孔海超

摘 要：某高線生產(chǎn)線為全連軋熱軋生產(chǎn)線，主要產(chǎn)品為Φ5-Φ12盤條和盤螺，設計年生產(chǎn)產(chǎn)量50萬噸。本文主要介紹了該生產(chǎn)線由于設計、制造、控制等一系列問題而進行了主電機勵磁控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造。從勵磁控制系統(tǒng)保護不完善、勵磁線圈的設計線徑較細、電流檢測元件檢測出現(xiàn)偏差等問題著手，對電機勵磁控制程序、WinCC畫面和6RA70箱參數(shù)進行修改，軋機直流主電機保護得到完善，解決了勵磁電流原因引起的電機燒損故障，同時，直流電機運行溫度正常，電機振動減少，并且降低了運行噪音。

關鍵詞：高線；軋機直流主電機；勵磁控制系統(tǒng)

由于部分電控設備不能夠正常運行，該生產(chǎn)線生產(chǎn)不能夠穩(wěn)定進行，生產(chǎn)作業(yè)率較低。軋機主電機勵磁控制部分故障尤為突出，主要表征為：主電機勵磁部分發(fā)熱打火，致使軋機直流主電機系統(tǒng)報故障，電機勵磁部分絕緣下降，甚至出現(xiàn)電機燒毀故障。經(jīng)研究分析，以上故障是由于在產(chǎn)前調(diào)試過程中，直流主電機傳動控制參數(shù)設定出現(xiàn)問題，同時設計選型和電機保護控制聯(lián)鎖不完備，從而引起主電機不能穩(wěn)定的運行，故障率高，直接影響該生產(chǎn)線生產(chǎn)的穩(wěn)定進行。

依據(jù)上述原因，如果不及時解決以上問題，會經(jīng)常發(fā)生設備故障，生產(chǎn)作業(yè)率將大大降低。

1 生產(chǎn)過程中軋機直流主電機勵磁控制系統(tǒng)遇到的問題

直流電機是將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能量的電機。因其良好的調(diào)速性能而在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛應用。勵磁是向電機提供定子電源的裝置，是直流電機的重要組成部分。勵磁在直流電機中的作用是產(chǎn)生勵磁電流形成磁場來保證直流電機能夠進行調(diào)速控制。

下面是該高線生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中軋機直流主電機勵磁控制系統(tǒng)遇到的問題：

1）電氣設備的長期運行，很多在線檢測元件靈敏度下降，勵磁保護控制聯(lián)鎖不完備，致使直流電機勵磁線圈燒損。

2）直流主電機勵磁線圈線徑細，無法承載較大的運行電流。

3）軋機直流主電機勵磁調(diào)節(jié)為閉環(huán)調(diào)節(jié)，在生產(chǎn)調(diào)速過程中，由控制系統(tǒng)向6RA70控制箱發(fā)出勵磁電流給定值，同時電流檢測元件檢測實際運行的電流值，并將實際電流值反饋至控制系統(tǒng)與給定值進行比較，若實際電流值小于控制系統(tǒng)的給定電流值，控制系統(tǒng)將增大勵磁給定電流值，6RA70控制箱增大勵磁電流；若實際電流值小于控制系統(tǒng)的給定電流值，控制系統(tǒng)將減小勵磁給定電流值，6RA70控制箱減小勵磁電流。由于電流檢測元件出現(xiàn)問題，檢測誤差增大，并且由于器件老化原因其靈敏度下降，勵磁電流回饋值就會出現(xiàn)問題。若電流檢測元件檢測到的電流值比實際運行電流值小，那么控制系統(tǒng)將會增大勵磁電流給定值，可能超過直流電機的勵磁額定電流值；同樣檢測元件檢測到的電流值比實際運行電流值大，那么控制系統(tǒng)將會減小勵磁電流給定值，有時偏差過大時，控制系統(tǒng)將會繼續(xù)減小給定值趨近于零。以下狀況均會引起直流電機運行失控，引起生產(chǎn)停機和設備損壞，并且勵磁實際電流超過直流電機額定電流并長時間運行時，電機勵磁部分電流過大將會燒損電機；勵磁實際電流過小甚至為零時，將會引起直流電機速度加快，甚至出現(xiàn)“飛車”現(xiàn)象，設備隱患非常大，甚至對現(xiàn)場安全生產(chǎn)造成威脅。

4）6RA70箱報F005勵磁故障，現(xiàn)場電機勵磁線包過熱燒毀。

2 針對直流主電機勵磁控制系統(tǒng)問題的優(yōu)化改造情況

通過以上情況可看出為勵磁部分問題，因此，需對主傳動直流電機勵磁控制系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進。下面介紹為具體優(yōu)化改進情況。

1）對直流主電機勵磁控制的PLC程序進行優(yōu)化：因電機勵磁線圈的線徑細，無法承載較大的啟動電流（超過額定電流50A）的沖擊，通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡，將6RA70控制箱的勵磁電流給定參數(shù)用狀態(tài)字的形式上傳上位機。在PLC程序中增設專門限制電機勵磁電流給定超限幅的子程序。通過在PLC程序中增加勵磁電流限幅來完成直流主電機的聯(lián)鎖保護功能。將讀取的狀態(tài)字經(jīng)計算變換成實際電流，把變換出的實際電流與直流電機額定電流進行比較，若實際電流值大于直流電機額定電流的85%并延時0.2秒，則認為系統(tǒng)出現(xiàn)故障，此時傳動裝置輸出重故障并立即停車。

2）完善上位機WinCC畫面：為了能夠更系統(tǒng)全面的了解直流主電機的運行狀況，可以在最短的時間內(nèi)應對發(fā)生的故障，降低故障對其他設備和人員的影響。將上位機WinCC畫面中增加檢測到勵磁電流大于額定電流80%和檢測到的勵磁電流為0的報警功能。同時在WINCC歷史趨勢畫面中增加勵磁回饋電流值和勵磁觸發(fā)電流曲線，以便于實時監(jiān)測各直流主電機的運行狀態(tài)。

3）修改6RA70控制箱設定參數(shù)：在6RA70控制箱中設定讀取勵磁給定電流的狀態(tài)字，通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡通訊把6RA70裝置的勵磁狀態(tài)字的傳遞給上位機，作勵磁給定電流的百分數(shù)，便于作曲線進行故障分析。

3 小結

下面對高線軋機直流主電機勵磁控制系統(tǒng)優(yōu)化進行小結，主要通過以下工作完成：

3.1 傳動參數(shù)優(yōu)化

我們將傳動柜1D-18D的控制裝置（6RA70）的勵磁電流參數(shù)P250（勵磁整流器觸發(fā)角的整流固定限幅），由原來的全部開放角（0度角）通過分別計算各機架勵磁整流器最大觸發(fā)角度，最終修定為45度角，可以有效限制直流電動機在上電建立勵磁磁場勵磁電流的峰值，以此用來保護由于勵磁峰值電流過高對直流電機勵磁繞組的沖擊，避免電機勵磁繞組過流燒毀。另一方面修改并增加U734參數(shù)（6RA70的狀態(tài)字），把U734.005改為266（勵磁電流反饋值），U734.006改為252（勵磁觸發(fā)電流值）并通過DP網(wǎng)絡通訊到PLC2程序中，確定DB地址名，實數(shù)整形，再除以16384最終寄存在MD寄存器當中。在WINCC歷史趨勢中增加勵磁回饋電流值和勵磁觸發(fā)電流曲線曲線，以便于實時監(jiān)測各直流主電機的運行狀態(tài)。

3.2 完善PLC保護聯(lián)鎖程序

增加勵磁電流限幅來完成直流主電機的聯(lián)鎖保護功能，若實際電流值大于直流電機額定電流的85%并延時0.2秒，則認為系統(tǒng)出現(xiàn)故障，此時傳動裝置輸出重故障并立即停車。運轉(zhuǎn)時勵磁突然為零，輸出重故障立即停車，若直流電機起車后勵磁電流為零時，主畫面閃爍報警。

經(jīng)優(yōu)化改造后，軋機直流主電機勵磁控制改造后主傳動電動機的保護聯(lián)鎖得到完善，解決了勵磁電流原因引起的電機燒損故障，同時，直流電機運行溫度正常，電機振動減少，并且降低了運行噪音，大幅度減少設備停機時間，且降低了工人的勞動強度，方便了檢修維護。