軋鋼主機傳動與管控方式探析
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本文作者：李深、張有琳、焦曉東、梁玉萍 單位：山東萊鋼集團型鋼廠
隨著社會經濟的迅速發展，傳統的軋機工藝已經無法滿足需求。為從根本上適應各類軋機的工藝運行、電機容量配置及控制特性的要求，軋鋼主機的傳動方案也在很大程度上發生了改變。在其控制的過程中，主要包括以下幾種方案：
交—交變頻方案。交—交變頻方案在使用的過程中，能夠滿足低速大功率電機驅動的低速軋機，其在運行時，一般與同步機配合使用，在允許的狀況下，也可以配用異步機。針對直接變頻的可控硅并聯變流結構，電機可以采用無環流輸入方式來推動整個運行活動，通過設備的內在結構，對交流電壓進行控制，且在運行的過程中，配置相應的無功補償措施，確保軋鋼主機的順利運行。與上述運行原理不同的是，無環流方式基于自身功率低，在運行的過程中不需要配置相應的無功補償裝置。操作人員在有環流方式操作中，一般將其無功空置率的功率因數設置為接近1。交—交變頻方案的優點在于控制范圍廣，設備運行快，且能夠按照一定的操作控制設備運行速度。其缺點主要包括以下幾個方面：1）對濾波裝置及無功補償裝置等提出了相應要求。2）在使用多繞組整流變壓器結構的過程中，基于變壓器的容量較大，對電纜工程提出了更高的要求，這在很大程度上增加了軋機運行的成本。3）基于主回路附屬設備繁多的緣故，用地面積大。
交—直—交三電平PWM變頻方案。在交—直—交三電平PWM變頻方案中，其運行的整體核心在于可關斷電力電子器件，整流器與逆變器的結構如出一轍，其主回路結構比較簡單。在三電平PWM變頻方案使用的過程中，使用的規格一般按照元件的使用狀況進行確定，在允許的狀況下，操作人員可以適當降低PWM的載波頻率，以降低整個開關的損耗。該方案基于自身的優勢，不存在諧波影響，其原因在于交—直—交三電平PWM變頻方案使用的變壓器為高阻抗輸入變壓器，這種變壓器能夠將無功控制的使用功率因素控制為1左右。與此同時，在該方案的容量配置中，4MW以上的電機一般采用超大功率GTO或GCT原件。基于其輸入變壓器的特殊性，該方案在國內很少使用。且在其使用的過程中，由于自身內部結構的復雜性，設備維護與更換都存在很大難度。
變頻傳動系統的控制技術
在變頻調控傳動技術運行的過程中，能否對整個系統進行科學有效的控制，將直接關系著軋鋼主機的實際運行狀況。變頻傳動系統的控制技術主要包括以下幾個方面：
在變頻調度交流電動機使用的過程中，操作人員應嚴格按照《使用說明》對其進行獨立控制，確保將矢量控制的優勢充分發揮出來。矢量控制的基本思想在于通過交流電動機的數學模型、求解變量與參數之間的關系，將整個設備運行中產生的變量作為矢量進行控制，以此來對整個力矩進行控制。另外，在矢量控制輸出后，仍須將其電流控制為閉環模式，確保設備的正常運行；在對整個速度閉環控制中，需要操作人員通過磁通進行控制。當前，矢量控制基于操作簡單、運行方便等特點，被廣泛運用到主軋機傳動中。
作為一種新型的變頻調控方式，它直接在定子的空間坐標系中分析電動機的數字模型，直接控制定子磁鏈的輻值及該矢量相對于轉子磁鏈的夾角，達到控制轉矩的目的。傳統的操作控制方式已經無法滿足軋鋼主機的運行需要。二點式控制方式則能通過自身的優勢，能將產生的轉矩波動控制在一定范圍內。直接力矩控制除了保障運行質量外，還能帶來一定的經濟效益，由此受到人們的歡迎。（
對上述2種變頻方案系統特性控制技術的改善，需要操作人員結合各自的特點及運行環境有針對性地進行。交—交變頻一般采用環流控制的改善模式，通過這一途徑來提高功率的因素。與交—交變頻不同的是，交—直—交三電平PWM變頻控制在改善同時，除了整流器輸入交流電外，還需整流器中的矢量控制，將整個無功流量的分量控制為零，以此來確保整個系統的順利運行。
軋機的變頻主電機的特點
在軋鋼主機運行過程中，軋機變頻調速有著極其重要的作用。針對軋鋼主機變頻過程中主電機的日常運行，其電機容量中的同步機比異步機要小，除此之外，同步機的整個體積及重量都占據著一定的優勢。其次，在軋機變頻主電機運行的過程中，其同步機一般以整體的形式進行運行，其定子多數呈現出分瓣的結構，剛性也會在原有的基礎上有所降低，且在運行時，仍需工作人員在工作現場安裝相應的繞組重接與絕緣處理。同步機的轉子在運行的過程中，一旦接觸到電磁，其電剛的材質壽命都會在很大程度上發生變化，而這些，都需要操作人員引以重視。最后，同步機在進行變頻工作時，除了要考慮同步機的實際容量外，還需要結合著設備的實際機械強度，以便在運行的過程中保障系統的穩定性。在整個適量控制中，基于同步機與異步機的工作機理及數學模型不同，矢量控制的運算和結構也不大相同。由此就需要操作人員在使用適量控制時，能夠結合著同步機與異步機的實際運行狀況，有針對性地對其進行控制。
結語
軋鋼主機變頻調速傳動技術的應用，在提高軋鋼主機工作效率的同時，還提高了軋鋼質量。因此，需要相關人員能夠加快軋鋼主機變頻調速傳動技術的研究，以期發揮其優勢，進一步推動我國社會經濟的發展。
