应用研究
不锈钢钢管轧机电气控制系统研究与应用
数事费与
李庄1于志强“
(1.太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024;2.太原钢铁(集团)有限公司不锈钢钢管公司山西太原030003)
摘要:本文研究了不铸钢钢管载机的电气控制系统改造通过淘汰原有传动方式,改用变频器控制运行，使电机运行速度可调,启制动时间可调通过在变频器安装制动电阻使电机的启动电流变少减小对机械和电气设备的冲击,设备可靠性高。通过接触器控制和开关切换,把对热线生产时间的延误尽可能减到最小,保证了正常的生产。
关键调：机机电气控制系统中图分类号：TG146.21,TG156.2
文献标识码:A
0前言
钢管轧机是轧钢车间重要的设备，在钢管生产中被广泛应用。太钢不锈钢钢管公司轧机电气控制系统利用电子开关柜控制，由于电子开关柜设备已运用多年，设备老化，系统稳定性不高，特别是电子开关柜抽层的插头和插座的配合，由于频繁插拨，损坏比较快，由此而造成的生产停机时间较长，增加了生产的成本，而且增加了职工的劳动强度，
轧机电气控制设备是电子开关柜带交流电机直接启动2，启动电流较大，一般为额定电流的5-7倍，电机启动时对机械设备冲击大，对液压泵冲击大，长时闻间容易造成联轴器损坏，由于系统控制线路220V110V、24V电源交叉在一起，设备连锁装置信号繁项，不利于安全、稳定运行，设备电源繁项，不易控制，影响正常的生产。
为解决以上问题，特别是要面对产量不断增加的要求，根据生产实际和工艺要求决定对电气系统进行改造，以提高收集设备的生
产效率，适应生产的需要。 1设计方案
针对驱动方式，启制动时间、电机正反转速度，工作效率以及双机热备等作了充分的考患，具体方案是：
(1)淘汰原有传动方式，改用变频器控制运行，使电机运行速度可调，启制动时间可调，减小对机械和电气设备的冲击。为了提高设备运行的可靠性，我们采取了双机热备的形式，只要变频器发生间题，值班人员可以把变频赖器切除，投人接单器运行，以保证尽快恢复生产。(2)通过接触器控制和开关切换，实现双机在线热备，两套系统的切换速度小于1.5分钟。把对热线生产时间的延误尽可能减到最小。(3) 控制信号进人PLC，其信号连锁由PLC处理，去掉11OV电源，并把 24V和220V线路分开使用，提高了设备运行的安全性，并作操作台和系统控制室之间的连锁，提高操作人员的操作安全系数。(4)对油泵电机进行变频改造，可以起到节能的目的。由于节能主要与轧制工艺过程相关，微出一个准确的计算比较困难，一般来说，经过改造
油泵电机可以节能在30%~50%之间。 2选择驱动液压泵的电动机
2.1电动机的选型
鼠笼异步电动机的连续运行特性很好，其转距受负载波动的影响较小，启动转距也较大，启动特性好，效率高，噪声低，适合于工况使用。
2.2电动机容量的计算
在卷取液压系统中，电机处于连续恒负载运行的工作状态，当电动机在恒负载运行期间，使电动机的温升达到稳定值，便作为连续负载考虑。
驱动液压泵的电动机根据驱动功率和泵的转速来选择。
在整个工作循环中，驱动泵的电动机功率为： P功率=(p,*q)/n
式中D二液压泵的最大工作压力
q.p液压泵的输出流量 n。=液压泵的总效率
P功率=(p_*q.)/ n,=(8mp+2.89L/s)/89.4%=35.97kw 根据驱动功率和液压泵的转速来选择电机，使电动机的超载量
文章编号：1007-9416(2013)05-0066-01
都在允许的范围之内，一般电动机在短时间内可允许超载25%，根据计算的数据，查电机产品样本，选用45kw的电动机。
2.3交流电动机的控制选择
变频调速可对普通的笼型异步电动机实现宽范围的无极调速，具有机械特性硬，调速精度高，启动电流小及效率高等优点。交流电动机的调方式可通过改变定子电压来调节电动机的转速，但机械特性变软，调速范围小。由于在调速时转差功率不随转速面变化，调速范围宽，无论是高速还是低速时效率都很高，系统所采用的变压变频器的控制类型为交一交变压变频器，它只有一个变换环节，把恒压恒频的交流电源直接变换成变压变频器。
2.4控制系统配置(1)电机
型号：Y225M—4，其电机参数如下：额定功率：45KW，
额定电流：84A；
额定转速：1480RPM；(2)控制装置
功率因数：0.92，
经过分析，变频器作为控制系统只是给电机提供电源，且电机无反馈系统，所以只要给出指定频率，电机就会按照指定频率和电机固有特性运转，变频器系统内部设定电机的极对数，不会影响到电机转速，只要保证变频器能够提供足够的电流即可，考虑到电机额定功率为45KW，考虑到设备的容量和备件的通用性，通过察看设备选型手册，我们把电机的控制变频器型号都选择为三最SPF 45K型变频器。
(3)制动利车电阻的选择
为防止设备在启动时启动电流过大，造成对设备的损坏，应在变频器安装制动利车电阻，以保证设备安全、可靠的运行，根据设备使用的电机功率为45KW和选用的变频器的型号，查看利车电阻选型手册，选择型号为：460V系列一VFDB4945型制动刹车电阻，等效最小电阻值20a
(4)设置基频
电机在基频以下，变频器的输出电压随输出频率的变化而变化， V/F=常数，适合但转矩负载特性。基赖以上，变频器的输出电压维持电源额定电压不变，适合恒功率负载特性。基频参数设置应该以电动机的额定参数设置，而不能根据负载特性设置，即使电动机选型不适合负载特性，以必须尽量遵循电动机的参数，否则，容易过流或过载。
如图所示，电动机的额定工作赖率为50HZ，额定电压380V。 3结语
本文研究了不锈钢钢管轧机的电气控制系统改造，通过淘汰原
有传动方式，改用变赖器控制运行，使电机运行速度可调，启制动时间可调，通过在变频器安装制动电阻，使电机的启动电流变少，减小对机械和电气设备的冲击，设备可靠性高。通过接触器控制和开关切换，实现双机在线热备，两套系统的切换速度小于1.5分钟，把对热线生产时间的延误尽可能减到最小，保证了正常的生产，满足了快节奏生产的需要。减少了职工的劳动强度，提高了工作效率，面且
还可以起到节能的效果，参考文献
[1门陈伯时.电力拖动与自动控制原理，北京，机械工业出版社,2002.[2]李刚.变频器控制原理与应用.北京,电子工业出版社,2000.