王 亮

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠(chǎng)，山東萊蕪，271104）

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西門(mén)子70系列變頻器過(guò)載能力分析及實(shí)際應(yīng)用

王 亮

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠(chǎng)，山東萊蕪，271104）

摘要：本文主要介紹了對(duì)西門(mén)子70系列變頻器的過(guò)載能力的分析以及在未對(duì)設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容改造的前提下使現(xiàn)有設(shè)備充分發(fā)揮過(guò)載能力滿(mǎn)足新產(chǎn)品矯直工藝要求的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：逆變單元；過(guò)載；均方根電流

0　前言

型鋼廠(chǎng)大型生產(chǎn)線(xiàn)矯直機(jī)采用的為九輥輥式矯直技術(shù)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用西門(mén)子6SE70系列逆變單元驅(qū)動(dòng)西門(mén)子1PH7系列電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，矯直機(jī)的矯直能力不能滿(mǎn)足工藝要求，矯直機(jī)在對(duì)部分規(guī)格進(jìn)行大壓力矯直時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)因負(fù)載過(guò)大導(dǎo)致變頻器報(bào)故障或跳出自動(dòng)模式的情況，無(wú)法維持正常的生產(chǎn)。在不對(duì)設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容改造的前提下，現(xiàn)在的裝置能不能滿(mǎn)足部分產(chǎn)品規(guī)格需要大壓力矯直的要求成了我們急需解決的問(wèn)題。

1　現(xiàn)狀分析

1.1設(shè)備現(xiàn)狀

矯直機(jī)1到4#輥所采用的逆變單元型號(hào)為6SE7032-6TG60，額定功率為132KW，額定電流為260A。所采用的電機(jī)型號(hào)為1PH7 228-2HD200AB3，額定功率為129KW,額定電流為238A，額定電壓為390V，額定轉(zhuǎn)速為1150RPM，額定頻率為39HZ，額定轉(zhuǎn)矩為1070NM。

1.2工藝分析

矯直波形分析，在大壓力矯直時(shí)矯直節(jié)奏基本為矯直時(shí)間80秒，空閑時(shí)間80秒。在空閑時(shí)電流為空載電流按100A計(jì)算，矯直時(shí)電流波頭部分時(shí)間為22S，最大電流在340A左右。電流平穩(wěn)階段為58S電流約為220A。假設(shè)電流波頭部分都按最大電流340A計(jì)算。在正常軋制過(guò)程中的均方根電流為236.61A。（取最大化的理論值計(jì)算，實(shí)際應(yīng)該要小于這個(gè)電流值）

1.3電機(jī)過(guò)載能力

西門(mén)子電機(jī)1PH7 228-2HD200AB3瞬間過(guò)載能力可以達(dá)到2倍過(guò)載，即2倍的額定電流。最大瞬間過(guò)載電流為476A。西門(mén)子電機(jī)過(guò)載能力的計(jì)算在兩倍過(guò)載以?xún)?nèi)是按照電機(jī)熱效應(yīng)計(jì)算的，及電機(jī)運(yùn)行中的均方根電流必須在額定電流以下。目前變頻器設(shè)置的最大電流給定限制門(mén)檻值為350A為電機(jī)額定電流的1.5倍以下，再加上從電流波形記錄上看最大化的均方根電流236.61A接近但仍小于電機(jī)額定電流238A，所以電機(jī)過(guò)載能力可以保證。

圖一：實(shí)際矯直過(guò)程波形

1.4逆變單元的過(guò)載能力

西門(mén)子逆變單元6SE7032-6TG60的基本過(guò)載能力為1.36倍額定電流即353.6A。并且基本過(guò)載能力的過(guò)載周期為300秒允許60秒的過(guò)載時(shí)間。從下面的西門(mén)子逆變單元技術(shù)數(shù)據(jù)上可以看出該逆變單元的基本負(fù)載電流為237A基本等同于電機(jī)額定電流。短時(shí)電流Imax=355A基本等于1.36倍的逆變單元額定電流。

從實(shí)際矯直電流波形看在空載時(shí)電流僅為100A，在矯直力矩穩(wěn)定情況下電流在220A左右均在237A以下，所以變頻器具備過(guò)載能力。而且電流波頭持續(xù)時(shí)間為22S也滿(mǎn)足30S之內(nèi)的要求。由此可見(jiàn)在逆變單元1.36倍的基本過(guò)載能力之下如果沒(méi)有過(guò)大的沖擊性轉(zhuǎn)矩應(yīng)該是能滿(mǎn)足矯直要求的。從目前變頻器的參數(shù)設(shè)置上來(lái)看P128=353A（最大給定電流門(mén)檻值）也是已經(jīng)按照1.36倍過(guò)載來(lái)設(shè)置的。從西門(mén)子設(shè)計(jì)人員給出的電流限制值中我們可以看出，西門(mén)子設(shè)計(jì)人員給出的最大電流給定限制值為355A，最大轉(zhuǎn)矩為160%（1712NM）。目前的參數(shù)設(shè)置可以將轉(zhuǎn)矩放到160%。這樣變頻器參數(shù)設(shè)置就已經(jīng)達(dá)到了正常過(guò)載能力的上限。

逆變單元的極限過(guò)載能力，西門(mén)子逆變單元對(duì)于達(dá)到200KW的逆變單元的極限過(guò)載能力有一個(gè)附加定義。逆變單元短時(shí)過(guò)載可達(dá)到1.6倍額定電流416A，過(guò)載周期為300秒內(nèi)30秒，且其他時(shí)間均在基本負(fù)載電流237A以下。這是逆變單元理想情況下的極限過(guò)載能力。采用后需要根據(jù)矯直波形重新計(jì)算均方根電流與電機(jī)額定電流進(jìn)行對(duì)比。要保證均方根電流在238A以下。

2　實(shí)際實(shí)驗(yàn)分析及實(shí)際應(yīng)用

2.1實(shí)際矯直實(shí)驗(yàn)分析

由此計(jì)算總的平均負(fù)荷電流為185.64A。對(duì)電機(jī)來(lái)說(shuō)為78%的額定電流。電機(jī)短時(shí)過(guò)載160%以下持續(xù)時(shí)間僅為5秒以下。電機(jī)過(guò)載能力沒(méi)問(wèn)題。對(duì)變頻器來(lái)說(shuō)為71.4%的額定電流。其中最大沖擊電流366.5為變頻器額定電流的141%持續(xù)時(shí)間同樣為5秒以下。并且在50秒的提速過(guò)程中電流在214.2A，為變頻器額定電流的82.38%，在60秒的空載等待過(guò)程中電流為97.85為變頻器額定電流的37.63%。因此變頻器雖然短時(shí)超過(guò)了1.36被過(guò)載但相比300S內(nèi)30S的1.6倍過(guò)載且其他時(shí)間在0.91倍負(fù)載以下的過(guò)載能力還相差較遠(yuǎn)。所以變頻器過(guò)載能力也沒(méi)問(wèn)題。

2.2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用

由于矯直輥的動(dòng)態(tài)性及前4個(gè)輥?zhàn)拥耐评P(guān)系要求不是太嚴(yán)格，可以通過(guò)當(dāng)轉(zhuǎn)矩突增，轉(zhuǎn)速陡降的時(shí)候，在電流達(dá)到某一限定值時(shí)，通過(guò)改變此時(shí)的轉(zhuǎn)速給定使之趨近于當(dāng)前速度實(shí)際值，加速轉(zhuǎn)矩被消除，電流會(huì)下降，當(dāng)電流低于限定值時(shí)再按斜坡時(shí)間將速度給定恢復(fù)為正常水平。此時(shí)電流再超又進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)，反復(fù)調(diào)節(jié)直至電流降下來(lái)且跟隨上最終速度給定正常矯直。

實(shí)現(xiàn)方法有兩種其一是通過(guò)自動(dòng)化修改控制程序來(lái)增加此功能，其二是通過(guò)變頻器參數(shù)設(shè)置來(lái)增加此功能，由于自動(dòng)化的控制程序是西門(mén)子封裝的程序修改難度大，所以我們選擇通過(guò)變頻器參數(shù)設(shè)置來(lái)增加變頻器對(duì)突增負(fù)載的自適應(yīng)能力。

通過(guò)對(duì)變頻器功能圖的研究可以采用下列參數(shù)設(shè)置來(lái)增加變頻器對(duì)突增負(fù)載的自適應(yīng)的功能。

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3　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)西門(mén)子70系列變頻器過(guò)載能力的分析，及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際實(shí)驗(yàn)我們對(duì)控制程序中的電流限幅值進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷摹Ｍㄟ^(guò)對(duì)西門(mén)子70系列變頻器功能圖的分析，在變頻器的參數(shù)設(shè)定上通過(guò)自由功能塊的應(yīng)用為變頻器增加了對(duì)突增負(fù)載的自適應(yīng)能力，該系統(tǒng)在未經(jīng)過(guò)任何擴(kuò)容改造的前提下已經(jīng)很好的滿(mǎn)足了現(xiàn)在所有規(guī)格產(chǎn)品的大壓力矯直能力，并且還為下一步新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了一定的矯直能力的余量。從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用看效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 西門(mén)子,SIMOVERT MASTERDRIVES,矢量控制,使用大全.

[2] 西門(mén)子,70系列變頻器使用手冊(cè).

Analysis and practical application of SIEMENS 70 series converter overload capacity

Wang Liang
(Shandong iron and steel Limited by Share Ltd,Laiwu branch, Laiwu,Shandong,271104)

Abstract：This paper mainly introduces the analysis of Siemens 70 series inverter overload capacity and in the absence of a premise of expansion and renovation of equipment to enable existing equipment fully exert overload capability to meet the new product straightening process requirements of practical application.

Keywords：inverter unit;overload;RMS current

作者簡(jiǎn)介

王亮（1980—）男，2005年畢業(yè)與青島科技大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工程師，現(xiàn)從事電氣設(shè)備的維護(hù)工作。