李理，王賡，董園

（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021）

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠三分廠5#生產(chǎn)線轉(zhuǎn)爐作業(yè)區(qū)現(xiàn)有4臺330/80 t冶金鑄造起重機，是與該生產(chǎn)線D、E 2座200 t轉(zhuǎn)爐及2臺連鑄機配套使用的起重設備。爐前2臺擔負向轉(zhuǎn)爐兌鐵水任務，爐后2臺擔負向連鑄機吊運鋼水罐任務。4臺鑄造起重機于2015年1月投入生產(chǎn)使用，是目前鞍鋼首次實現(xiàn)整車各機構(gòu)全部變頻調(diào)速電氣控制的鑄造起重機。

1 330/80 t鑄造起重機變頻調(diào)速電氣控制

傳統(tǒng)的冶金鑄造起重機的電氣控制方式大多采用換向接觸器改變電機定子電源相序控制電機旋轉(zhuǎn)方向，采用轉(zhuǎn)子串電阻的方式改變電機轉(zhuǎn)速。這種電控方式的缺點是，為了保證起重機起升機構(gòu)運行的穩(wěn)定性和設備的安全性，采用了大量的接觸器、中間繼電器、熱繼電器、過電流繼電器等電氣元件，由于電氣元件數(shù)量大，電控系統(tǒng)故障點就會很多，導致電氣設備故障頻繁且不易查找，延長了設備故障的處理時間，嚴重制約生產(chǎn)順行。

5#生產(chǎn)線330/80 t起重機主起升機構(gòu)電氣系統(tǒng)選用ABB公司ACS800變頻器進行電氣控制，電氣元件大幅減少，其故障診斷系統(tǒng)不僅可以最大限度地保護電機，而且通過故障代碼查找故障原因，實現(xiàn)了快速排查及處理故障，提高了起重機的工作效率。

ACS800多傳系統(tǒng)變頻器由兩套IGBT整流模塊（ISU）和兩套ACS800-104系列逆變模塊組成。兩套IGBT整流模塊將主變壓器提供的500 V交流電源整流成700 V直流電提供給兩套ACS800-104系列逆變模塊[1]，再由后者將整流出來的700 V直流電逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電分別向兩臺主起升電動機提供動力電源，從而實現(xiàn)變頻調(diào)速的功能。其中，任何一臺電動機都能獨立完成吊運鋼水罐的工作。在兩臺主起升電動機尾部分別安裝增量編碼器及超速開關(guān)，以便對主起升機構(gòu)電動機進行精確控制[2]。330/80 t鑄造起重機主起升電氣傳動圖見圖1。

圖1 330/80 t鑄造起重機主起升電氣傳動圖

2 ACS800變頻器的組件選擇

2.1 硬件方面

330/80 t鑄造起重機起升機構(gòu)選用ACS800多傳系統(tǒng)，整流部分選用有能量回饋功能的IGBT整流模塊（ISU）,將電動機產(chǎn)生的電能通過ISU回饋給電網(wǎng)。逆變部分選用ACS800-104系列逆變模塊，將整流模塊整流出來的直流電逆變?yōu)轭l率可變的交流電來控制電機的轉(zhuǎn)速。主起升電機采用與之相應的變頻電機，電機尾端裝有編碼器用于變頻器對電機進行閉環(huán)控制?？刂颇K采用RDCU-12模塊，在接口模塊選擇方面，采用RTAC-01脈沖編碼器接口模塊來對起升電機編碼器進行信號采集。RDCU-12模塊見圖2，RTAC-01脈沖編碼器接口模塊見圖3。

圖2 RDCU-12模塊

圖3 RTAC-01脈沖編碼器接口模塊

2.2 軟件方面

330/80 t鑄造起重機起升機構(gòu)控制程序選用ACS800提升機應用程序 7.4（+625N）以適應ACS800逆變器對起重機起升機構(gòu)的精確控制。

由于變頻電機為鼠籠型電機，減少了電機二次電阻、二次電纜、加速接觸器等電氣元件[3]，大大減少了電氣元件的使用數(shù)量，減少了設備的故障點。

3 ACS800變頻器的參數(shù)設置

ACS800變頻器共有99組參數(shù)，在起升機構(gòu)中除了標準的參數(shù)設置外,還應注意以下參數(shù)的設置。

3.1 電機參數(shù)設置

ACS800變頻器主要是通過設置第99組的參數(shù)實現(xiàn)電機參數(shù)設定，建立電機模型。在起升機構(gòu)中，第99組參數(shù)中除了電機參數(shù)等常規(guī)設置外，電機控制模式參數(shù)即99.4要設置為直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）。

3.2 編碼器參數(shù)設置

起重機各起升機構(gòu)必須安裝編碼器，以精確控制起升電機。ACS800變頻器主要是通過第50組參數(shù)的設置實現(xiàn)編碼器的參數(shù)設定。只有當安裝脈沖編碼器模塊RTAC，并且激活參數(shù)98.1 ENCODER MODULE的設置時，該參數(shù)組才可見，其參數(shù)組內(nèi)各參數(shù)根據(jù)實際需要進行調(diào)整。

3.3 ACS800變頻器參數(shù)設置

實際生產(chǎn)中，對49組參數(shù)進行了調(diào)整，調(diào)整后的ACS800變頻器參數(shù)設置見表1，其余參數(shù)為出廠默認參數(shù)。

表1 調(diào)整后的ACS800變頻器參數(shù)設置

4 ACS800變頻器常見故障及處理方法

ACS800變頻器具備先進的保護功能，能在起升機構(gòu)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時停機，保護起升機構(gòu)電動機及電路[4]。同時，將故障信息以故障代碼的形式顯示在CDP 312R控制盤上，為設備維護人員快速查找設備故障提供依據(jù)，為生產(chǎn)穩(wěn)定運行提供了保障。CDP312R控制盤見圖4。

圖4 CDP 312R控制盤

4.1 功率模塊過溫故障

當發(fā)生變頻器功率模塊過溫故障時，變頻器控制盤上顯示故障代碼4210或4110。此類故障一般是由于環(huán)境溫度過高，變頻器冷卻風機故障和變頻器散熱器灰塵大等原因。相應的處理方法是降低變頻器環(huán)境溫度，檢查冷卻風機動力、控制回路及冷卻風機本身是否故障，清理變頻器散熱器。

4.2 通訊故障

當變頻器發(fā)生通訊故障時，變頻器控制盤上顯示故障代碼7510。發(fā)生此故障的原因是傳動裝置和現(xiàn)場總線適配器之間通信不正常。處理方法是檢查光纖及通訊電纜連接是否牢固可靠，更換光纖及通訊電纜。

4.3 直流回路故障

當變頻器直流回路發(fā)生故障時，變頻器控制盤上顯示故障代碼3210或3220，發(fā)生此故障的原因是直流回路電壓過高或電壓不足。處理方法是如果直流回路電壓過高，需重新設置減速時間參數(shù)值。如果直流回路電壓不足，一般是變壓器電纜損壞或ISU輸入三相交流熔斷器熔斷，需更換相應的變壓器電纜或交流熔斷器。

4.4 編碼器通訊故障

當編碼器通訊發(fā)生故障時，變頻器控制盤上顯示故障代碼ENCODER FLT。發(fā)生此故障原因是脈沖編碼器和脈沖編碼器接口模塊之間通訊故障或模塊與傳動單元之間通訊故障。處理方法是檢查光纖及通訊電纜連接是否牢固可靠或更換光纖及通訊電纜。

4.5 傳動檢測到負載不平衡

當發(fā)生電機負載電流不平衡故障時，變頻器控制盤上顯示故障代碼2330。出現(xiàn)此類故障的處理方法是檢查主起升電機是否燒損以及檢查主起升電機電纜是否短路、斷路或接地。

4.6 脈沖編碼器相位錯誤

當脈沖編碼器相位出錯時，變頻器控制盤上顯示故障代碼7302。一般此故障出現(xiàn)在更換編碼器或電機時，脈沖編碼器A相和B相的相位與電機設定的旋轉(zhuǎn)方向相反。此故障處理方法為先將參數(shù)98.01設置為NO，將編碼器信號屏蔽。判斷主起升電機方向與生產(chǎn)所需旋轉(zhuǎn)方向是否一致，若一致則將脈沖編碼器A相和B相接線調(diào)換，若不一致則將電機相序調(diào)換。調(diào)整后將98.01參數(shù)恢復。

4.7 速度測量錯誤

發(fā)生速度測量出錯故障時，變頻器控制盤上顯示故障代碼7301。此故障一般是由于脈沖編碼器模塊沒有插緊的原因。處理方法是將脈沖編碼器模塊與RDCU模塊之間的連接螺栓重新緊固。

4.8 輸出過電流故障

當發(fā)生輸出過電流故障時，變頻器控制盤上顯示故障代碼2310。此故障主要是由于吊物超出允許范圍，電機過載；電機加速時間過短；電機電纜及編碼器電纜損壞。處理方法是檢查所吊物品是否超載；重新設置電機加速時間參數(shù)值；更換電機電纜或編碼器信號電纜。

5 常見故障緊急處理

（1）兩臺主起升逆變器其中一臺發(fā)生故障，可將主起升電機切換到單電機運行模式，單電機作業(yè)。

（2）主起升電機脈沖編碼器損壞，短時間無法更換時，可將參數(shù)98.01設置為“NO”后維持主起升機構(gòu)繼續(xù)工作。

（3）主起升逆變器脈沖編碼器接口模塊損壞時，拆除此脈沖編碼器接口模塊后將參數(shù)98.01設置為“NO”后，維持主起升機構(gòu)繼續(xù)工作。

（4）主起升電機編碼器電纜短路或斷路，可將參數(shù)98.01設置為“NO”后，維持主起升機構(gòu)繼續(xù)工作。

（5）主起升逆變器風扇不轉(zhuǎn)，檢查控制風機使能信號的繼電器，如因為該繼電器損壞，可將控制繼電器的常開接點手動強制閉合。

（6）主起升逆變器故障輸出繼電器損壞，可手動將該繼電器強制閉合。

（7）主起升制動繼電器損壞，可將該損壞繼電器與逆變器故障報警繼電器互換，并手動強制損壞的繼電器閉合。

6 結(jié)語

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠5#生產(chǎn)線330/80 t起重機主起升機構(gòu)電氣系統(tǒng)選用ABB公司ACS800變頻器進行電氣控制，電氣元件大幅減少，其故障診斷系統(tǒng)不僅可以最大限度的保護電機，而且利用故障代碼查找故障原因，能夠快速判斷故障并處理，縮短了設備故障處理時間，減少了設備故障率，提高了起重機工作效率，保證了生產(chǎn)的連續(xù)進行。

[1]陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社.2000.

[2]韓安榮.通用變頻器及其應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[3]宋銀賓.電機拖動基礎[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

[4]吳忠智，吳加林.變頻器原理及應用指南[M].北京：中國電力出版社，2007.