硬度大，不怕負(fù)載沖擊，具有挖土機(jī)特性。為了實(shí)現(xiàn)大調(diào)速比的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大通用變頻器容量的辦法。對(duì)于要求精度高、動(dòng)態(tài)性能好、速度響應(yīng)快的生產(chǎn)機(jī)械（如造紙機(jī)械、注塑機(jī)、軋鋼機(jī)等），應(yīng)采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制型通用變頻器。本文通過(guò)以下方面選擇：電機(jī)的規(guī)格指標(biāo)參數(shù)：變頻器在使用過(guò)程中帶動(dòng)的是電機(jī)，所以，變頻器的選型可以從電機(jī)的角度來(lái)選擇型號(hào)、規(guī)格。那首先，我們就必須先了解電機(jī)的各項(xiàng)規(guī)格指標(biāo)參數(shù)。每臺(tái)電機(jī)都有它自己出廠

22、的銘牌，從銘牌上，我們不難找到電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。這些參數(shù)中，我們需要了解的主要參數(shù)有：電機(jī)的額定電壓、額定電流、額定頻率、額定轉(zhuǎn)速等。電機(jī)的額定電壓：電機(jī)的額定電壓一般有110V、220V、380V、690V、1140V、6kV等。電機(jī)的額定電流：電機(jī)的額定電流根據(jù)電機(jī)的功率不同而不同。選擇變頻器時(shí)，變頻器的額定電流應(yīng)大于或等于電機(jī)的額定電流，特殊情況應(yīng)將變頻器功率檔次放大一檔。電機(jī)的額定頻率：普通電機(jī)的額定頻率一般是5060Hz，高速電機(jī)有10003000Hz等。CH_100系列可滿足0600Hz電機(jī)的需要，如需更高頻率，請(qǐng)選用CH_150系列變頻器。電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速：電機(jī)有分為2極、4極、6極

23、、8極等，極數(shù)越高，轉(zhuǎn)速越低，同功率電流也越大。我們一般用的電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是1500 rpm對(duì)應(yīng)4極電機(jī)。變頻器也是根據(jù)4極電機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)的。2極對(duì)應(yīng)3000 rpm、6極對(duì)應(yīng)960 rpm、8極對(duì)應(yīng)720 rpm左右。2.4 變頻器參數(shù)設(shè)置由公式n=n1(1-s)(1) N1=60f/p(2) 通過(guò)變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速參數(shù)作用P00031P00101 P01000 P02050 恒轉(zhuǎn)矩P03001異步電動(dòng)機(jī)P0304電機(jī)額定電壓P0305電機(jī)額定電流P0307電機(jī)額定功率P0308電機(jī)額定功率因數(shù)P0310電機(jī)額定頻率P0311電機(jī)額定轉(zhuǎn)速P0335電機(jī)冷卻：0，自冷；1，強(qiáng)冷；2，自冷，內(nèi)置風(fēng)

24、機(jī)。P0640220%230%（電機(jī)的過(guò)載因子）P0700選擇命令源：0，工廠設(shè)置；1，操作面板（BOP）；2，端子 （數(shù) 字輸入）P1000選擇頻率設(shè)定值：1，電位計(jì)（MOP）；2，模擬設(shè)定值；3， 固有頻率。注：如果需要頻率保持無(wú)級(jí)調(diào)速，即能保持在任一頻率下運(yùn)行，則選1，如果不需要保持頻率，即有檔位控制，則選3（一般雙梁車選用）P1080電機(jī)最小頻率P1082電機(jī)最大頻率P1120斜坡上升時(shí)間P1121斜坡下降時(shí)間P1135OFF3的斜坡下降時(shí)間P1300控制方式：大小車選0，線性V/F控制；20，無(wú)傳感器矢量控制；21，帶傳感器矢量控制P1500轉(zhuǎn)矩設(shè)定選擇：0，無(wú)主設(shè)定值P1910自動(dòng)

25、檢測(cè)電動(dòng)機(jī)參數(shù)注：當(dāng)P1910=1時(shí)，報(bào)警碼A0541閃爍（激活）電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測(cè)參數(shù)，大約需要5min。P3900結(jié)束快速調(diào)試，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)計(jì)算，但不進(jìn)行I/O復(fù)位此時(shí)，變頻器顯示busy，結(jié)束時(shí)，按ON啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)發(fā)出聲響，但并不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)變頻器停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，出現(xiàn)P3900，快速調(diào)試結(jié)束，變頻器進(jìn)入“運(yùn)行準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。”如果有超速的情況發(fā)生，需要設(shè)置P1910=3，在弱磁的情況下再次辨識(shí)電機(jī)（啟動(dòng)ON,等。）P07002P070117（15）P070217P070317P07049（故障復(fù)位）P07051（正）P07062（反）P073152.7 (52.3)（變頻器故障）P073

26、252.2 (52.C)（電機(jī)抱閘投入，此時(shí)制動(dòng)器接觸器吸合）P10015Hz（一擋）P100210Hz（二擋）P100330HzP100450HzP1005P1015各擋頻率設(shè)定P10320：不可以反轉(zhuǎn)，1：可以反轉(zhuǎn)P1215抱閘制動(dòng)使能，此時(shí)制動(dòng)器接觸器從新釋放P1216抱閘制動(dòng)釋放的延時(shí)時(shí)間P1217斜坡曲線結(jié)束后的抱閘時(shí)間P12374或5P12400 (禁止直流電壓控制器)P1310150%P131250%100%表2.1參數(shù)表如果用矢量控制，請(qǐng)?jiān)O(shè)定：47、P1610 80%150%48、P1611 50%150%當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，P1610、P1611可適當(dāng)減小。當(dāng)系統(tǒng)中存在編碼器時(shí)

27、，先在無(wú)傳感器（P1300=20）的情況下運(yùn)行，運(yùn)行正常后，設(shè)置：(撥碼開(kāi)關(guān)的位置為：)（將18V與LK連接起來(lái)）R0400=2,P0408=編碼器的脈沖數(shù)然后將P0492和P0494的值調(diào)高。（增加編碼器反饋信號(hào)消失的門極限） 觀察r0061(編碼器反饋的轉(zhuǎn)子速度)的值正常后，設(shè)置P1300=21如需變頻器復(fù)位，則設(shè)定P0010=30，P0970=1，按下“P”鍵，復(fù)位過(guò)程需要3min調(diào)試完成后可以通過(guò)變頻器操作面板進(jìn)行試車并運(yùn)行。2.5系統(tǒng)的傳動(dòng)方式輥道的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式與工作狀態(tài)、負(fù)荷情況、環(huán)境狀況及生產(chǎn)要求等有關(guān)。輥道的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式不僅關(guān)系到設(shè)備的使用性和可靠性，而且對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)

28、量有直接影響。1一電動(dòng)機(jī);2一聯(lián)軸器;3一軸承座;4一側(cè)導(dǎo)板;5一輥了;6一冷卻水管;7一輥道架;8一底座;9一快諫更換塊圖2.2傳統(tǒng)輥道結(jié)構(gòu)輥道的傳動(dòng)方式分為集體傳動(dòng)和單獨(dú)傳動(dòng)：輥道集體傳動(dòng)是由1臺(tái)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)1組輥?zhàn)?，具有相?duì)電機(jī)容量小、電控裝置少、防止軋件打滑性能好等優(yōu)點(diǎn)，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、占地面積多、設(shè)備質(zhì)量大。集體傳動(dòng)輥道的分配機(jī)構(gòu)主要有圓錐齒輪箱和圓柱齒輪箱兩種，其分配機(jī)構(gòu)與輥?zhàn)拥倪B接方式又有直接相連的傳統(tǒng)式和分配機(jī)構(gòu)與輥道電機(jī)之間通過(guò)聯(lián)軸器連接的改進(jìn)型。熱軋帶鋼廠的集體傳動(dòng)輥道通常用于板坯上料輥道、粗軋機(jī)區(qū)工作輥道。輥道單獨(dú)傳動(dòng)是由1臺(tái)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)1個(gè)根輥?zhàn)?，具有傳?dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備質(zhì)量

29、輕、占地面積少，布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)電機(jī)容量大、電控設(shè)備多。熱軋帶鋼廠的單獨(dú)傳動(dòng)輥道通常用于出爐輥道、粗軋機(jī)區(qū)延伸輥道、中間輥道、輸出輥道和特殊輥道，其傳動(dòng)方式主要有帶減速機(jī)和不帶減速機(jī)兩種。近年來(lái)，隨著電機(jī)性能的提高，尤其是輥道結(jié)構(gòu)有利于側(cè)導(dǎo)板布置，單獨(dú)傳動(dòng)輥道也逐漸用粗軋機(jī)工作輥道。 1一輥道;2一聯(lián)軸器;3一電動(dòng)機(jī)圖2.2單獨(dú)傳動(dòng)輥道 3輥道電機(jī)的選型3.1 YZR系列輥道電機(jī)YZR系列冶金及起重用三相異步電動(dòng)機(jī)（以下稱電動(dòng)機(jī)）常用于各種型式的起重機(jī)械及冶金輔助設(shè)備的電力傳動(dòng)，轉(zhuǎn)子為繞線式，其特點(diǎn)是經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，負(fù)載大小和方向經(jīng)常變化，因此電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)本身都具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，以

30、適應(yīng)機(jī)械振動(dòng)和沖擊。為了減少啟動(dòng)和停車時(shí)的慣性，轉(zhuǎn)子做得比較細(xì)長(zhǎng)。目前YZR系列電動(dòng)機(jī)主要分F級(jí)絕緣和H級(jí)絕緣兩種。YZR系列電動(dòng)機(jī)的工作定額分為短時(shí)定額及斷續(xù)周期性定額，電動(dòng)機(jī)以S3 40%為基準(zhǔn)工作制，起動(dòng)等級(jí)指每小時(shí)最大允許的等效起動(dòng)次數(shù)，起動(dòng)等級(jí)分為6、150、300及600次/小時(shí)，其中點(diǎn)動(dòng)一次（終了時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不大于其額定轉(zhuǎn)速的25%）相當(dāng)于1/4次起動(dòng)，電制動(dòng)（制動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的1/3）一次相當(dāng)于0.8次起動(dòng)YZR系列電動(dòng)機(jī)起動(dòng)通常采用串電阻起動(dòng)和頻敏變阻器起動(dòng)兩種方法。過(guò)流保護(hù)的整定值通常是電動(dòng)機(jī)額定電流的2.25倍。實(shí)際使用當(dāng)中，由于機(jī)械故障或負(fù)載方面原因，有時(shí)會(huì)超過(guò)2.25

31、倍（尤其是頻敏變阻器起動(dòng)）。圖3.1電機(jī)實(shí)物電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)分為F級(jí)和H級(jí)兩種。F級(jí)適用于冷卻介質(zhì)溫度不超過(guò)40的一般場(chǎng)所；H級(jí)適用于冷卻溫度不超過(guò)60的冶金場(chǎng)所，電動(dòng)機(jī)具有良好的密封性，用于一般場(chǎng)所的電動(dòng)機(jī)防護(hù)等級(jí)為IP44，用于冶金場(chǎng)所的電動(dòng)機(jī)防護(hù)等級(jí)為IP54。YZR系列為繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)，YZ系列為鼠籠轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)。圖3.2電機(jī)接線圖圖3.3電機(jī)外部結(jié)構(gòu)型號(hào)額定功率(KW)額定電壓(V)額定電流(A)功率 因數(shù) (cos)轉(zhuǎn)子電流(A) 轉(zhuǎn)子開(kāi)路電壓(V) YZR-112M-61.53804.60.78109100YZR-132M1-62.25.90.7711.5130YZR

32、-132M2-63.79.20.7913.6180YZR-160M1-65.514.70.7427.9139YZR-160M2-67.5180.826.4185YZR-160L-61124.60.8128249YZR-180L-615330.843.5216YZR-200L-622200YZR-225M-630620.8474251YZR-250M1-637700.8891.5249YZR-250M2-645850.8995290YZR-280S-6551030.9121.5278YZR-280M-675370YZR-160L-87.519.20.7523.4206YZR-180L-81126

33、0.7941.2172YZR-200L-81533.30.7953.4178YZR-225M-82246.70.8259232YZR-250M1-830275YZR-250M2-837760.8369328YZR-280S-845305YZR-280M-8551100.8492360表3.1電機(jī)參數(shù)表3.2 電動(dòng)機(jī)初步的選擇根據(jù)第一章選取輥?zhàn)又睆絛=300mm,輥身長(zhǎng)度l=b+=150+300=450mm輥距p=24/16=1500mm （3-1） 符號(hào)名稱數(shù)值DRQrC輥身直徑輥身半徑輥勁軸承摩擦系數(shù)軋件在輥?zhàn)由洗蚧哪Σ料禂?shù)軋件在輥?zhàn)由蠞L動(dòng)的摩擦系數(shù)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輥?zhàn)又亓亢蛙埣亓恳慌_(tái)電動(dòng)

34、機(jī)承擔(dān)運(yùn)輸軋件的重量輥勁半徑一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)輥?zhàn)语w輪力矩和運(yùn)輸鋼材的行程0.3m0.150.0050.30.00155072055KG=616.5kg0.066m24m表3.2系統(tǒng)參數(shù)表 帶入計(jì)算 M=33.85 （3-2）所以選擇輥道變頻電機(jī)YZR132M2-6,電流12.9A，功率4kw,n=900r/min，變頻器功率：，本設(shè)計(jì)選用西門子MM440變頻器(80kw)。3.3 電動(dòng)機(jī)驗(yàn)算確定減速比： （3-3）空轉(zhuǎn)效率： （3-4）電機(jī)軸上的空轉(zhuǎn)力矩： （3-5)運(yùn)輸鋼材時(shí)的力矩： (3-6) 打滑力矩 (3-7)輥道傳動(dòng)系統(tǒng)飛輪矩之和： (3-8)啟動(dòng)力矩： (3-9)制動(dòng)力矩： (3-10

35、) (3-11)式中：Me為負(fù)載持續(xù)率 25%時(shí)的額定力矩。 因?yàn)?M25Me，則根據(jù)上述驗(yàn)算，初選的輥道電機(jī) YZR132M26 是合適的。 4電機(jī)制動(dòng)4.1 變頻器制動(dòng)在采用變頻器對(duì)c輥道的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，在制動(dòng)過(guò)程中，由于同步轉(zhuǎn)速低于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，異步電動(dòng)機(jī)變成為異步發(fā)電機(jī)，負(fù)載的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成為電動(dòng)機(jī)的電能被反饋給電動(dòng)機(jī)。此時(shí)系統(tǒng)中的電能按照異步電動(dòng)機(jī)令變頻器令供電電源的方向逆向流動(dòng)形成逆向功率，逆向功率中少量部分在電動(dòng)機(jī)和變頻器中以耗損的形式消耗掉，大量的逆向功率就必須另找出路。一種方法是利用電阻將從電動(dòng)機(jī)送回的電能轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉，這種方式被稱為能耗制動(dòng)。另一種方法是通過(guò)

36、有源逆變電路，將電動(dòng)機(jī)送回的電能轉(zhuǎn)化成為頻率和相位與電網(wǎng)一致的工頻交流電，回饋到電網(wǎng)中。(l)能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)電路如圖所示，其中的制動(dòng)電阻與主要由一只工GBT制動(dòng)斬波器組成的制動(dòng)單元串連連接，然后并聯(lián)在直流回路上。制動(dòng)單元的控制目標(biāo)，是讓直流電壓在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，回饋到直流回路的電能集聚在電容器內(nèi)，導(dǎo)致電容器端電壓，也就是直流電壓的上升，再生發(fā)電的功率越大，電壓上升的速度越快，即上升斜率越大。當(dāng)直流電壓上升到制動(dòng)運(yùn)行時(shí)的上限時(shí)，制動(dòng)單元控制電路使斬波器件導(dǎo)通，電阻被并聯(lián)到直流回路上。電阻上消耗的能量來(lái)自直流回路，它應(yīng)該不小于最大制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的再生發(fā)電能量，因此，制動(dòng)電阻導(dǎo)通時(shí)，通

37、過(guò)電阻的電流除來(lái)自逆變器外，另一部分則會(huì)來(lái)自電容器內(nèi)電能的釋放。電容器內(nèi)能量的釋放會(huì)導(dǎo)致直流電壓的降低，再生發(fā)電功率越低，它與電阻消耗功率的差值越大，直流電壓下降越快，即下降斜率越大。當(dāng)直流電壓下降到制動(dòng)運(yùn)行時(shí)的電壓下限時(shí)，制動(dòng)單元控制電路使斬波器件截止，電阻從直流回路上切除。 這樣交替導(dǎo)通和截止，使直流電壓交替上升和下降，就構(gòu)成了斬波控制方式。斬波控制時(shí)，直流電壓在一個(gè)固定范圍內(nèi)變化，電容器內(nèi)存儲(chǔ)的電能也能在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，平均值不變，從而保證電阻上消耗的平均功率正好等于通過(guò)逆變器送回的再生發(fā)電功率。圖4.1能耗制動(dòng)原理圖(2) 回饋制動(dòng)為了實(shí)現(xiàn)把制動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)再生發(fā)電能量向電網(wǎng)回饋，網(wǎng)側(cè)

38、變流器應(yīng)采用可逆變流器。傳統(tǒng)的回饋制動(dòng)方式是采用一組與整流單元反并聯(lián)的晶閘管逆變器，它在電動(dòng)狀態(tài)下，由整流單元向負(fù)載提供有效功率;再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由反并聯(lián)的晶閘管逆變器作有源逆變狀態(tài)運(yùn)行，將電能回饋到交流電網(wǎng)。這種方式采用相控調(diào)壓，其控制技術(shù)成熟，但也有其缺點(diǎn)，如整流單元處于深控時(shí)功率因數(shù)低、諧波含量高、換相引起的電網(wǎng)電壓波形畸變等。圖4.1回饋制動(dòng)原理圖回饋制動(dòng)方式雖然節(jié)能效果好，但由于增添了有源逆變電路制動(dòng)。由于C輥道的負(fù)載類型為反抗型負(fù)載，只有動(dòng)能可以回饋設(shè)計(jì)方案采用更為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的能耗制動(dòng)方式。其硬件成本較高于能耗節(jié)能潛力有限。因此本文采用能耗制動(dòng)方式。4.2制動(dòng)電阻的選擇制動(dòng)電阻和

39、制動(dòng)單選的選擇，直接影響到在制動(dòng)過(guò)程中變頻器的安全和整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行初步的估算。(1)制動(dòng)電阻阻值的計(jì)算在進(jìn)行再生制動(dòng)時(shí)，即使不加放電的制動(dòng)電阻，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部也將有20%的銅損被轉(zhuǎn)換為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩?？紤]到這個(gè)因素，可以先按下式初步計(jì)算制動(dòng)電阻的預(yù)選值。能耗制動(dòng)電路由制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻構(gòu)成，其最大電流受制動(dòng)晶體管,最大允許電流I的限制因此制動(dòng)電阻所能選取的最小允許值:因此，選取的制動(dòng)電阻的實(shí)際值R應(yīng)滿如下條件:(2)制動(dòng)電阻功率的計(jì)算如前所述，占電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的20%的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩由電動(dòng)機(jī)內(nèi)部損失產(chǎn)生，因此可按下式求得電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)電阻消耗的平均功率:4.3變頻控制方式的選擇

40、在設(shè)計(jì)輥道調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)程中需要結(jié)合輥道電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的要求，選擇一個(gè)合適的控制方式，通過(guò)調(diào)速范圍、調(diào)速精度、轉(zhuǎn)矩控制、極低速運(yùn)行適用性等幾個(gè)方面對(duì)各種變頻控制方式進(jìn)行對(duì)比。 異步電機(jī)U/f控制異步電機(jī)無(wú)傳感器矢量變頻控制異步電機(jī)帶傳感器矢量變頻控制調(diào)速范圍10: 1(20: 1)20: 1(50: 1)1000:1調(diào)速精度 (%)0.5-20%(與負(fù)載變化有關(guān))0.5%模擬控制0.1%數(shù)字控制0.01% 轉(zhuǎn)矩控制不適用適用適用極低速運(yùn)行不適用不適用適用特點(diǎn)1控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;2調(diào)試工作容易;3可采用通用異步電機(jī);4調(diào)速范圍小，調(diào)速精度低，適用一般要求不高的地方，例如風(fēng)機(jī)，水泵類機(jī)械。1不需要PG

41、(轉(zhuǎn)速脈沖發(fā)生器);2可以進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制;3響應(yīng)速度快;4變頻器，電機(jī)參數(shù)設(shè)定應(yīng)與負(fù)載匹配。1轉(zhuǎn)矩控制性能好;2響應(yīng)速度極快;3需要正確安裝PG部件;4電氣參數(shù)應(yīng)正確匹配;5閉環(huán)控制電路復(fù)雜;6調(diào)速寬，精度高，價(jià)格貴，適合要求高的設(shè)備。表4.1制動(dòng)方式對(duì)比表輥道電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)如下:（1）在運(yùn)行過(guò)程中要求17臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速要大體保持一致，而且能夠同步啟動(dòng)和停止。（2）負(fù)載對(duì)象為鋼坯，最重達(dá)30噸，要求有較大的啟動(dòng)力矩。（3）輥道的距離短，對(duì)起動(dòng)和制動(dòng)的時(shí)間有要求，需要有良好的起動(dòng)和制動(dòng)性能。綜合考慮了輥道電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的以上特點(diǎn)，在對(duì)U/f控制方式和矢量變頻控制方式的各種性能進(jìn)行綜合考慮和比較后，在

42、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我們選擇采用U/f變頻控制方式，具體原因如下:（1） 為了使多臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行，系統(tǒng)采取了群拖方式。但矢量控制方式不適用于群拖方式。（2） 采用了轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)腢/f變頻控制方式，低速下轉(zhuǎn)矩的輸出能力得到了很大的提高，穩(wěn)態(tài)速度精度可達(dá)到0.5，足以滿足輥道電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的要求。4.4系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)這里所說(shuō)的主電路，是指以傳遞功率為主要任務(wù)的電氣回路。在c輥道傳動(dòng)系統(tǒng)中主電路大致可以分為三個(gè)基本部分:電源輸入電路、變頻器到電動(dòng)機(jī)的輸出電路、制動(dòng)電路。 1)電源輸入電路系統(tǒng)主電路電源輸入電路的接線如圖所示。輸入電路主要設(shè)備包括自動(dòng)空氣斷路器MCCB和AC電抗器。圖4.2輸入電路(1)自動(dòng)空氣斷路

43、器MCCB作用:MCCB作為變頻器的后備短路保護(hù)。后備短路保護(hù)的目的有兩個(gè):一個(gè)是對(duì)于變頻器中的逆變器后段短路提供后備保護(hù)功能，以免逆變器的瞬間電流保護(hù)失效時(shí)事故擴(kuò)大導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p失;另一個(gè)目的是對(duì)變頻器中的整流器前段的短路提供保護(hù)。選擇MCCB的注意事項(xiàng):(a)選擇MCCB時(shí)，其容量大致要等于變頻器額定輸出電流的1.5倍到2倍。(b) MCCB的時(shí)間特性要充分考慮變頻器的過(guò)載保護(hù)的時(shí)間特性來(lái)選擇。圖4.3斷路器 (2)Ac電抗器 Ac電抗器的作用是防止過(guò)大的峰值電流流入變頻器的輸入側(cè)，損壞整流部件，改善電源側(cè)的功率因數(shù)。在此次設(shè)計(jì)中我們選用的三相電抗器的規(guī)格為:660A 0.03mHo 圖4.4

44、電抗器2)輸出電路輸出電路的接線如圖輸出電路主要設(shè)備包括隔離開(kāi)關(guān)和熱敏繼電器。圖4.5輸出電路(1)隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)的作用是將電機(jī)與變頻器分離。因?yàn)樵趯?duì)變頻器初始上電調(diào)試時(shí)，以及故障處理時(shí)，都需要把電動(dòng)機(jī)與變頻器分開(kāi)，在這些情況下，隔離開(kāi)關(guān)將發(fā)揮作用。 圖4.6隔離開(kāi)關(guān)(2)熱敏繼電器用于防止電機(jī)過(guò)熱，通過(guò)接入熱敏繼電器的接點(diǎn)來(lái)采集電機(jī)的故障信號(hào)。 圖4.7熱敏繼電器3)制動(dòng)電路由于在制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)電路會(huì)散發(fā)出大量熱能，所以制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻獨(dú)立于變頻器之外單獨(dú)安裝。4)主電路的抗干擾措施變頻調(diào)速系統(tǒng)本身是一個(gè)很強(qiáng)的干擾源，而變頻器卻是對(duì)干擾敏感的設(shè)備，因此在變頻調(diào)速系統(tǒng)中抗干擾措施的設(shè)計(jì)則顯的尤為重要。主電路的干擾主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:變頻器前輸入電路的諧波干擾、變頻器到電動(dòng)機(jī)的輸出電路的載波干擾、能耗制動(dòng)電路的斬波干擾。在改造方案的設(shè)計(jì)中所采取的抗干擾措施為:(1) 在輸入側(cè)增