安钢炉卷轧机卷轧张力控制.pdf

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ELECTRICDRIVE2011Vo1．41No．8电气传动2011年第41卷第8期安钢炉卷轧机卷轧张力控制冯传兵(安阳钢铁股份有限公司第二炼轧厂，河南安阳455004)摘要：在炉卷轧机张力控制中，带钢张力稳定与否取决于卷筒电机的转矩给定精度，转矩给定由张力给定(换算成转矩)和张力损失相加得到，张力损失包括带钢弯曲转矩、卷简加减速转矩、摩擦转矩和带钢在槽口边缘隆起补偿转矩。介绍了安钢炉卷轧机卷取轧制的主要设备和工艺，对卷轧张力的控制方法进行了论述，介绍了变频器带速度限制功能的转矩控制功能。实际生产运行表明，卷轧张力稳定，运行可靠。关键词：炉卷轧机；张力控制；张力损失；转矩中图分类号：TM921文献标识码：BTensionControlofANGANGSteckelMillFENGChuan—bing(8SecondSteelmaking&RollingPlant，AnyangIron&SteelCo．Ltd，Anyang455004，Henan，China)Abstract：Inthesteckelmilltensioncontrol，tokeepthestriptensionconstantisdependeduponaccuracyoftorquereferenceofcoilingdrumdrive，thetorquereferencewillbethetensionreference(convertedtOtorque)plusloses．Losestotensionincludethebendingtorque，acceleration／dece1erationtorque，windageandfrictiontorqueanddrumknuckletorqueoffsetintensioncontrolofsteckelmil1．ThemainequipmentsandprocessingofANGANGsteckelmillwereintroduced，themethodsoftensioncontrolandthefunctionofconvertertorquecontrolwithspeedlimitfunctionwasintroduced．Inpracticalproduction，tensionofcoilongdrumisstableandoperationisreliable．Keywords：steckelmill；tensioncontrol；tensionloss；torque制。轧件进轧机前，卷侧卷筒槽口定位，轧件以适l引言合穿带的速度经穿带门、裙板进入卷筒槽口1m安钢炉卷生产线主体机械设备引进达涅利公后，卷筒启动进入同步过程，加速到比轧件速度略司技术，电气控制由TMEIC公司设计完成。轧大的速度，同步过程消除带钢内的松弛以防止带机为单机架4辊可逆轧机，在4辊轧机的两侧布钢在第一圈卷入时被扯出卷筒的狭槽，并能保持置了2个卷取炉，其主要作用为在可逆卷取轧制穿带长度一定。卷取一圈后，传动系统由速度控过程中，对轧件进行保温。每个炉子中都有一个制模式切换到转矩控制模式。轧机、夹送辊、偏导卷筒来卷取钢卷，另外每个炉子还配有夹送辊、偏辊和卷筒加速到正常轧制速度，张力保持恒定。导辊、穿带门和裙板。夹送辊被用来将轧件喂入放卷侧卷筒上带钢长度小于0．5m时，放卷侧卷轧机和在卷取轧制的过程中起偏导辊的作用。另筒传动系统由转矩控制模式切换到速度控制模外当轧机进行反向轧制时夹送辊被用来夹住钢带式，板尾离轧机8m时，轧机、夹送辊、偏导辊和的尾部，然后按照反向轧制的方向将其喂入轧机卷筒减速，下发较小的张力给定，抛钢后卷侧卷为下一个轧制道次做好准备。偏导辊的作用就是筒传动系统由转矩控制模式切换到速度控制模引导夹送辊和卷筒之间的带钢以减少带钢自身的式，板尾出轧机后停在合适的位置，卷侧变为放振动。穿带门裙板引导轧件进出卷取炉。卷侧，然后轧机和卷取炉卷筒等反转，以同样的节奏进行逆向道次的轧制，轧机咬钢后放卷侧2卷轧工艺卷筒传动系统由速度控制模式切换到转矩控制轧件厚度小于25mrn时，可以进行卷取轧模式。作者简介：冯传兵(1973一)，男，本科，工程师，Email：aysy123@tom．COrn37 电气传动2011年第41卷第8期冯传兵：安钢炉卷轧机卷轧张力控剥电机最大角速度，r／min。3张力控制3．4抑制隆起造成的振动二级RFS张力模型计算卷取炉卷筒的张力带钢进入卷筒槽内，卷筒开始转动时，由于带给定，机前机后卷筒有各自的张力给定。钢不能平滑地贴在卷筒上，会形成一个隆起，在轧一级控制器进行张力控制，计算施加到卷筒机高速转动时，这个隆起会引起轧机的振动，必须电机的转矩，在带钢上产生合适的张力。二级将将振动控制在容许范围内。每次隆起与卷入的带张力给定和钢板弯曲应力发送给一级控制器，一钢接触时，隆起处钢卷直径变大，电机减速然后回级控制器将张力给定和张力损失折算成转矩给定到正常速度，利用速度偏差的变化，在转矩给定上发送到传动系统，张力损失包括弯曲损失，加减速加转矩补偿来抑制振动。故电机的转矩给定损失和摩擦力损失。T为3．1带钢张力转矩T—T++T矗+T{带钢张力转矩为如果传动已切换到张力控制模式，在规定的TI一(FR+TB)／i时间内电机转矩未达到给定值，一级控制器将会TB=bh。／4O00i。产生一个建立张力失败的信号，触发快停信号停式中：F为卷取张力，N；R为钢卷半径，m；TB为止卷轧。使钢卷塑性弯曲的变形力矩，N·m；i为减速比；4传动张力控制为钢板屈服极限，MPa；b为钢板宽度，mm；h为钢板厚度，mm。卷筒主传动采用TMEIC公司TM70系列3．2加减速转矩IEGT三电平变频器，公用整流器连接机前、机后卷卷筒在启动、制动和正常工作时，角速度发生筒逆变器。卷筒电机为交流异步电动机，技术参数变化，由于转动惯量J的存在，会产生加减速转为：额定功率2250kW，极数12极，额定电流783矩。电机的加减速转矩值为A，额定电压2300V，转速300／600(r／min)，频率T一Je／g30／60Hz。式中：J为转动惯量，kg／mm。；e为电机角加速4．1IEGT变频器度，rad／s；g为重力加速度。变频器系统由控制柜、整流柜、逆变柜和水冷转动惯量J为单元等组成。IEGT(注入增强栅晶体管)是一种J===J。+J卷新型低电压触发、高速可控通断的电压型元件，额J卷一(R一R)·兀·』D·／(2i)定电压4500V，额定电流4000A，功率单元模式中：．，。为电机、卷筒和减速机折合到电机侧的块化设计，采用纯水冷却装置，设备体积小，占用固定转动惯量；．，卷为钢卷折合到电机侧的转动惯面积小，采用了功率电子控制专用的高性能微处量；R。为钢卷外径，m；R为钢卷内径，m；p为钢理器(PP7)，实现了快速响应功能，三电平固定脉的密度，kg／m。；W为钢卷宽度，m；i为减速比。冲方式PWM控制技术的应用，得到了更近似于使用带钢的线速度和卷筒电机的角速度反馈正弦波的电压输出，减小了电源的高次谐波。可计算出钢卷的半径。根据二级下发的带钢线速三电平IEGT整流器具有全逆变能力，功率度给定和计算出的钢卷半径，可预估卷筒电机的因数可控制到1，使高次谐波电流最小，可以不予角速度，对其微分得到电机的角加速度。考虑高次谐波滤波和SVCS措施。三电平IEGT3．3摩擦力补偿转矩逆变器输出电压最大可达3．4kV，输出电压更近为了保持张力恒定应当考虑摩擦补偿转矩。似于正弦波，减小了转矩波动，可选用resolver等随着电机转速升高，其摩擦力增加。为了保持钢不同的速度传感器，支持TOSLINE—S20，Profi—卷张力恒定，增加摩擦力补偿。摩擦力补偿转bus，DeviceNet等传输方式，对同步电机和异步矩为电机均可实现高精度矢量控制，速度控制精度为T摩一To+nk／no0．01，速度控制响应最大为=60rad／s，转矩式中：T0为静摩擦转矩(To不变)，N·m；为电控制范围为0～100，控制精度无R。补偿时为机角速度，r／min；k为补偿转矩常数，N·m；为±10，有R补偿时为±3。．38 冯传兵：安钢炉卷轧机卷轧张力控制电气传动2011年第41卷第8期4．2异步电机的矢量控制式运行中，轧件拉断时，电机加速，当速度比二级逆变器采用了转子磁链定向的矢量控制，控设定速度高5或更高时，速度调节器输出转矩制框图见图1。变小，作为转矩给定T，控制转为速度控制模式。控制框图见图3。y~00：速度控制y=10：张力控制转矩限幅d／dt图3传动张力控制框图图1控制框图Fig．3DrivetensioncontrolblockdiagramFig．1Controlblockdiagram4．2．3电流控制逆变器接受一级控制器的命令完成卷筒的电流控制包括有功转矩电流i和激磁电流爬行、定位、速度和张力控制。一级控制器下发速i的控制。转矩给定T除以磁通得到有功转矩度给定∞，∞经斜坡和限幅处理输出到速度给电流给定，它与i的反馈的偏差经比例积分运定模型，该模型的输出作为速度调节器的输算后加上感应电压补偿、电感补偿得到q轴电压入m：给定E。由速度给定可知磁通给定，根据磁通4．2．1速度控制速度控制框图见图2。速度给定和速度给定可知激磁电流给定，它与i的反馈的偏差经比例积分运算后加上电感补偿得到d轴电反馈cu分别比例计算后求偏差，再与叫和的偏差的积分运算结果相加，乘以惯量增益，得到转压给定E。4．2．4电压给定矩给定T，转动惯量增益在一级控制器中计算由滑差频率和resolver检测的速度得到磁通并下发给传动。角，和Ed经2／3坐标变换，得到三相的电压给定，PWM控制部分生成门级脉冲信号放大触发IEGT。5结论安钢炉卷线自投产以来，卷筒传动控制系统图2速度控制框图具有良好的快速性和稳定性，转矩跟随性能良好，Fig．2Speedcontrolblockdiagram卷轧张力稳定在±10以内，有效避免了松卷、过紧等现象的发生，保证带钢的卷形良好。4．2．2转矩控制一级控制器发给传动转矩控制命令，下发新参考文献的速度给定，该速度给定比实际速度大5左[1]任礼维．林瑞光．电机与拖动基础[M3．杭州：浙江大学出右，速度调节器输出转矩给定正向饱和。速版社，1994．度调节器输出转矩与一级控制器下发的转矩给定T相比较，选小逻辑选择较小的作为转孺百两丽两矩给定T。在使用外部转矩给定的转矩控制模修改稿日期：201l_01—14—“—。—R；更正：2011年第6期第34页图1，图2的英文图名误为：Ffg．1Definitionofratedcurrent，overloadcurrentandbasic2loadcurrentofDA65—5298converter，Fig．2Additionaldefinitionofratedcurrent，overloadcurrentandbasicloadcurrentofDA65—5299converter；应为：Fig．1DA65—5298Definitionofratedcurrent，overloadCUtrentandbasicloadcurrentofc0n一verter，Fig．2DA65—5299Additionaldefinitionofratedcurrent，overloadcurrentandbasicloadcurrentofconverter；特此更正，并向作者致歉!《电气传动》编辑部—5．6—气1—1—51—凸1—气当—5—当—々5气1—6—与—当．。￡39