轧钢主传动变频调速系统

【关 键】本文主要阐述了交流调速在轧机主传动上的两种方式、轧制过程主传动使用交流变频调速状况、两种变频器的技术比较等问题。

【关键词】轧钢；主传动；变频调速系统

轧钢主传动是轧线上轧机及大型相关设备，它的主要特点是居于生产线关键部位，功率大，动作指标要求严格。在轧钢生产中，电动机的调速范围宽，动态、静态的调速性能好，并对轧制时的冲击负荷，要求过载倍数高，热轧系统大部分采用直流机传动。但存在两大缺陷：一是整流换向问题难以解决，尽管在电动机制造和维护上采取了一些措施，如全补偿直流电动机的电枢反应已被充分抵消，但重载和加减速时的换向火花仍然是难题，维护工作量、维修成本、故障率都较高；二是单电枢电动机的容量不可过大，应在5000kw以下，超过5000kw时应采用双电枢或三电枢，转动惯量GD2几倍于同容量的交流机。如：交流变频同步电动机调速系统具有比直流调速高得多的动、静态调速性能的指标，动态速降小于20%，动态恢复时间小于70s，静态调速精度小于0.1%，能满足轧机要求较严的热连轧机精轧主传动工艺。

1、交流调速在轧机主传动上的两种方式

交流调速在轧机主传动的应用一般有晶闸管交一交变频调速方式（见图1）、采用大功率可关断器件（如GTO或IGCT等）（见图2）交一直一交变频调速方式。

2、轧制过程主传动使用交流变频调速状况

（1）邯钢CSP薄板坯连铸连轧。电动机：主传动全为同步机；传动装置功率部分：晶闸管交-交变频调速装置；控制部分：全数字化控制器。采用西门子SIMA-DYN D控制器，矢量控制技术。

（2）包钢CSP薄板坯连铸连轧。电动机主传动全为同步机，六机架，每台电动机为7000kW；传动装置功率部分：晶闸管交-交变频调速装置；控制部分：全数字化SIMA-DYN D控制器，矢量控制技术。

（3）攀钢1450mm热轧带钢厂。电动机：主传动全为同步机；传动装置功率部分：晶闸管交-交变频调速装置；控制部分：全数字化控制器。采用西门子SIMA-DYN D控制器，矢量控制技术。

（4）本钢1700mm热轧带钢厂。电动机：主传动全为同步机；传动装置功率部分：IGCT器件，水冷式，交-直-交变频调速装置；控制部分：美国GE公司Innovation变频器系列产品，全数字化控制，采用专用ToolBox软件进行测试。

（5）太钢2250mm热轧带钢厂。电动机：主传动全为同步机，一架带立辊粗轧，七架精轧机；传动装置功率部分：IEGT新器件，交-直-交变频调速装置；控制部分：矢量控制技术，全数字化控制。

（6）邯钢酸洗冷轧中冷连轧。电动机：主传动五台同步机：4400kW；传动装置功率部分：IGCT器件，水冷式，交-直-交变频调速装置；控制部分：西门子5台Simovert D+2台Simovert ML2变频器，矢量控制技术。

（7）武钢二冷轧。电动机：主传动F1-F5：6900kW；两台卷取机：3000kW；传动装置功率部分：混合方式，F1-F5：交-交变频；卷取：交-直-交变频；控制部分：西门子5台Simovert D+2台Simovert ML2变频器。

（8）济钢中厚板厂。电动机：西辊精轧机上下辊两台交流同步机：各7000kW；传动装置功率部分：交-交变频调速装置；控制部分：矢量控制技术，西门子SIMADYN D控制器。

（9）安阳钢铁公司二轧钢厂。电动机：2800粗轧机上下辊两台凸极式交流机：各4200kW；传动装置功率部分：交-交变频调速装置；控制部分：矢量控制技术，西门子SIMADYN D控制器。

（10）包钢轨梁厂950mm初轧机。电动机：交流同步机；传动装置功率部分：晶闸管交-交变频调速装置；控制部分：CV2000传动控制器，UC2000控制器。

3、两种变频器的技术比较

（1）交―交变频器的优缺点分析

优点：交交变频器仅有一次能量转换，效率高，并同晶闸管整流电路一样，晶闸管的换流靠电源电压的自然换流，无需设置强迫换流装置和使用特殊的可自关断的换流器件，因此简化了设备，可提高效率和运行的可靠性。

缺点：交一交变频器因受输出电压波形影响，输出电压的频率调节范围通常控制在输入电源频率的30%左右，最高也不超过50%，仅在20Hz以下运行，因此，仅适合低速大功率的传动系统。运行时出现大量谐波，要增设动态无功补偿装置方可确保电网和装置的可靠运行。

（2）交一直一交变频器的优缺点分析

优点：交直交变频器的输出频率较高，能达到75Hz，在实现对电动机的变频、变压调速的同时，也可减少网络侧和输出侧的高次谐波分量，可取消网络侧的动态无功补偿装置，还减少电动机侧输出转矩脉动，提高控制系统精度和动态响应特性，满足轧机调速要求。

缺点：一般是系统结构复杂，元器件及设备较多，对维护人员要求高，功率小于交一交变频系统。GTO是电流型器件，其控制功率约为主电路功率的30%，所以，控制电路复杂，要求功率大，每一单元器件都较重，更换和维护较为困难，是一种过渡型器件。ABB公司开发的集成门极整流器件IGCT，就有GTO的长处，低导通损耗、高电压、大电流，还具备IGBT的优势，高脉冲频率（大于IkHz)，无需缓冲电路，适合串并联，低触发功率，是较好的高中压开关器件。