基于6SE70主传动控制系统的实际应用与故障对策

漆黎明

（攀钢集团工程技术有限公司修建分公司，四川 攀枝花 617000）

1 概述

金属制品公司高线即高速线材生产线，通常高速线材轧区轧机的工艺特点可以概括为连续、高速、无扭和控冷，其中高速轧制是最主要的工艺特点。在实际生产过程要实现高速轧制，对其传动控制系统稳定性、控制精度等都有较高的要求，而在实际应用中其传动控制系统故障频发、故障维修时间长等情况，通过应用分析，制定解决方案及应急措施，使故障维修效率大大提升，达到降低故障频次和缩短故障维修时间目的，为维修保产工作奠定了基础。

2 主传动控制系统构成及原理

2.1 系统构成框架

高线主轧区传动控制系统分为三段供电，即粗轧、中轧、预精轧，每段分别由一台变压器连接至整流装置，其供电经整流回路把进线变压器二次交流电整流成直流电，每段直流母线上加有制动单元及制动电阻，且制动单元采用并联冗余设计，同时公共直流母线分别连接每台主电机所对应的逆变器，该逆变器把直流电转换为交流电，该系统采用公共直流母线供电下挂多台逆变器的变频控制方式（DC/AC）的主传动整流回馈制动控制系统。

2.2 整流装置原理及运行方式

现场安装连接有西门子6SE70两路三相供电整流回路，采用PROFIBUS-DP通讯方式，该整流回路连接有2×2×1500kW整流装置，其每段整流装置控制运行方式连接框图见图1。该系统为12脉冲的整流供电，即是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端增加移相变压器后再增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成。这两组输入之间会有一定的相位差，其理论相位差为30°，12脉冲的整流器具有更好的谐波抑制功能，同时系统为了进一步限制电源侧谐波对变频器的干扰及变频器侧谐波对电网的干扰，需增加一定的短路阻抗，因此在整流回馈单元入口侧增加了进线电抗器。

图1 整流装置运行控制连接框图

2.3 逆变器系统控制原理及运行方式

主传动系统每台逆变器对应一台主轧电机，其现场电机通过安装的增量式编码器进行速度反馈，该编码器信号反馈电缆接入编码器隔离板，并通过隔离板接入逆变器主控板（CUVC），主控板装载有传动控制参数，其主控板上安装有通讯板（CBP2），通讯板采用PROFIBUS-DP通讯方式与PLC进行通讯，通过PLC程序进行系统反馈响应和调节控制等，同时为了抑制逆变器输出的谐波干扰在每台逆变器的输出侧安装输出电抗器。

2.4 主传动整流回馈制动控制系统特点

（1）由于系统采用是公用直流母线，当有多台电压相同的电机同时工作时，有的处于电动状态，有的处于制动状态时，处于电动状态的和与处于制动状态的逆变单元可通过直流母线交换能量，从而减少整流单元、逆变单元和制动单元的容量。

（2）回馈制动单元相比电阻能耗制动本身就是一种节能的应用，公用直流回馈制动单元避免了每台变频器需要刹车时配用一台制动单元，且工作持续率却不是很高的缺点。因此该回馈制动单元组采用并联冗余设计，当其中一个制动单元故障时不会影响其他制动单元的正常工作，保障了回馈单元设备故障时仍能正常刹车运行。

3 主传动控制系统的典型故障分析及对策

3.1 主传动控制系统典型故障分析

（1）故障1。高线轧区电机编码器故障频发、传动反馈回路编码器隔离板损坏频繁，其主要原因是现场日常维护、检修电焊不规范作业和设备接地系统不规范问题，造成有大电流通过编码器和编码器隔离板，使其编码器及编码器隔离板损坏和信号电缆的短接损坏等。同时该编码安装方式采用有键连接方式，由于拆卸、安装不便，在更换安装编码器过程中会对编码器连接同心轴一同拆卸，安装过程则需对同心轴进行二次找正，因此在故障更换过程中由于空间位置狭小和不当的安装方式造成故障处理时间较长。其次在处理传动设备报故障代码时，可能是编码器故障，也可能是编码器隔离板等故障时，未能优化判断处理，经验不足造成处理时间较长。

（2）故障2。在生产轧制过程中，曾发生整流器故障跳闸，导致对应多台轧机含钢事故，由于对该故障应急处置不当，导致轧线含钢故障处置时间长达3h左右，如果能在短时间恢复整流装置供电，可以倒车退出红钢，大大缩短故障时间和作业劳动强度。

3.2 改进方案及应急对策

（1）针对故障1的改进方案，认真的分析，对高线扎区传动编码器反馈回路作如下改进和要求。

①规定凡是在轧区进行电焊作业，其电焊机接地线必须搭接在焊接点500mm以内。

②对轧区传动装置电机速度反馈控制回路进行单端接地，即外部编码器不接地，编码器隔离板电气传动室内接地。

③改进编码器安装方式，即有键连接改为无键连接，重新加工无键同心轴，有键连接即改为胀套式连接方式，胀套为聚乙烯，可使编码器与外部接地体分离，不构成接地回路，可防止大电流损坏编码器。

④制作简易的编码器快速拆卸装置，提升编码器更换效率。⑤轧区故障处理本着先易后难的原则，替换法即本着故障处理时间先短后长的原则进行日常故障维护，同时利用专业软件（DriveMonitor）对编码器进行参数监控的快速诊断。

（2）针对故障2的应急对策：整流器跳闸故障处理的基本指导思想是立即单独恢复供电，利用修改后的参数，实现临时供电，尽可能使废钢在红钢状态下得到快速、有效处理，然后再逐步排查故障，因此对应措施如下。

①主整流器发生故障：立即停用主整流器，改单独从整流运行方式，其从整流器装置修改参数见表1。

②从整流器发生故障：立即停用从整流器，改主整流器装置运行方式，其主整流装置单独运行修改参数见表2。

③故障处理完毕后，正常轧制过程前，将修改后参数恢复到原参数状态。

表1 从整流器装置独立运行参数修改表

表2 从整流器装置独立运行参数修改表

4 结语

（1）通过规范作业方式、改进接线方式和重新选型的胀套式编码器的使用，使系统运行更加可靠，杜绝了系统因外部接地大电流引起编码器、编码器隔离板及信号电缆的损坏等。

（2）制作简易工器具使设备故障维护效率提高，同时使用专业软件提前进行待更换备件进行检测，试车过程对该传动控制反馈回路进行参数监控，帮助准确判断系统回路性能和校准，提升了系统控制精度，有利于生产过程质量控制，也有效地缩短了故障处理时间，其编码器更换由原来1个小时降至30min以内完成作业，为生产赢得了更多地组织时间。

（3）正确的应急处置方式使整流段跳闸故障时间，从原来3h故障降低至1h。

（4）采用公共直流母线供电下挂多台逆变器的变频控制方式（DC/AC）的主传动整流回馈制动控制系统，极大地提高了设备的利用率和系统稳定性，同时减少设备投入，增加设备使用率，在节约设备、节约安装控件及节能方面有重要的意义。