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    重鋼集團(tuán)公司針對煉鋼廠的現(xiàn)狀，為淘汰模鑄，提高產(chǎn)品在市場上的競爭力，增建了垂直彎曲型連鑄機(jī)，它更有利于生產(chǎn)純凈鋼，可達(dá)到提高產(chǎn)量和質(zhì)量，降低能耗，提高金屬收得率，提高連鑄比的目的。其技術(shù)指標(biāo)如下：
年產(chǎn)能力： 1 000 000 t
拉矯機(jī)速度： 0～2.5 m/min
澆注速度： 1.4～2 m/min
最大澆注速度： 2 m/min
送引錠桿速度： 5 m/min
鑄流控制：8 點彎曲，7 點矯直，小輥距，分節(jié)輥

    在本項目中，多傳動變頻技術(shù)主要應(yīng)用在拉矯段，其結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 結(jié)構(gòu)圖

    圖1中紅色表示驅(qū)動輥，由圖1可見從結(jié)晶器出口開始，一共有14 段，其中0、1段無驅(qū)動輥，2～13段每段均有上下各一個驅(qū)動輥，其中2～6 段，每段兩臺7.5 kW 電動機(jī)，7～13 段為水平段，每段兩臺11 kW 電動機(jī)。

傳動控制方案的選擇

    確定連鑄單體設(shè)備傳動方案，是連鑄電控系統(tǒng)設(shè)計首先要解決的問題。它不但是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的一個重要前提，而且，所選擇的傳動控制方案的合理性又將對整個電控系統(tǒng)的性能指標(biāo)（先進(jìn)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等）有直接影響。

    電氣傳動控制系統(tǒng)性能的好壞，與保證設(shè)備安全、可靠運轉(zhuǎn)，提高設(shè)備的生產(chǎn)率，改善鑄坯的質(zhì)量，方便操作以及改善勞動條件等都有著直接的關(guān)系。隨著連鑄主體設(shè)備的迅速發(fā)展和不斷完善，電控系統(tǒng)水平相應(yīng)也得到迅速提高。對于夾送輥而言，它具有拉坯、矯直、送引錠的作用，也稱拉矯機(jī)。需考慮以下問題：

1）在實際生產(chǎn)中，要求拉坯速度可變，要求采用比最高拉坯速度高出一倍的速度進(jìn)行送引錠。因此要求夾送輥的傳動系統(tǒng)具有數(shù)十倍的調(diào)速范圍；同時，拉速穩(wěn)定是保證澆鑄工藝穩(wěn)定的重要前提條件，因此，對調(diào)速的精度要求較高，靜差度不大于1%，響應(yīng)時間不大于0.5 s。

2）為保證各夾送輥傳動負(fù)荷的均衡，防止某一夾送輥負(fù)荷過大而產(chǎn)生系統(tǒng)故障，需要考慮恒力矩控制。

3）在拉坯初期與送引錠時，為防止鑄坯或引錠的自重產(chǎn)生超速，要求夾送輥逆變器能產(chǎn)生一定的制動力矩。因此，夾送輥逆變器必須具有在4個象限內(nèi)穩(wěn)定的工作功能，為保證夾送輥進(jìn)行恒速控制或恒力矩控制，其控制系統(tǒng)的響應(yīng)時間應(yīng)保證在0.1 s內(nèi)。

    因此，夾送輥采用多傳動變頻技術(shù)，逆變器使用矢量控制型逆變器。其優(yōu)勢在于：
1）不僅解決了異步電動機(jī)平滑調(diào)速的問題，同時調(diào)速系統(tǒng)具有更高的動靜態(tài)性能，有利于電動機(jī)精準(zhǔn)控制，完全滿足拉矯機(jī)調(diào)速控制的要求。
2）由于是集中整流，同時采用一個制動電阻、制動單元，節(jié)省了投資。
3）該多傳動控制系統(tǒng)減小了二次諧波從而減小了對電網(wǎng)的沖擊。

傳動技術(shù)配置

1.配置方案

    根據(jù)所定傳動方案，在技術(shù)配置中，采用SIEMENS 公司的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)集中整流，分組逆變的直流公共母線系統(tǒng)控制方式，即多傳動方式。拉矯段部分使用一套進(jìn)線整流裝置構(gòu)成一組公共直流母線，給2～13段（S2～S13，共24臺電動機(jī)，兩個等級）裝置供電，如圖2所示。每個逆變單元的功率器件采用先進(jìn)的集成IGBT 元件，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，性能更穩(wěn)定；矢量控制具有的先進(jìn)的全數(shù)字控制系統(tǒng)，使其速度控制精度達(dá)到 0.01%。

    考慮到逆變裝置在運行過程中會產(chǎn)生能量回饋的狀態(tài)或系統(tǒng)快速停車的需求，所以進(jìn)線整流單元都配置了制動單元。晶閘管整流單元通過通信適配器以Profibus － DP 協(xié)議方式與 PLC通信，實施信息的傳遞。矢量控制逆變單元中也配置安裝適配Profibus DP 協(xié)議的通信適配器，使傳動設(shè)備以12 Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率通過Profibus DP總線與PLC連網(wǎng)通信，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化控制。PLC 向所有傳動單元發(fā)送速度給定等命令信號，使之協(xié)調(diào)運行。同時自動化系統(tǒng)接收每個傳動系統(tǒng)的狀態(tài)信息，實現(xiàn)對傳動系統(tǒng)的監(jiān)控。由于拉矯機(jī)所有電動機(jī)都需要精確的速度控制，并送到PLC，所以配置了脈沖編碼適配器，使其構(gòu)成速度閉環(huán)控制。

2.傳動裝置容量的選擇

    根據(jù)生產(chǎn)工藝及機(jī)械設(shè)備的參數(shù)，作出對逆變單元的選擇：

1）主要電動機(jī)參數(shù)（共24臺電動機(jī)）
額定容量： 7.5/11 kW。
額定電壓： 380 V。
額定電流： 15.5/23 A。
過載能力： 1.5倍。
額定轉(zhuǎn)速： 960 r/min。
附件： 編碼器、風(fēng)機(jī)，單獨供電。

2）考慮到逆變器由于各種因素造成降容，因此選擇：
    SIEMENS 的11/15 kW 的逆變器，并能過載1.36 倍，短時能過載到1.6倍，完全能夠滿足工藝和生產(chǎn)機(jī)械的要求。對于整流單元而言，只要保證其額定電流不小于所有逆變單元額定電流的總和就可以滿足要求。

3.預(yù)充電回路

    為了在線也能投入逆變單元，保證故障恢復(fù)后的逆變單元能夠及時地投入使用，保證在線的逆變單元的最低數(shù)量（18臺，否則拉矯機(jī)會自動停機(jī)），采用了SIEMENS 的預(yù)充電回路。但是，SIEMENS 公司對該部分無充分的使用闡述，預(yù)充電回路的充電時間不好確定，調(diào)試過程中通過試驗摸索，找出了比較合適的充電時間。

逆變器參數(shù)設(shè)置

    參數(shù)設(shè)置是根據(jù)應(yīng)用功能需求進(jìn)行的，除基本參數(shù)如電動機(jī)參數(shù)必須正確設(shè)置外，其他功能參數(shù)的設(shè)置，是完成所需功能必需的。
1）合/分閘控制參數(shù)設(shè)定，主要是做預(yù)充電工作。
2）運行和本地/PLC 控制功能參數(shù)設(shè)定。
3）通信接口參數(shù)設(shè)定。將DP地址和需要傳送的信息分別設(shè)置正確，DP 地址必須和PLC 中定義的一致。

系統(tǒng)設(shè)計時的注意事項
1）裝置容量的選擇。要充分考慮到所應(yīng)用場合使用工況條件的最惡劣情況，留有足夠的設(shè)計裕度和必要的保護(hù)措施，必須和電動機(jī)配套。
2）逆變器要可靠接地，電源線和控制線分開，屏蔽層必須連接良好。實際調(diào)試中，有一次很嚴(yán)重的通信報錯，經(jīng)查，就是由于屏蔽層未可靠連接造成的。
3）編碼器反饋線過長時，最好采用差分方式。實際中用脈沖放大板解決了此問題。
4）低速散熱問題。

    本文分析了拉矯機(jī)系統(tǒng)的特點，據(jù)此引入了目前先進(jìn)的多傳動變頻技術(shù)，以適應(yīng)該系統(tǒng)的需要，并提到設(shè)計和調(diào)試過程中應(yīng)注意的問題。本套拉矯機(jī)傳動系統(tǒng)于2003年10月投入運行，至今運行正常，效果很好，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。