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1、word酸轧线变频电机传动系统介绍酸轧线变频电机传动系统主要分为主传动系统Main Drives和辅传动系统Variable_Speed_Drives两大局部。其中主传动系统主要包括五台轧机与卡伦赛卷取机的电机传动，辅传动系统如此主要包括生产线上除主传动系统之外的所有电机传动。一、 主传动系统1. 主要组成主传动系统主要包括变压器、交流变频单元、变频器水冷却单元、励磁单元、无负载断路器以与交流同步电机等，此外还包括一台电机机旁ET200站和一台辅助柜ET200站，见图1。其中，变压器使用图1 主传动系统主要组成局部1.1 变压器主传动系统共有7台变压器，类型为油浸式。其中1#-5#轧机电机分别
2、使用一台变压器，卡伦赛卷取机两台电机使用一台变压器，励磁系统使用一台变压器。1#-5#轧机电机以与卡伦赛卷取机电机所使用的变压器详细参数见表1，励磁系统所使用的变压器详细参数见表2。表1 主传动电机变压器详细参数表2励磁变压器详细参数1.2 交流变频单元1.2.1 交流变频单元主要组成主传动系统共有六套交流变频单元，其中用于轧机的五套变频单元由一套整流器和一套逆变器组成，另外用于卡伦赛卷取机的一套变频单元由一套整流器和两套逆变器组成交流变频单元详细电气参数见表3。交流变频单元采用了西门子SINAMICS SM150变频器，SINAMICS SM150是一种中压多级变频器，其主要包括整流器lin
3、e converter和逆变器motor converter两局部。其中整流器用于将变压器二次侧恒频恒幅交流电压转化为直流电压，此直流电压有三个等级分别为“AM+、“M、“KM-。逆变器用于将直流电压转化为频率和幅度可变化的三项交流电压并供应电机定子线圈。整流器和逆变器都由三个一样的相模板组成见图2和图3，每个相模板包含四个IGCT见图4，并且每个相模板都有四个端子，其中“+、“M、“-用于连接直流母排，另外一个端子用于连接变压器的一相当相模板用于整流器时或者电机的一相当相模板用于逆变器时。交流变频单元的控制器主要由控制传动局部的SIMOTION D445和控制整流局部的SIMOTION CX
4、32组成。表3 交流变频单元电气参数图2 相模板的主要组成图图3 相模板的现场实物图图4 IGCT现场实物图1.2.2 交流变频单元主要功能1、整流器以与直流母排控制。2、传动电机速度控制。3、反矢量TRANSVECTOR控制。4、监视和保护功能。5、传动顺序控制启动/停止等控制。6、诊断功能，传动报错信息以与状态信息显示在本地操作面板上。7、与根底自动化通过PROFIBUS DP通讯功能。8、轴头定位功能。1.3 变频器水冷却单元SINAMICS SM150主传动控制系统采用了水冷却的冷却方式，酸轧线主传动系统共有两套水冷却单元。每套水冷却单元主要包含以下组成局部：1、两台循环泵一用一备。2
5、、一台板式换热器。3、降电导率单元de-ionizer unit。4、电导率、温度、流量以与液位检测装置。冷却单元详细技术数据参见表4。表4 变频器水冷却单元技术参数1.4 励磁单元由于主传动电机为交流同步电机，要求有单独的励磁回路。励磁单元主要为电机励磁线圈提供励磁电源，其采用了B6C整流器，主要由以下两局部组成：1、励磁供电柜。主要包括低压断路器和电抗器。详细参数见表52、励磁整流柜。主要包括B6C整流器、励磁电流控制以与过压保护单元。详细参数见表5表5 励磁供电柜技术参数表6 励磁整流柜技术参数1.5 主传动辅助柜每台轧机与卡伦赛传动都配备一台辅助柜，用于控制电机风扇、冷却单元等设备启停
6、控制。其中包括断路器、接触器以与ET200单元等，其中ET200单元通过PROFIBUS DP接口连接到相关的控制单元。每台辅助柜需要提供一路来自MCC的380V交流电压以与一路来自UPS的220V交流电压。详细技术参数见表7。表7 主传动辅助柜技术参数1.6 电机机旁ET200柜每台主电机都配备一台ET200柜，位于主电机机旁。此ET200柜主要用于采集电机的相关信号，例如电机定子线圈的温度、轴承温度以与冷却空气的温度等。ET200单元通过PROFIBUS DP接口连接到相关的控制单元。详细技术参数见表8。表8 电机机旁ET200柜技术参数1.7 主电机无负载断路器对于每台主电机都拥有一台中
7、间无负载断路器，每台无负载断路器包含一个三相电动开关。其位于电气室地下室。详细技术参数见表9。表9无负载断路器技术参数二 辅助传动局部1 简介西门子为交流传动提供了高性能VVVF变频器，以满足动态性能的要求。交流传动方案保证系统的高可靠性、大大节省维修本钱并提高效率。传动系统的选择基于机械供货商的电机与部件列表，传动功率和转矩要求的技术规X仍然以机械供货商的电机与部件列表表为准。2 技术说明2.1电机MKL、MKL/G、MDR选择的电机在从基速n1降低到10%基速X围内要产生要求的转矩，因此，电机在宽的速度X围内有一个确定持续的过载能力，此外，电机在由于温升限定的某段过载时间有过载能力，由于电
8、机为无刷电机，所以没存在由于电刷或整流子引起的过载限制。2.1.1 交流感应电机绝缘F级，适于热带条件温升依据F级而定(100K)结构形式B3依据电机和部件表而定保护等级至少是IP54 冷却根据 DIN，EN6003-6，IC411外表自冷或IC416强迫风冷轴承耐摩轴承润滑尺寸最大为250M的小电机采用永久润滑，电机尺寸为280S与以上电机采用干油润滑监控用KTY84-130的温度传感器监测电机温度端子箱顶式或右侧式安装IP55涂漆RAL7030标准 调速传动电机依据IGBT控制的AC传动的具体要求而定。这些主要是：u 冷却强度的变化和速度变化相一致u 产生附加谐波u 考虑特殊损耗对特殊电机
9、来说，可装有如下特殊附件：u 用于电机速度控制的脉冲发生器u 强迫空冷u 安装在驱动轴端的接手上的圆盘抱闸脉冲发生器用于VVVF传动来确定实际转速，此外,脉冲发生器还用来定位和物料跟踪。功能脉冲发生器在光半导体根底上由一个准确的增量金属盘和一个扫描装置组成，两个HTL输出提供位移为90的方波脉冲，因此，转向可以监测。系统设计了一个固体合金外壳保证其高度的抗振动和冲击，温度和老化效果用电气方式补偿。安装编码器通常是由空心轴和力矩臂安装器来安装的。某些传动应用需安装脉冲分配板。输出两个位移为90的HTL信号脉冲数量1024个脉冲/转开关频率0-100kHz额定负载每个输出60mA DC防冲击100
10、0m/s2防振动10g允许的最高速度4000rpm外壳防护IP 65环境温度0-80重量电源9-30V DC2.2 变频器SINAMICS S120SINAMICS 是西门子公司新一代的驱动产品，它将逐步取代现有的MASTERDRIVES 与SIMODRIVE 系列的驱动系统。SINAMICS 系列中的SINAMICS S120 是集V/F 控制、矢量控制、伺服控制为一体的多轴驱动系统，具有模块化的设计。各模块间包括控制单元模块、整流/回馈模块、电机模块、传感器模块和电机编码器等通过高速驱动接口接口DRIVE-CLiQ 相互连接。SINAMICS变频器适用于所有标准线电压(380V 480V,
11、 500V 600V 和 660V 690V +/- 10%, -15% 1 min, 47-63 Hz). 所有组件符合VDE,IEC, NEMA 和CSA标准 .2.2.1 SINAMICS S120驱动系统的主要组成局部 SINAMICS变频器的主要部件见以下所示： 控制模块(CU320)：整个驱动系统的控制局部； 电源模块 (直流母线电压可控的ALM 和直流母线电压不可控的SLM)：将交流转变成直流，并能实现能量回馈； 电机模块也称功率模块：单轴或双轴模块，作为电机的供电电源； 传感器模块：将编码器信号转换成DRIVE-CLiQ 可识别的信号，假如电机含有DRIVE-CLiQ 接口，如
12、此不需要此模块； 直流24V 电源模块：用于系统的控制局部的供电； 端子模块和选件板：根据需要可连接或插入I/O 板和通讯板。和上层自动化系统的通讯，以与集中操作控制，监控和启动，使用标准的PROFIBUS DP接口。PROFIBUS DP接口已集成在SINAMICS CU320控制模块中。2.2.2 电源整流模块 整流器智能电源整流模块的特点： 提供电压380480 V, 500600 V and 660690 V, 50/60 Hz 额定功能输出250 kW to 1400 kW 最多到4个单元，可以并行联接扩展功率 由于使用IGBT元件，和再生制动技术，可将电能反响电网，节省电能 电源侧
13、功率因数近似为1。基于直流母线的组态，变频器几乎只有有功功率 逆变器的直流联接电容的自动预充电 和控制板的Drive-CLiQ接口2.2.3 负荷侧的逆变器负荷侧逆变器是电机模块的一局部，它的特点如下： 功率X围从1.6 到1200 kW 可并行联接扩展功率可多至4个单元，最大到4500KW 使用低损耗功率元件IGBT，和使用优化的正弦脉冲调制PWM，能确保传动系统的高性能 微处理器根底的数字开环和闭环控制 带脉冲编码器反响，和不带脉冲编器反响的矢量控制，用于高精度速度控制和转矩控制 1/1000 Hz精度的 V/f开环控制和滑动补偿 输出频率从0到300Hz 根据传动功能，或电机列表，确定逆
14、变器过载保护能力 安全的逆变器输出，例如无负载运行，通过切断电流来进展相间和对地短路电流 和控制板的Drive-CLiQ接口2.2.4 SINAMICS系统的架构 逆变器使用可再生活动前端技术，也称为智能馈电Smart Infeed，使用基于IGBT设计的电源供电。二极管根本上用于电机功率方向上，IGBT 通过一种全阻塞控制，用于再生功率方向设计用于带多轴或连续再生功率源的组态2.2.5 SINAMICS的自动化接口概念和上层自动化系统的通讯是由Profibus DP总线系统来实现。传送下面的信息传动运行命令： 传动切换接通/关闭传动运行参考值：每台传动从上层控制系统接收参考值; 这些值为：
15、速度参考值 加速度参考值 X力或转矩参考值传动运行实际值：每台传动的实际值在运行期间传送到上层自动化系统中去：速度实际值电枢电流实际值转矩传动状态消息：从每台传动，传送如故障报警等消息。传动的运行值和它们的状态信息，在根底自动化中被检查评估，并在HMI上显示。传运诊断和消息系统被集成到全线诊断系统中去。2.3 控制单元CU320功能强大处理器单元CU320提供变频和驱动控制。基于微处理器控制单元能够执行多于一个传动的控制功能。处理器单元包括所有传动相关的功能，例如矢量控制和回路控制功能，象转速，转矩，频率或v/f特性。 这能满足带钢相送交流变频电机传动的高级需求。矢量控制可以使用或不使用速度反
16、响。脉冲编码器仅在需要高级动态反响或低速时也需要高精度速度控制时使用。内部温度模块可使用KTY84测温元件来测量定子的温度。在CU320实现的工艺功能有： 计算附加加速度 带摩擦力被偿的转矩 处理传动控制，包括：起动控制制动控制急停2.4 SIMOTION DSINAMICS S120 的核心控制单元CU320(V2.2)最多能控 制4 个矢量轴或6 个伺服轴，可以完成比拟简单的工艺任务。但是对于要求复杂的运动控制任务，就需要使用功能强大的SIMOTION D 控制系统模块来代替CU320 控制单元。作为运动控制系统，SIMOTION 将逻辑控制、运动控制定位、同步等以与工艺控制压力、温度控制
17、等集中在同一个系统中。SIMOTION 提供了三种硬件平台：控制器平台，SIMOTION C；驱动器平台，SIMOTION D； PC平台，SIMOTION P。同一个控制程序可以在任意一种平台上运行。其中，SIMOTION D 是基于SINAMICS S120 驱动平台的驱动系统，从而使其成为一个极其紧凑同时具有强大控制功能驱动控制系统。SIMOTION D 具有假如干种规格，具有不同的性能，其中SIMOTION D435 适用于中等规模的应用。它带有两个具有时钟同步的PROFIBUS 接口以与两个以太网口。同样，SIMOTION D435 也通过DRIVE-CLiQ 接口与SINAMICS
18、 S120 的其它模块进展数据交换。通过外扩CU320，一个SIMOTION D435 最多能控制64 个轴生产线相关功能用CFC程序来实现。CFC集成在软件SCOUT中。所有SINAMICS控制单元CU320的功能都集成在SIMOTION D中，并和SINAMICS兼容。应用：他励同步电机 励磁设备的联接 顺序控制的起动控制 和上层自动化系统的通讯传动监控和保护 温度保护 过载监控 消息系统 使用操作单元的本地操作和监控剪子控制V模式的X力控制使用V运行模式扩展秒流量时，产生附加设定值，切换到传动控制。X紧辊“0机架运行模式的平滑切换，是在SIMOTION D 中CFC程序实现的，也包括X力
19、控制。 邯钢酸轧线如下传动使用了SIMOTION D控制单元： 6/7号X紧辊4个传动在一样的CPU中 滚筒剪SIMOTION D 模板结构：SIMOTION D系统结构图：2.5 DRIVE ES 基于PC的调试和监控系统 DRIVE ES程序包括STARTER允冼菜单式交互操作来控制，监视SINAMICS系统。PC和变频系统之间通讯是通过Profibus DP网络通讯来实现的。DRIVE ESSTARTER功能：基于菜单式操作的SINAMICS调试和维护工具系统的启动和参数设定自动电机识别和控制参数设定参数的上载和下装可以使用设定值和控制命令来操作控制单元对报警和故障进展评估记录一般的SINAMICS组态使用参数维护工具“Starter“22 / 22
