畢業(yè)論文--1780熱軋電氣主傳動系統

1、<p>　　1780熱軋電氣主傳動系統</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　滄州中鐵1780熱軋主要是生產冷軋深沖鋼、高強度結構鋼、耐候鋼、橋梁鋼、管線鋼（X70）、壓力容器鋼、汽車大梁鋼家電鋼［1］。這條生產線有加熱爐、粗軋R1、R2,、飛剪、精軋F1—F7、卷取機DS1、DS2主要設備，有生產輥道、高低壓稀油站、液壓站、稀油站、

2、步進梁、高壓水除鱗裝置、換輥系統等組成［2］。而這龐大的成產線有大大小小的交流異步電機1051臺，軋機交流同步大電機11臺。從變壓器到電機之間的電氣傳動系統起著重要的作用。電氣傳動就是以交流（直流）電動機為動力拖動各種生產機械的系統我們稱之為交流（直流）電氣傳動系統，也稱交流（直流）電氣拖動系統。</p><p>　　關鍵詞：1780熱軋 交流異步電機 交流同步電機 電氣傳動</p><

3、p>　　一.1780熱軋簡介</p><p>　　連鑄機出坯輥道可與熱軋板坯庫輸送輥道直接連接。有煉鋼廠生產合格的連鑄板坯，經過板坯輸送輥道直接從緊布置的連鑄車間進入1780軋鋼廠的板坯庫，裝爐制度采用冷裝、保溫熱裝和直接裝三種制度。通過加熱爐內加熱，板坯出爐溫度為1150~1250℃。少量不能直接加熱裝的板坯現有車間天車卸料到板坯庫，在需要時排入生產計劃，再有天車按照一定的順序吊到輥道上，然后送入加熱爐。

4、</p><p>　　根據軋制節(jié)奏控制的要求，由出鋼機將加熱爐中的板坯拖出并剛在出爐管道上。</p><p>　　在板坯輸送輥道上設置高壓水除鱗裝置，用來清除板坯表面的氧化鐵皮。板坯經過高壓水除鱗后由管道輸送R1兩輥可逆式粗軋機進行1—3道次的軋制、粗軋R2進行可逆3—5道次軋制。該粗軋機組配有E1、E2。E1、E2立輥軋機設有自動寬度控制系統（AWC）和短行程控制（SSC）;R2四輥軋機

5、設有電動壓下和液壓AGC，并在軋機下部設置階梯墊，可迅速調整軋制線的高度。</p><p>　　根據規(guī)格不同，由粗軋機將板坯軋制成30~60mm的中間坯。</p><p>　　不能進入精軋的中間坯，直接送到中間輥道上，再由廢鋼推出機將其推到中間輥道操作側進行自然冷卻。</p><p>　　由R2軋制后的中間板坯經過中間輥道，依據成品鋼種和規(guī)格不同而確定是否采用中間坯

6、保溫罩進行保溫。</p><p>　　切頭后的中間坯經精軋除磷箱用高壓水去除二次氧化鐵皮，然后進入七機架精軋進行軋制，達到最終的產品厚度。精軋機組的穿帶速度、加速度、最大軋制速度、各機架的壓下量、機架的彎輥力等各項參數均由計算機過程控制模型按軋制的鋼帶產品規(guī)格計算和設定。</p><p>　　為確保帶鋼的厚度精度，F1~F7精軋機組設有影響速度快、控制精度高的全液壓壓下裝置及厚度自動控制系

7、統（AGC）；為有效控制帶鋼的凸度和直度，F1~F7采用工作彎輥裝置和竄輥裝置。</p><p>　　精軋機軋出的熱帶剛在熱輸出輥道上，由高效的層流冷卻系統（分微調段和精調段）將熱軋帶鋼由終軋溫度到卷取溫度。冷卻方式、冷卻水量都有計算機根據不同鋼種、規(guī)格、終軋溫度、卷取溫度進行設定和控制，以保證產品的機械性能。</p><p>　　冷卻后的鋼帶，由伺服液壓系統控制的卷取機前側導板進行對中，

8、當帶鋼頭部進入夾送輥時進行定位，3個助卷輥處于設定位置，卷筒直徑為待卷直徑。當帶鋼在卷筒上卷曲頭3~5卷時，助卷輥在卷取過程中根據帶鋼厚度進行踏步控制，以保證鋼卷內圈不產生壓痕；卷3~5圈后，卷筒漲到卷取直徑，同時助卷輥打開，卷取機在恒張力狀態(tài)下卷取；當帶鋼卷到最后2~3圈時，1、3號助卷輥壓下，帶鋼尾部通過夾送輥時進行尾部定位，使帶鋼尾部在鋼卷下部位置。卷取后的鋼卷經卸卷小車從卷取機卸出運送到打捆站，鋼卷經臥式打捆機打捆、稱重、檢查（

9、部分鋼卷），再由運卷小車送至鋼卷運輸系統上，通過吊車存放在成品庫冷卻。［1］</p><p><b>　　二.傳動基本知識</b></p><p><b>　　1概念：</b></p><p>　　用以實現生產過程機械設備電氣化及其自動控制設備及系統的技術的總稱［3］</p><p>　　以交流（直

10、流）電動機為動力拖動各種生產機械的系統我們稱之為交流（直流）電氣傳動系統，也稱交流（直流）電氣拖動系統。</p><p>　　電氣傳動的目的和意義：</p><p>　　目的：根據設備和工藝的要求通過改變電動機的速度，或輸出轉矩從而改變終端設備的速度或輸出轉矩。</p><p><b>　　意義：</b></p><p>

11、;　　電氣傳動系統基本工作原理</p><p><b>　　2.電機</b></p><p>　　電動機有直流電機與交流電機兩大類，交流電機又有同步電機與異步電機，根據相數不同可分三相電動機和兩相電動機，根據轉子不同又分鼠籠式和繞組式。滄州中鐵1780熱軋帶鋼工程主生產線上使用的電動機有主傳動用的交流同步電動機,主輔傳動交流異步電動機,輔傳動交流傳動電動機,大中容量交

12、流電動機(10KV),小容量交流電動機(380V).</p><p><b>　?。?）三相異步電機</b></p><p>　　①結構：三相異步電機有兩部分組成：一是固定不動的部分稱為定子，一是轉動部分稱為轉子。定子有機座、定子鐵心、定子繞組和端蓋等組成。轉子由轉子鐵心、轉子繞組、轉軸、風扇等組成。</p><p>　　工作原理：當三相異步電

13、動機通入三相對稱交流電時，在定子繞組形 </p><p>　　成旋轉磁場，旋轉磁場轉動，在定子繞組中形成感應電動勢，電動勢的方向由右手定則來確定。因為運動是相對的，假如磁極不動，轉子導條沿逆時針方向旋轉，則導條中同樣也能感應出電動勢來。在電動勢的作用下，閉合的導條中就產生電流。該電流與旋轉磁極的磁場相互作用，而使轉子導條受到電磁力F，電磁力的方向可用左手定則確定。由電磁力進而產生電磁轉矩，轉子就轉動起來。旋轉磁場

14、的轉速為：n0=60f/p[4]</p><p>　　f:電源頻率 p:磁場的磁極對數 n0:旋轉磁場每分鐘轉數</p><p><b>　　機械特性： </b></p><p><b>　　（2）三相同步電機</b></p><p>　　同步發(fā)電機和其它類型的旋轉電機一樣，由固定的定子和

15、可旋轉的轉子兩大部分組成。一般分為轉場式同步電機和轉樞式同步電機。</p><p><b>　　結構:</b></p><p>　　由定子和轉子組成. 其定子鐵心的內圓均勻分布著定子槽，槽內嵌放著按一定規(guī)律排列的三相對稱交流繞組。這種同步電機的定子又稱為電樞，定子鐵心和繞組又稱為電樞鐵心和電樞繞組。轉子鐵心上裝有制成一定形狀的成對磁極，磁極上繞有勵磁繞組，通以直流電流

16、時，將會在電機的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵磁磁場(也稱主磁場、轉子磁場)。氣隙處于電樞內圓和轉子磁極之間，氣隙層的厚度和形狀對電機內部磁場的分布和同步電機的性能有重大影響。除了轉場式同步電機外,還有轉樞式同步電機，其磁極安裝于定子上，而交流繞組分布于轉子表面的槽內，這種同步電機的轉子充當了電樞。圖中用AX、BY、CZ三個在空間錯開120電角度分布的線圈代表三相對稱交流繞組。</p><p><b&

17、gt;　　工作原理</b></p><p>　　主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉并順次切割定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場）。交變電勢的產生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，

18、電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。感應電勢頻率：感應電勢的頻率決定于同步電機的轉速n和極對數p，交變性與對稱性：由于旋轉磁場極性相間，使得感應電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性。</p><p>　　同步電機的輔助設備:</p><p>　　同步電機為額定電壓3000V,額定功率9000KW級數為12

19、P雙繞</p><p>　　組大型電動機。其輔助設備有稀油站，高低壓稀油站，冷卻背包風機，熱巡檢儀和加熱器。稀油站主要給設備潤滑，高低壓稀油站主要是將轉子托起避免與轉軸摩擦，冷卻背包風機主要給電機工作時散熱，熱巡檢儀主要檢測電機工作時各部位溫度，加熱器主要受潮電機加熱增加其絕緣性能。</p><p><b>　　3.軟起</b></p><p>

20、;<b>　?、俟ぷ髟恚?lt;/b></p><p>　　運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。[4]</p><p><b>　?、谶m用場合： </b></p><

21、;p>　　原則上，籠型異步電動機凡不需要調速的各種應用場合都可適用。目前的應用范圍是交流380V（也可660V），電機功率從幾千瓦到800kW。 軟起動器特別適用于各種泵類負載或風機類負載，需要軟起動與軟停車的場合。同樣適用于變負載工況、電動機長期處于輕載運行。</p><p><b>　?、郾Ｗo功能：</b></p><p>　　A.過載保護功能：軟起動器引進

22、了電流控制環(huán)，因而隨時跟蹤檢測電機電流的變化狀況。通過增加過載電流的設定和反時限控制模式，實現了過載保護功能，使電機過載時，關斷晶閘管并發(fā)出報警信號。</p><p>　　B.缺相保護功能：工作時，軟起動器隨時檢測三相線電流的變化，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護反應。</p><p>　　C.過熱保護功能：通過軟起動器內部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度，一旦散熱器溫度超過允許值后自動關斷晶

23、閘管，并發(fā)出報警信號。</p><p>　　D.其它功能：通過電子電路的組合，還可在系統中實現其它種種聯鎖保護。</p><p>　?、芘c普通啟動的優(yōu)點：</p><p>　　A.無沖擊電流。軟起動器在起動電機時，通過逐漸增大晶閘管導通角，使電機起動電流從零線性上升至設定值。</p><p>　　B.恒流起動。軟起動器可以引入電流閉環(huán)控制，使

24、電機在起動過程中保持恒流，確保電機平穩(wěn)起動。</p><p>　　C.根據負載情況及電網繼電保護特性選擇，可自由地無級調整至最佳的起動電流。</p><p>　　本生產線軟起主要用的是雷諾爾公司的JJR1000系列軟啟動器智能化數字式，單片機控制</p><p>　　先進的軟起動方式：a電壓控制型　b限流控制型 </p><p>　　內置短路

25、保護和過載保護 綠色單元控制 人機對話功能 內置微機通訊口 延時起動功能，顯示運行電流 故障自診斷 自然風冷，節(jié)省空間。</p><p><b>　　4.變頻器</b></p><p><b>　?、俑拍睿?lt;/b></p><p>　　是將三相工頻電源變換成直流電并將直流電變成電壓可變頻率可變的電力電子裝置[6]，可以對三

26、相異步感應電機進行速度及轉矩控制。變頻器有交交變頻和交直交變頻，本生產線主要用的是交直交變頻。</p><p><b>　?、诮Y構：</b></p><p>　　主回路：整流器（整流模塊）、濾波器（濾波電容）、逆變器，控制回路：單片機、驅動電路、光電隔離電路</p><p>　　整流電路：三相全波整流，對工頻電源進行整流，并給逆變電路和控制電路

27、提供所需直流電源。</p><p>　　Ud=2.34*220=514.8DCV</p><p>　　直流中間電路：對整流電路的輸出進行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質量較高的直流電源</p><p>　　逆變電路：在控制電路的控制下將平滑電路輸出的直流電源轉換為頻率和電壓都任意可調的交流電源。</p><p>　　控制電路：主要包括

28、主控制電路、信號檢測電路、門級驅動電路、外部接口電路及保護電路，是變頻器的核心。作用是將檢測電路得到的各種信號送至運算電路，使運算電路能夠根據要求為變頻器主電路提供門極驅動信號，并對變頻器和電機提供必要的保護。</p><p>　　③變頻器的V/F控制：</p><p>　　V/F是在改變頻率的同時控制變頻器的輸出電壓，使電動機的磁通保持一定。在電機進行調速時，應保持電機每極磁通量Φm不變

29、。如果磁通太弱沒有充分利用電機的鐵心，過分增大磁通會使鐵心飽和，過大的勵磁電流使繞組過熱損壞電機。</p><p><b>　　V/F=C1*Φm</b></p><p><b>　?、躍PWM原理：</b></p><p>　　SPWM正弦脈寬調制，其波形是與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，等效的原則是每一個

30、區(qū)間的面積相等。</p><p><b>　　矢量控制</b></p><p>　　基本原理為利用坐標變換將三相電機轉換為二相電機，再通過按轉子磁場定向的同步旋轉變換實現了勵磁電流分量與轉矩電流分量的解耦，從而可以對交流電機的磁鏈與轉矩分別控制。這樣，交流電機可以等效為直流電機，在磁場電流恒定時，通過控制轉矩電流，獲得與直流電機同樣優(yōu)良的靜、動態(tài)性能。</p&g

31、t;<p><b>　?、拮冾l器主電路：</b></p><p>　　三．主電氣傳動系統介紹</p><p>　　1．主傳動的供電方式：整個系統的供電電源取自35KV和10KV母線，為了提高系統的可靠性，采用雙繞組供電方式。軋線主傳動電機整流變壓器一次側引自35KV母線，分別由1臺35KV高壓開關對一臺主傳動電動機變壓器單獨供電；勵磁變壓器和輔助一次側為

32、10KV供電。同時，向電動機的主整流變壓器接法互相錯開，以減少供電高次諧波。整個系統的低壓供電電源取自10KV母線，通過動力變壓器降壓，由低配室按照要求分配到動力箱各處。</p><p>　　2.主傳動系統的濾波方式</p><p>　　R1、R2、CS、F1-F7的十二套主傳動系統放置到35KV母線；勵磁部分及主傳動系統等放置到I段母線；其他負荷放置到Ⅱ段10KV母線，由于主傳動符合較大

33、，12套主傳動均采用TMEIC公司生產的IEGT交-直-交變頻器，整流部分、逆變部分的功率部分均采用3電平、PWM控制方式，整流部分可以控制輸入電源功率因數達到0.95以上輸入電源電壓、電流波形十分接近正弦函數，故35KV母線上不需要動態(tài)補償只加適當的電容FC濾波裝置。</p><p><b>　　3.主傳動系統：</b></p><p>　　主傳動系統包括R1粗軋機

34、、R2粗軋機、CS飛剪、F1-F7精軋機的主傳動電機、主傳動整流變壓器、主傳動勵磁變壓器和主傳動變頻調速裝置。</p><p>　　主傳動電機：采用交流電動機，其中粗軋機R1、粗軋機R2及精軋機F1-F7，采</p><p>　　用凸極式交流同步電動機，CS飛剪采用交流感應電動機。R1、R2粗軋機采用上下輥單獨傳動方式，布置方式為上輥電機在前下輥電機在后；精軋機均采用單電機傳動方式。主傳動

35、電機冷卻通風方式采用背包式密閉冷卻風機。電機才采用兩套繞組，繞組無相角差。</p><p>　?、谥鱾鲃幼儔浩鳎捍周垯CR1、R2、精軋F1-F7主傳動整流變壓器采用多繞組型式（副邊雙繞組），電源電壓初級均為35KV，次級均為3.55KV，共10臺；飛剪CS整流變壓器采用雙繞組形式，電源電壓初級為35KV、次級電壓為3.55KV，共一臺。所有主傳動整流變壓器均為油侵式整流變壓器。并配有輕、重瓦斯和超溫保護接點輸出，

36、與高壓開關回路進行連鎖。主回路進線經高壓開關到主整流變壓器，</p><p>　　每臺的二次側分別接至變流傳動裝置。粗軋R1、R2主傳動勵磁回路整流變壓器分別采用三繞組型式，電源電壓初級均為10KV、次級電壓均為500V，共2臺，分別給粗軋機R1、R2上下輥的電動機的勵磁控制系統供電；精軋F1-F6主傳動勵磁回路整流變壓器采用三繞組型式，電源電壓初級均為10KV、次級電壓均為440V共三臺，分別給精軋機F1-F6

37、的電動機勵磁控制系統供電；精軋F7主傳動勵磁回路整流變壓器采用雙繞組型式，電源電壓初級為10KV次級電壓為440V共一臺給精軋F7電動機勵磁控制系統供電。</p><p>　?、壑鱾鲃幼冾l調速裝置</p><p>　　R1、R2、CS、F1-F7等主傳動系統采用TMEIC公司生產的TMDrive-70系列交直交變頻調速系統，構成主傳動系統。TMEIC: 東芝三菱電機產業(yè)系統株式會社(TME

38、IC)是由東芝株式會社和三菱電機株式會社的制造業(yè)機械電機設備事業(yè)部合并后，組成的合資公司。是世界領先的工業(yè)電氣和自動化系統設計，工程，制造及研發(fā)的供應商。TMdrive-70是擁有最先端功率電子技術精華的IEGT變頻器裝置。無需輸出變壓器，可實現對高壓大容量鼠籠式感應電機，同步電機的可變速控制。高性能微處理器（PP7）的采用，實現了傳動系統的快速響應，充實的高速網絡數據通信及維護</p><p>　　監(jiān)控功能使工

39、業(yè)控制/監(jiān)控系統煥然一新！</p><p>　　TMdrive-70交流驅動系統特點: 功率單元采用新型大功率電力電子器件IEGT,功率單元采用冷卻效率更高的水冷方式,控制系統采用了功率電子控制專用的高性能微處理器（PP7）,采用三電平PWM控制技術,可支持廣泛的通信方式：以太網、DP網等,對同步電機、鼠籠式感應電機均可實現高精度矢量控制。</p><p>　　IEGT介紹：注入增強型絕緣

40、晶體管（IEGT）是日本東芝公司近年來研發(fā)的大功率高壓電力電子件。</p><p>　　TMDrive-70變頻調速裝置的功率組件冷卻采用純水冷卻方式。</p><p><b>　　四總結：</b></p><p>　　通過這次工廠實習，讓我學習到不少東西。以前在學校，大部分學的都是分散的理論知識。而在這里把全部的理論知識匯集到一塊形成一個綜合

41、性電氣系統。充分應用到實際生產中。</p><p>　　在這里見到了實際的電氣設備，通過學校學習的理論知識，很快的了解了其內部結構及工作原理，從而對其維護維修起到了很大的作用。這里有世界一流的電氣設備是書本上沒有接觸到的，需要從新了解，所以說學習是無止盡的。不管在哪里都可以學到新的知識，從而提高自己，為自己將來的道路打好良好的基礎。</p><p>　　在學校踏踏實實學習，在工廠也是踏踏實

42、實工作。其實工廠跟學校有很多相似之處。我們公司奉行的是“能者上，平者讓，庸者下”其能者上是指：有能力的上，有能力才有說話權；平者讓：站在領導的位置很長時間沒有什么作為的話就把位置讓給年輕進步快的人；庸者下：平平碌碌的人沒有什么作為，自甘墮落的人只能在公司最底層甚至開除。值就是我們公司的工作理念，也是我們工作的動力，不拍你不會就怕你不學。</p><p><b>　　參考文獻</b></

43、p><p>　　[1]中鐵1780設備說明書 中國一重集團大連設計研究院 2008年7月18日</p><p>　　[2]李鄧超 板帶鋼生產 兵器工業(yè)出版社 2002年12月 </p><p>　　[3]電氣傳動自動化技術手冊 天津電氣傳動設計研究所 2005年6月</p><p>　　[4]許寥 電機與電氣控制技術 機