棒材直流主传动改造及自动化程序升级

2012-08-15宝钢集团八钢公司轧钢厂楚亚杰

河南科技 2012年18期

宝钢集团八钢公司轧钢厂楚亚杰

八钢棒材生产线于2004年投产，经过不断优化，年产量已提高到100万t。但由于自动化程序仍然存在很多问题，18#机架的负荷越来越大，造成传动装置容量偏小，发生烧可控硅的情况。现采用外部增加风机的方式运行，对其进行更换18#机架整个传动系统，以满足生产。现行的自动化系统活套调节功能差；粗轧、中轧微张力功能未投用；曾经投入使用过，但效果不好，容易堆钢；轧制表优化功能未投入；1#、2#飞剪存在切头、切尾长度不准等问题，可能与轧件速度检测有关。

一、改造构想

根据上述自动化及传动系统存在的问题，经过现场了解及分析，建议对轧线自动化系统程序进行全面升级。传动方面，建议对18#主轧机全套直流传动系统进行更换，包括传动系统交流开关、晶闸管变流装置及相应保护装置、控制及励磁装置等。

二、技术方案

直流传动系统采用德国西门子公司SIMOREG DC Master 6RA70全数字调速装置，功率单元配以国产功率柜，其控制系统核心部分采用西门子原装控制板，既完全具有6RA70的高性能指标，又降低了设备投资。全数字控制系统性能好，可靠性高，可以满足高动态品质与高调速精度的要求。对传动系统的控制采用了灵活多样的软件模块，可以满足各种不同控制的要求，并具备调速系统最佳控制性能的自动优化功能。

三、轧件跟踪系统改造

轧线程序中，所有的控制功能都基于轧件跟踪系统，即轧件跟踪系统直接影响到轧线的各个控制功能。由于原来的跟踪系统比较简单，并且只跟踪轧件的头部，没有对尾部进行跟踪，造成相邻的2个轧件无法区分，导致活套调节的速度级联系统直接影响下一个轧件的轧制，使得粗、中轧在头部咬入过程中速度不稳定，尺寸超差较严重，直接影响成品尺寸。

现利用现有的检测设备对轧件跟踪系统程序进行改造，PLC从传动系统取出轧机的轧制或空载电流信号，并结合现场热金属检测器信号，采取一定的抗干扰措施，便可得到各机架的有钢或无钢信号，进行咬钢检测，精确检测轧件头尾位置。完成电机动态速降补偿、活套起落控制，并对轧件尾部准确判断，精确做到尾部脱离轧机后，级联关系即脱离下游轧机，与上游相连，保证下一轧件正常轧制，不受前一轧件的影响。

四、咬钢补偿控制

电气传动系统在突加负载时产生动态速降，在设备咬钢时影响轧机间设定的正确金属流量关系，使机架间轧件堆拉，且一定量的动态速降有助于机架间的活套形成。可在PLC和传动系统中进行适量动态速降补偿，以消除动态速降的不良影响。即在轧件到达前将轧机速度提高，咬钢后约200 mS将速度给定恢复，保证咬钢后的500 mS左右时间内轧件的金属流量。

五、活套自动控制

起套控制是在轧辊咬钢后，其上游机架以略高于正常设定的初始速度运转，被用来控制活套形成。起套后，进入稳定轧制过程，活套控制系统便使活套保持在给定的套高范围内，实现无张力轧制。收套控制是当轧件尾端离开前一个机架前，下一个机架间活套应降低到最低套高位置，防止尾部摆动。

六、微张力自动控制

微张力控制是保证高速棒线材轧机顺利轧制和提高产品质量的必要手段，目的是使中轧机组各机架之间的轧件按微小的张力进行轧制。张力控制是一个复杂的过程，棒线材一般采用“电流-速度”间接微张力控制法，在实践中有以下两个难点。

1.无张力矩的存储。在该系统中没有测张元件，微张控制的控制目标是使轧机在微张力矩下轧制。所以，微张力矩的计算与存储就成为微张控制中的关键。

2.速度调节量。计算出的力矩调节量不能直接控制线速度的变化，要使之变化成与延伸系数相匹配的数值。

七、飞剪控制

起停式飞剪电气控制系统为控制及传动一体化的产品，其可编程控制器（PLC）采用德国西门子公司的S7-300系列PLC，完成飞剪工艺控制及飞剪传动逻辑控制。飞剪电机采用直流电机，其传动核心单元采用SIEMENS全数字控制单元的直流调速装置而成。无论轧制速度的高低，轧件从HMD到飞剪所走过的距离是固定的。安装在上游机架电机轴上的码盘所产生的脉冲数与轧辊所转过的角度成正比，也与轧件所走过的距离成正比。当HMD检测到轧件头部或尾部时，启动高速计数器累加上游机架码盘的脉冲数，当计数到设定值时启动飞剪。

倍尺飞剪的剪切控制可根据检测方式的不同分为脉冲测量方式和延时方式。对于脉冲测量方式，由于出口轧机轧辊周长同实际轧件长度及轧机电机后脉冲编码器的脉冲数有一定的对应关系，所有通过对出口轧机编码器脉冲数的测量，同理论设定剪切长度对应的脉冲数进行比较，发出剪切指令。由于脉冲同出口轧件长度的对应关系同轧机的速度没有关系，所以该方式检测的轧机长度不受出口轧机速度波动的影响，另外由于脉冲的测量和比较有高速计数器模板完成，比较输出为硬件中断输出，响应很快，不受程序扫描周期的影响。该方式为正常倍尺剪切的最佳选择。延时剪切方式又称应急剪切方式，该方式是给据轧件的出口速度和设定的剪切长度，计算出轧件运行的时间，由PLC延时后，发出剪切指令，飞剪进行剪切。