摘 要：濟(jì)鋼中板廠于2005年新上四輥粗軋機(jī)，主傳動(dòng)電控系統(tǒng)采用SIMADYN D全數(shù)字系統(tǒng)，調(diào)試結(jié)束后生產(chǎn)中存在穩(wěn)定性差，咬鋼過程中上下輥電流相差大，下輥電機(jī)震動(dòng)噪音大等問題。本文通過對(duì)電機(jī)震動(dòng)噪音大的分析，提出相應(yīng)的方法，對(duì)以后類似情況的處理具有重要意義。
關(guān)鍵詞：電機(jī)震蕩；電控系統(tǒng)；全數(shù)字系統(tǒng)；負(fù)荷平衡
1 前 言
濟(jì)南鋼鐵股份有限公司中板廠（簡(jiǎn)稱濟(jì)鋼中板廠）于2005年新上一套四輥粗軋機(jī)，電控系統(tǒng)采用西門子SIMADYN D全數(shù)字系統(tǒng)。但投產(chǎn)后存在以下問題：
?。?）系統(tǒng)穩(wěn)定性不佳。
?。?）系統(tǒng)有時(shí)不能實(shí)現(xiàn)負(fù)荷平衡控制，出現(xiàn)上下輥電機(jī)電流相差很大的現(xiàn)象。
?。?）下輥電機(jī)噪音大且周期性出現(xiàn)，特別是咬鋼過程中噪音特別明顯。
針對(duì)以上問題，通過對(duì)電機(jī)本體的震蕩分析及PDA記錄的電機(jī)軋鋼過程中的電壓綜合波形的分析找到原因，使問題得到解決，從而消除了電機(jī)的震蕩噪音，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
四輥主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)為交交變頻變流裝置供電的交流同步機(jī)，控制裝置采用SIEMENS公司SIMADYN D全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)。
2．1交交變頻主電路方案
2．1．1供電系統(tǒng)
電動(dòng)機(jī)的主整流變壓器一次側(cè)為35KV供電，勵(lì)磁變壓器一次側(cè)為6KV供電。
定子主回路由1臺(tái)35KV高壓開關(guān)對(duì)一臺(tái)電機(jī)單獨(dú)供電，同時(shí)，向上/下輥電機(jī)供電的主整流變壓器接法互相錯(cuò)開，以減少供電高次諧波。
勵(lì)磁回路由一臺(tái)副邊雙分裂變壓器為兩臺(tái)電機(jī)供電。
供電系統(tǒng)單線圖如圖所示：
電機(jī)的低壓控制回路由35KV經(jīng)一臺(tái)25KVA的同步變壓器供電。
2．1．2主回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概況
交交變頻器由三臺(tái)電網(wǎng)自然換流無環(huán)流可逆的三相橋式變流器組成，對(duì)應(yīng)同步電機(jī)定子A，B，C三相，每相連接成三相橋式電路。三相交交變頻器采用邏輯無環(huán)流、三相有中點(diǎn)方式，由副邊三分裂整流變壓器供電，每臺(tái)電機(jī)整流變壓器接法互相錯(cuò)開，以減少供電高次諧波。輸出端采用星點(diǎn)聯(lián)接，電機(jī)定子繞組為三相星接，電機(jī)星點(diǎn)和變頻器星點(diǎn)獨(dú)立。主回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示：
這種方案的優(yōu)點(diǎn)是:可以采用交流偏置技術(shù),使整流變壓器二次電壓降低、可控硅電壓安全系數(shù)提高、變頻器容量降低、電機(jī)內(nèi)無三次諧波。
2．2 SIMADYN D硬件配置說明
在濟(jì)鋼中板廠四輥粗軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)中，上/下輥每臺(tái)同步電機(jī)都配有一套SIMADYN D控制系統(tǒng)，以完成各自的電機(jī)控制、保護(hù)和故障診斷等任務(wù)。
SIMADYN D控制系統(tǒng)硬件由雙高度歐洲標(biāo)準(zhǔn)尺寸的高抗干擾和容錯(cuò)性的插入式線路板組成，模板按功能分為通用處理器板、特殊任務(wù)處理器板、存儲(chǔ)器板、數(shù)字輸入/輸出板、模擬輸入/輸出板，根據(jù)不同的任務(wù)需要可任意配置。
外部開關(guān)信號(hào)通過輸入/輸出模塊連接，這些標(biāo)準(zhǔn)接口模塊提供電氣隔離、信號(hào)的匹配和變換，用于操作監(jiān)視和服務(wù)的外圍裝置通過總線或串行接口聯(lián)接起來。
同時(shí)，SIMADYN D還提供多種通訊手段與其他設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，包括控制裝置與上位機(jī)間的通訊；控制裝置之間的通訊以及與下位機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊取?br />
SIMADYN D 系統(tǒng)硬件配置見附圖。
2．3 SIMADYN D控制系統(tǒng)軟件說明
本項(xiàng)目中SIMADYN D的四塊處理器模板共同作用實(shí)現(xiàn)交交變頻同步電機(jī)矢量變換運(yùn)算。系統(tǒng)接收光電碼盤反饋回的速度及位置信號(hào)，在PM6模板內(nèi)完成速度控制及工藝運(yùn)算，在另一塊PM6模板內(nèi)完成矢量變換控制運(yùn)算，然后形成定子三相電流的設(shè)定值及轉(zhuǎn)子激磁設(shè)定值，輸入給EP22及PM6+ITDC模板，由EP22進(jìn)行三相電流調(diào)節(jié)運(yùn)算，由PM6+ITDC模板完成轉(zhuǎn)子激磁電流調(diào)節(jié)運(yùn)算。并輸出晶閘管功率柜的觸發(fā)脈沖，通過晶閘管功率柜控制同步電機(jī)。
3 濟(jì)鋼電機(jī)四輥軋機(jī)下輥電機(jī)震蕩問題分析解決說明
3．1現(xiàn)象
濟(jì)鋼中板廠四輥軋機(jī)投產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行后，出現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性差，上下輥電機(jī)電流差別大，下輥電機(jī)過鋼時(shí)出現(xiàn)電機(jī)震動(dòng)聲音較大。
3．2分析
電機(jī)震蕩可能由電機(jī)內(nèi)部機(jī)械問題引起，或者是電機(jī)電磁噪聲，由其輸入電流電壓引起。所以，首先要確定電機(jī)震蕩是由機(jī)械問題還是電磁問題引起。
首先對(duì)電機(jī)本體的震蕩噪音測(cè)得波形如下： 
得出在不同轉(zhuǎn)速下測(cè)定電機(jī)噪聲頻率，基本得出下輥電機(jī)噪聲頻率為50Hz。
用PDA記錄軋鋼時(shí)上下兩輥電機(jī)綜合電壓波形如下： 
通過以上兩種軟件測(cè)的波形分析得出，下輥電機(jī)電壓波形有震蕩，且周期約為0.02s（X2-X1），即周期為50Hz，所以初步確定電機(jī)震動(dòng)為下輥電機(jī)電源電壓引起。
3．3為確定是否是電源電壓引起的電機(jī)震蕩，進(jìn)行如下測(cè)量與分析：
?。?）用示波器直接從ABC三相SE20.2接口板測(cè)量下輥電機(jī)電壓實(shí)際值反饋波形，確定上圖電壓震蕩由B相電壓反饋震蕩引起，其他A,C兩相波形正常。
?。?）用示波器經(jīng)1：10變壓器直接測(cè)量各個(gè)可控硅兩端電壓波形（在零電流的L1,L2,L3,L+,L-端兩兩組合測(cè)量可得到所有12個(gè)可控硅兩端電壓波形）。從波形上看，發(fā)現(xiàn)下輥B相L+和L2兩端電壓異常，即：正組第三個(gè)管子（V13）或反組第六個(gè)管子（V26）沒有導(dǎo)通。
?。?） 經(jīng)過更換可控硅排除可控硅損壞情況。
?。?） 斷電，開放脈沖，檢查觸發(fā)脈沖是否加到可控硅上。逐個(gè)元件檢查發(fā)現(xiàn)V26管子脈沖放大單元處沒有觸發(fā)脈沖，仔細(xì)追查最終確定下輥B相功率軌脈沖分配板X1哈丁插口V26對(duì)應(yīng)插針?biāo)蓜?dòng)，觸發(fā)脈沖沒有到達(dá)V26的脈沖放大單元。所以V26不能出發(fā)，從而出現(xiàn)每隔一個(gè)電源周期（50Hz,0.02S）都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)橋臂不導(dǎo)通的情況，從而給B相電壓波形帶來周期性脈動(dòng)。
（5） 把從SD過來的脈沖觸發(fā)電纜哈丁插頭更換到該脈沖分配板備用口X2上后，重新測(cè)量各個(gè)硅的觸發(fā)脈沖，均存在。重新上電后轉(zhuǎn)車，測(cè)量B相及綜合電壓波形。發(fā)現(xiàn)一切正常，上下輥一致。電機(jī)噪聲消除。問題得以解決。
?。?） 正常電壓波形如下所示： 
4結(jié)束語
經(jīng)過對(duì)電控系統(tǒng)程序的優(yōu)化及對(duì)各個(gè)接口處理后，電機(jī)的震蕩噪音得以消除，并且提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷平衡控制功能。使軋機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，迅速達(dá)產(chǎn)達(dá)效。
通過對(duì)濟(jì)鋼中板廠四輥粗軋機(jī)下輥電機(jī)的震蕩噪音的分析及處理方法，使我們對(duì)大功率交流電機(jī)出現(xiàn)震蕩時(shí)有了初步的處理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以后處理類似情況具有重要意義。
