关于大棒厂两辊可逆式轧机主电机的改造.pdf

第 8 期图 1直流同步电机布置图关于大棒厂两辊可逆式轧机主电机的改造胡晴（南京钢铁有限公司大棒厂，江苏 南京210000）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 43 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.43 No.8Aug.2023摘要：随着国内大功率及大转矩的交流变频调速同步电机设计制造工艺的成熟，性能的稳定可靠，以及配套了全数字交-交变频调速装置配套控制系统，交流同步电机完全可以替代传统设计的直流同步电机的传动形式。随着南钢大棒厂特殊钢的生产效率和质量要求的提升，950mm 两辊可逆式轧机的两台 2500KW 直流调速同步电机不再满足生产的需要。通过更换为两台 3500KW 交流同步电机替代原有的直流调速同步电机，并对配套系统进行升级改造，使得主传动设备系统更加稳定可靠，生产过程更加安全顺行。关键词：交流同步电机；调试控制系统；联轴器；润滑系统；冷却系统作者简介：胡晴（1985），男，湖北黄冈人，主要从事大棒厂轧钢机械技改和维修工作。随着市场对特种圆棒轧材产品质量的要求越来越高，采用两辊可逆式轧机的大棒生产线，两辊可逆式轧机需要具备大压下量及低温轧制的生产能力。原有的2 台 2500kW 的直流调速主传动电机采用的是凸极式交流同步电动机驱动，而电动机长期过载，导致电机长期过热运行，绕组绝缘降低，容易引发电机烧损；另外，控制元器件和线路长期过载，会引起接触点发热，降低元器件的使用寿命，也会缩短轴承等主传动部件的使用寿命。随着生产节奏的加快，主传动部件寿命会急剧下降，继而影响到主电机设备系统使用的安全性与稳定性，存在重大安全生产隐患咱1-2暂。1直流同步电机设备特点1.1直流传动电机原直流电机包含 2 台 2500kW 的直流同步电机，卧式安装，上、下辊布置。上电机在后，下电机在前（靠轧机侧为前）。下辊主电机中心高保持不变为依0.0；上辊主电机的中心标高为+2140mm。上、下辊电机是由定子、转子、两个球面座式滑动轴承和底板等主要部件组成，上辊电机带有第五轴承、轴承底座和中间轴。直流同步电机参数性能如表 1，直流同步电机布置图如图1。55冶金与材料第 43 卷表 1直流同步电机参数性能名称电机数量/台额定输出转矩/kN m电机容量/kW速度/rpm额定电压/V额定电流/A励磁方式他励电压最大电机过载能力切断过载电机效率上下电机中心距/mm绝缘等级工作方式电机参数24062500060/1207503700他励110V，电压降 87.6V 强励电压500V250%/1.8%2750%200%88.2%2140F连续1.2主回路和控制系统主轧机电动机电枢回路采用分裂式三绕组整流变压器供电，电动机由十二相整流器控制。整流变压器为双副边相位差 30 度，直流侧角组和星组电枢整流回路设单独平波电抗器，直流侧采用快速开关。励磁回路采用一台整流变压器供电，直流调速控制器为 SIEMENS公司的 6RA70 单向限直流调速装置。这两台控制器采用主从控制方式，SIMOREG DC-MASTER 6RA70 系列全数字调速系统具备电枢和励磁回路所有的调节和传动控制功能。调节功能在软件中通过参数构成的程序模块来实现，从而得到非常精确的速度和转矩控制。1.3润滑系统两台电机各自配备一个稀油润滑站，稀油站的低压泵一用一备的配置。润滑供油系统由以下部分组成：油箱、低压油泵（含备用）、双筒网式过滤器（两台）、回油磁过滤器、管式油冷却器以及阀门等组成，通过调节手动阀门控制进入轴承座的油量。1.4冷却系统电机冷却方式为管道强迫通风，从电机后端下部进风，分三路出风（电机本体两路，换向器端一路），冷却方式 IC37，防护等级 IP44。每台电机采用独立的风机送风，经过翅片式冷却器进行换热，形成冷风，对电机本体进行降温冷却。风量 16m3/s，通风压降 1200Pa，冷却空气温度小于 40。2改造后交流同步电机设备特点2.1交流同步电机此次电机改造包含 2 台 3500kW 的交流同步电机，卧式安装，上、下辊布置。上电机在后，下电机在前（靠轧机侧为前）。轧机主电机为同步电机，安装在原轧机直流电机的基础上。新的轧机主电机须按原直流电机安装尺寸（包括电机底板、地脚螺栓等）；下辊主电机中心高保持不变为依0.0；上辊主电机的中心标高为+2240mm。上、下辊电机是由定子、转子、两个球面座式滑动轴承和底板、冷却装置、润滑系统等主要部件组成，上辊电机带有第五轴承、轴承底座和中间轴（中间轴布置在下辊电机冷却器中间，不影响下辊冷却器的运行）。在非传动端轴承上安装一组带有碟簧组的止推平面轴承，能承受轧机在生产过程中，产生的轴向拉力和推力。交流电机参数性能如表 2，交流电机电机布置如图 2。表 2交流电机参数性能改造后电机参数25573500060/1201608/161650636/6391600/1607175/135489/341450/3511251/898115%conti；225%120s；250%60s；275%cut off1.0S9YFIP44/IP23400.15Xd0.2115%conti 384kN；225%-120s，752kN；250%-60s，836kN；275%cut off，919kN2240名称电机数量/台额定输出转矩/kN m电机容量/kW速度/rpm极数频率范围/Hz额定电压/V额定电流/A2.5 倍过载时定子电流/A额定励磁电压/V额定励磁电流/A2.5 倍过载时励磁电压/V2.5 倍过载时励磁电流/A电机过载能力功率因数工作制绕组连接绝缘等级电机/集电环防护等级冷却水量/m3/h直轴超瞬变电抗 Xd轴向力/kN上下电机中心距/mm2.2传动控制系统粗轧主传动采用国产交-交变频装置。交-交变频装置是由 3 台电网自然换流无环流可逆变流器、整流变压器、励磁主回路及调速矢量控制系统所组成。其控制系统采用 SINMENS 公司的 SL150 控制系统。传动柜与整流变压器之间采用电缆连接。交-交变频器与电机之间通过隔离开关用电缆与主电机连接。传动装置晶闸管采用成熟可靠，带有足够的电压储备裕量。励磁主回路配置采用 6RA80 原装整箱整流装置完成励磁电流闭环控制，满足足够的过载需求，并配套励磁进线开关和保护快熔。56第 8 期2.3轴承座润滑系统轴承座的滑动轴承采用油环润滑和高、低压供油的润滑方式，2 台机架电机配置一个稀油润滑油站，可以为上 下辊两台电机和中间轴的 5 个轴承同时提供润滑油，油站的低压泵和高压泵均一用一备的配置。润滑供油系统由以下部分组成：油箱、低压油泵和高压油泵（含备用）、双筒网式过滤器（2 台）、回油磁过滤器、板式油冷却器以及电控柜、仪表屏、流量开关和阀门等组成，润滑单元为整体式。润滑系统图如图 3 所示。图 3润滑系统图2.4冷却系统电机本体的冷却系统由整体式风罩组成，每组整体式风罩上布置有 4 台 11kW 电风机，配备 4 台流量40m3/h 的冷却器，1 台电机的热交换功率是 145kW/h。通过冷却器对风机产生的空气进行冷却，冷却后的空气由两端的进风口进入电机，冷却定子绕组端部后分成两路，一路沿气隙及转子极间经定子铁心径向风沟进入定子铁心背部空腔，另一路经转子的通风孔再进入定子铁心背部空腔。交换的热空气由定子铁芯背部空腔排出再次进入冷却器进行冷却循环利用，空气经过过滤干燥，冷却器配备有漏水检测装置。3结论此次通过采用 3500kW 交流同步电机代替 2500kW直流电机驱动，有效解决 囟950 两辊可逆式轧机在轧制过程中长期过载运行的问题。能够满足轧机功率要求，将电机长期稳定轧制过载倍数可以降低到 1.6 倍以下，保证电机足够的能力。降低了电动运行中的过载电流，提高了元器件使用寿命，延长了轴承主传动部件使用寿命。参考文献1 濮良贵.机械设计（第七版）M.北京：高等教育出版社，1960.2 邹家祥.轧钢机械 M.北京：冶金工业出版社，2000.图 2交流电机电机布置图胡晴：关于大棒厂两辊可逆式轧机主电机的改造57