轧机主机管控体系的改进与维修

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本文作者：吴水桂，丘源 单位：广东省钢铁研究所

电流调节器主要作用是稳定电流，电路如图4示．当Id↑→⊿Ui=－Us+Ufi=(－Us+Id)＞0→Uk↓→Ud↓→Id↓．当系统稳定时，⊿Ui=(－Us+Id)=0，即Id=Us/，所以Us一定时，Id将保持在Us/的数值上．通过调节W6可以调节LT的时间常数，调节W7可以整定Id的最大值．

参数设定

电流调节器参数的设定。取输入电阻R22=R23=10kΩ，滤波时间常数Tfi=2ms，则滤波电容C8=4Tfi/(R22+R23)=0．4μF．因三相桥式整流晶闸管的延时时间T0=1．7ms，则电流环小时间常数T∑i=Tfi+T0=3．7ms，Ti=4T∑i=14．8ms．现取C11=2μF，那么R26=4T∑i/C11=7．4kΩ，此处取W6=W7=20kΩ，R27=2kΩ，限电阻R24=R28=R29=R31=1kΩ，R25=100kΩ．

速度调节器参数的设定。取输入电阻R13=R14=10kΩ，速度滤波时间常数Tfn=10ms，则滤波电容C6=4Tfn/(R13+R14)=0．2μF．因电流环为典“Ⅱ”系统设计，则速度环小时间常数T∑n=Tfn+Ti=10+14．8=24．8ms，Tn=4T∑n=99．2ms，现取C7=2μF，那么R20=4T∑n/C7=49．6kΩ(取50kΩ)，此处取W4=W5=20kΩ，R21=2kΩ，限电阻R15=R17=R18=R19=1kΩ，R16=150kΩ．

双闭环调速系统的控制过程

在轧制带钢的过程中，当遇到带钢的焊接口或带钢比较厚的地方时，双闭环调速系统对主机进行控制和调节的过程如图5示．

转速n下降，电流Id上升．在轧钢过程中遇到上述现象时，转速n会下降，电流Id会上升，因为Mfz↑→Md＜Mfz→M合=(Md－Mfz)＜0→n↓→⊿Un=(Ug2－an)＞0→|－Us|↑→⊿Ui=(－Us+Id)＜0→Uk↑→Ud↑→Id↑→Md↑，同时Id↑→⊿Ui=(－Us+Id)＞0→Uk↓→Ud↓→Id↓．在速度调节器的作用下，转速n的继续下降会得到阻止，同时电流调节器的作用也使电流Id的继续上升会被其抑制，因ST是外环在调节过程中起主导作用，而LT是内环起跟随作用，所以电流的变化始终跟随着速度的变化，因此转速n下降，电流Id上升．

转速n上升，电流Id继续上升．随着Id的上升，Md继续上升，当Md=Mfz时，转速n不再下降，但n仍然小于n1，⊿U仍然大于零，所以Md继续上升，Md＞Mfz，转速n回升，同时电流Id也继续上升．

转速n继续上升，电流Id下降．当n回升n1时，Md不再上升，则电流Id也不再上升，但Md＞Mfz，因此马达继续加速，转速n继续上升，使转速n＞n1．这样又使⊿U＜0→|－Us|↓→⊿Ui=(－Us+Id)＞0→Uk↓→Ud↓→Id↓→Md↓，所以电流Id下降．

转速n下降，电流Id继续下降．随着Md的下降，当Md=Mfz时，n此时仍然大于n1，⊿U仍然小于零，⊿U＜0→|－Us|↓→⊿Ui=(－Us+Id)＞0→Uk↓→Ud↓→Id↓→Md↓，所以电流Id继续下降．3．5转速n下降，电流Id上升．因为Md继续下降，使Md＜Mfz，此时系统将重复上述的过程．当系统经过一些小震荡后，Md、Id和转速n将会趋于稳定，即Md=Mfz2，n=n1，I=I1．虽然此系统要经过一些小震荡后才能稳定，但在LT和ST的作用下，其震荡的幅值比较小，同时系统调节的时间非常短，只有零点零几秒，所以在轧制带钢的过程中观察不到主机转速的变化和钢带“拉扯”的现象，这样轧出来带钢的质量比较理想．同理当带钢由厚变薄时，此系统将会进行反过程的调节，使其达到新的平衡，调节过程不再陈述．

故障分析与处置

在一次轧制带钢的过程中，主机的运行速度从平稳状态突然上升到到最大值，并且不可控制．紧急停机后检查发现，用来测定主机运行速度的发电机烧毁，致使转速负反馈的作用突然消失，也就是说Ufn=an=0，那么加在速度调节器输入端的偏差电压⊿Un=Ug2－Ufn=(Ug2－an)=Ug2，而此时Ug2的电压是4．2伏，远远大于正常输入时的偏差电压⊿Un，Ug2的电压直接加在速度调节器输入端，使速度调节器饱和，输出的电压Us为－9．5伏，为主机转速n的最大限幅值，主机转速突然上升到最大值．更换测速发电机，调整其在速度调节器输入端的反馈电压Ufn，主机的运行状态恢复正常．

主机空载启动正常，轧钢时，主机的运转速度不稳定，出现“颤抖”的现象．调节电流反馈量时发现，反馈量越小，主机“颤抖”越严重，检查发现电流调节器的积分电容短路，导致电流调节器由比例－积分调节器变成了比例调节器．当主机轧钢时，主机的电枢电流升高，电流反馈量增大，电流调节器的输入电压⊿Ui=(－Us+Id)减小，因为电流调节器变成了比例调节器而不具备积分的作用，失去了其消除偏差的作用，所以输入电压⊿Ui被即刻输出，输出电压Uk立即减小，导致晶闸管整流装置的输出电压减小，主机的速度降低．主机的速度降低导致其转速反馈量Ufn减小，速度调节器的输入电压⊿Un=Ug2－Ufn升高，其输出电压Us增大，结果电流调节器的输入电压⊿Ui=(－Us+Id)增大被立即输出，Uk增大，晶闸管整流装置的输出电压增大，主机的速度升高．主机的速度升高使其转速反馈量Ufn增大，结果又使Uk减小，主机的速度降低，因此主机的运转速度出现“颤抖”的现象．更换积分电容C11后，控制恢复正常．

结语

轧钢机主机在双闭环调速系统的控制下，在运行过程中速度响应比较快，转速变化幅值比较小，解决了在轧制带钢的过程中因带钢厚度的改变而出现主机转速变化太大的问题，提高了轧制出来带钢的质量．此系统于2007年改造完成后经多年的应用，比较稳定，效果较好．