主传动电机稳定运行的研究与应用.pdf

36使用与维护第41卷2 0 2 3年第4期（总第2 2 6 期）主传动电机稳定运行的研究与应用刘德辉，李文智，冯国会，王岩（鞍钢股份有限公司鲮鱼圈钢铁分公司热轧部，辽宁营口1150 0 7）【摘要】因热轧主电机发生的轴瓦磨损事故而对压力信号进行改进，避免同类事故的发生。保持原轴瓦压力信号不变，报警方式不变，在机旁的ET200站增加压力信号至PLC的主电机转车连锁程序，使主电机的轴瓦受两路压力信号保护。通过对轴瓦压力信号的改进，可以有效避免单信号回路故障失效导致主电机重大事故的发生，保证轧线的正常生产。【关键词】主电机；轴瓦；压力信号；连锁Research and Application of Stable Operation of Main Drive MotorLiu Dehui,Li Wenzhi,Feng Guohui,Wang Yan(Hot Rolling D epartment of Bayuquan Iron and Steel Branch Company ofAngang Steel Company Ltd.,Yingkou Liaoning 115007)Abstract Due to the bushing accident of the hot rolling main motor,we improve the pressure signal to avoid similaraccidents.The original bushing pressure signal and the alarm mode are unchanged,and the pressure signal to the PLCs mainmotor transfer chain program at the ET200 station next to the machine is added,so that the bushing of the main motor isprotected by two pressure signals.Through the improvement of the bushing pressure signal,the failure of the single signal loopthat can result in major accidents of the main motor can be effectively avoided,and the normal production of the rolling line canbe guaranteed.Key Words main motor;bushing;pressure signal;interlock1前言热轧主传动电机采用西门子的SIMADYND控制系统，而这套系统无法与PLC进行直接通讯，所以在SIMADYND和PLC之间采用TDC（T e c h n o l o g y a n d D r i v e Co n t r o l）作为通讯桥梁，实现传动与PLC之间数据的发送与接收。主传动电机的所有保护信号和辅助信号全部通过现场ET200站传送至上位机TDC，T D C使用CP5OMO作为通讯板卡与柜内ET200站进行通讯，SIMADYND控制系统接收故障并报警停车，当TDC的通讯板卡出现故障时，容易造成现场反馈信号中断，导致重大事故的发生。2主电机的结构与控制2.1主电机的结构（1）主传动电机本体：作用是形成交变磁场，电能产生的磁场转化为机械能。主要由机壳、定子、转子和带有地脚螺栓的定子底座组成。（2）润滑系统：作用为主轴和轴瓦之间形成静压，并将主轴顶起一定的高度。包括瓦座、轴瓦、止推盘、压力泵和润滑泵电机、油路。（3）励磁系统：作用为将直流电输送到电机转子绕组。包括励磁滑环罩、励磁滑环、碳刷等。（4）风-水冷却系统：作用为电机散热。包括风机、风道、冷却器等，保障电机运行温度其简单的工作原理为：首先启动辅助设备风机和轴瓦油泵，让主电机的绕组处于通风冷却状态，让主轴处于顶起状态；其次启动励磁系统（励磁变压器、进线电抗器、励磁变频器和励磁滑环），励磁绕组通人直流电建立磁场；最后给定子三相绕组通人三相交流电（启动整流变压器、进线电抗器、可控硅柜和无负荷开关），使电动机内部产生一个旋转磁场，转子在定子旋转磁场的带动下沿磁场的方向以相同的转速旋转2.2主传动电机的控制（1）信号输出：PLC通过光缆下达速度给定到TDC控制系统，TDC控制系统接收指令后通过ProfibusDP发送给SIMADYND，SI M A D Y N D接收信号后通过串口通讯将速度给定传送至功率柜，控制可控硅的通断，功率柜输出给主电机，37使用与维护第41卷2 0 2 3年第4期（总第2 2 6 期）从而实现主电机按照PLC系统下达的速度运行，满足现场轧制要求，如图1所示。一级给定光缆TDCProfibusDPR1上辊RI下辊R2上辊R2下辊SimadynDSimadyn DSimadynDSimadynD功率柜功率柜功率柜功率柜主电机（主电机主电机（主电机图1主传动控制系统（2）信号反馈：主电机运行时，通过编码器将速度反馈给SIMADYND系统，把电压、电流等信号先反馈给功率柜，然后再由功率柜反馈给SIMADYND系统中的矢量控制模块，SIMADYND系统将以上信息汇总传递给TDC系统，主电机辅助设备的运行信息（风机、油泵、压力、电机定转子温度等）实时反馈给TDC控制系统，TDC控制系统负责将这些信息反馈于SIMADYND系统和IBA数据采集系统，供数据参考和故障诊断。同理，当出现故障时，TDC系统也会将故障信息反馈给SIMADYND系统，通过故障信息说明进一步排查问题所在，快速处理，保障安全稳定生产，如图2 所示，SD风机和辅助柜油泵运ET200行信号站TDC通讯SIMADYND板卡系统CP50MO轴瓦压力现场定转子温ET200度输出信站号图2 主传动信号反馈3存在的问题3.1现象描述主电机轴瓦采用的是稀油润滑，有完整的润滑系统，包括油泵、电机、过滤器、压力继电器和管路。当油泵电机运行时，主电机轴瓦油管建立4.5 5.0 MPa的压力将主轴顶起一定的高度，防止主电机运转时与下轴瓦接触磨损，任何一个部件出现故障都会导致主电机停车。2019年4月2 7 日，对主电机进行日常点检，检查精轧主电机的油泵系统时，发现F7主电机负荷侧轴瓦压力为零，轴瓦压力泵电机停止运行，随后检查非负荷侧轴瓦，状态与负荷侧轴瓦一样，瓦座表面手感温度均超过7 0,通过轴瓦油镜查看负荷侧的润滑油已呈黑色，而主电机仍在运行，这种现象可以确定轴瓦已经研磨，不能继续转车生产，必须马上停止运行，否则主电机将会烧损，于是立即联系操作人员将主电机停车。检查发现机旁ET200站断网、SIMADYND辅助柜ET200站断网，而SIMADYND没有任何报警，于是检查TDC，经检查发现TDC的第2 1槽CP50MO状态灯与其它CP50MO的状态灯不一样。此CP50MO板卡正是F7主电机主电机现场机旁ET200和辅助柜ET200与SIMADYND之间的通讯板卡。3.2现象分析通过现象分析得出结论：由于CP5OMO板卡故障，通讯终断，导致辅助柜ET200所有模块信号恢复了初始状态，风机电机及油泵电机全部掉电，同样导致现场ET200断网后则保持了断网前的运行状态。主传动电机采用静压轴瓦，由油泵电机带动润滑油产生压力将传动轴顶起至一定位置，支撑主电机转子，从而保证传动轴在旋转时不与下轴瓦接触。发生事故时，瓦座内部润滑油已呈黑色且轴瓦油泵压力为OMPa，这种现象说明传动轴已经与下轴瓦接触并磨损，打开轴瓦检查发现下轴瓦表面钨金层已全部脱落，并且已经磨损至轴瓦本体，轴瓦油泵压力信号没有报警是导致发生事故的主要原因4整改方案的可行性分析主电机的油泵压力继电器采用5线制最高压力35MPa的压力继电器，模拟量输出点信号没有接人ET200内，其余4线直接引人机旁ET200输人模块，对轴瓦压力泵的低压力和高压力进行监测，并发送给TDC。38下转第41页使用与维护第41卷2 0 2 3年第4期（总第2 2 6 期）SIMADYND辅助柜ET200同样对保护电机起到至关重要的作用，发生事故时，由于ET200断网导致所有风机和油泵电机接触器恢复到初始状态，即断电状态，所以导致主电机的轴瓦磨损。无论是油泵电机断电信号，还是轴瓦油泵压力为零信号，都应该在SIMADYND系统发出报警并停车，而因为TDC的通讯故障导致信号没有反馈给SIMADYND，最终引发事故。所以研究在原机旁ET200模块并联一路油泵压力信号，分别传送给传动和PLC，并生成报警信息。5方案的研究与应用5.1方案的研究通过与其他岗位同事的了解，管辖区域设备的流量和压力在PLC中都有停车连锁，当流量或压力不足时HMI画面显示报警，同时操作人员通知运行岗位人员进行检查并排除，如果在短时间内不能排除故障，设备将自动停机，所以，借鉴其他区域的故障程序连锁对粗轧主电机的轴瓦压力信号进行改进，编人PLC主传动的转车连锁程序中，并且在HMI画面有报警显示。总体方案：将主电机轴瓦的低压力和高压力信号通过机旁的ET200站铺设电缆引至PLC远程I/O，编辑程序将报警信号串人转车连锁中，并在HMI画面上报警，如图3所示5.2方案的应用（1）改进压力信号：在机旁ET200站增加按压式端子，防止信号线松动，将两侧轴瓦压力继电器的信号并联接到ET200输人模块，保证压力继电器报警输出正常。每台主电机单独敷设信号电缆，通过主电机电缆桥架引人现场ET200站，另一端至PLC远程I/O站，如图4所示。TDCSD报通讯警停车轴瓦压HMI画力信号面报警PLC远PLC程1/0编程串人转车联锁图3总体方案框图图4ET200站增加信号线（2）PLC编程：首先将主电机的低压力和高压力信号在PLC编程2，低压力信号编主传动转车条件程序中，并编辑报警程序，同时在HMI画面显示，其次进行传动和一级读点校验，将压力报警输入信号通过PLC程序进行读点校验，校验成功，主电机送电，对各个轴瓦的压力通过继电器压力调整至最低运行压力值，并在HMI画面显示报警，并且可以实现主传动停车，如图5所示。(b)aTimeStateMessage6/3/1917:05ALARMR2TOPDEPRESSLOWALARM6/3/1917:05ALARMR2_TOPNDEPRESSLOWALARM6/3/1917:06ALARMR2BOMNDEPRESSLOWALARM6/3/1917:07ALARMR2BOMDEPRESSLOWALARM6/3/1917:07ALARMR2BOMISPRESSLOWALARM6/3/1917:11ALARMR1TOPNDEPRESSLOWALARMRMMODE2SPPRESETWN12RMSAUMMARYPH33SPCNJURATIONWNO11（a）新增主传动连锁信号（b）新增压力异常报警图5压力信号转车连锁程序与报警画面（3）双回路保护保留原压力信号保护回路，与PLC建立通讯，增加一路压力信号，做到上回路保护，可以有效的保证主电机的正常运行，如图6 所示。41上接第38 页使用与维护第41卷2 0 2 3年第4期（总第2 2 6 期）枪位低氧压操作模式（枪位适当提高10 0 2 0 0 mm，氧气流量及压力降低1/3）氧枪枪位图见图1。下枪个提枪1.8加矿辅助化渣1.6降枪幅度10 0 mm1.41.2头批料一次加完（石灰、轻白、化渣剂）1123456时间/min图1氧枪枪位图开吹枪位1.4m，点着火后开始加料，辅料一次性加人，1min之前必须加完，吹炼至2 min提枪至1.6 m以快速化渣脱P为主，吹炼至3.5min开始降枪，每次降枪幅度10 0 mm，吹炼至5min左右，氧枪降至1m根据终点C及温低提枪。4.5吹炼终点成分及温度跟踪在实践生产中，选取50 0 炉典型生产原始记录，根据不同治炼方式，对终点关键数据整理如表6。表6 半钢冶炼炉渣渣样成分终点温度/终点C/%残锰/%终点P/%终点S/%1 4373.2680.1270.0830.042由表5可以看出，经过优化调整后，半钢冶炼终点成分可以稳定达到预期目标。风机和SD油泵运辅助柜行信号ET200站TDC通SIMADYND讯板卡系统轴瓦压CP50MO力定转现场子温度ET200站输出输出信号主电机双回路保护停车分信号电缆PLCHMI面PLC编程输出2远程1/0面报警转车条件联锁图6 双回路保护控制框图5结语通过优化转炉氧气系统、转炉本体等设备参数、调整操作标准等措施，完成了半钢冶炼工艺的实践和应用，实现了低Si少渣冶炼，在吹炼过程有效控制了喷溅，避免了金属浪费，钢铁料消耗降低，成本下降，为后续低成本生产创造了有利条件。钢铁企业要响应国家号召，淘汰落后设备及压缩产能，降低炼钢成本，对转炉炼钢传统工艺进行优化，采用半钢冶治炼工艺，创造低Si、低P铁水条件，可实现“节能、降本、高效”炼钢的目标。参考文献：1刘浏，余志祥，萧忠敏.转炉炼钢技术的发展与展望 J.中国冶金，2 0 0 1（1）：17-19.2王瑞军，李彦军，乔国平，等.半钢炼钢低成本造渣技术与生产实践 J】.河北冶金，2 0 16：（8）（2 0 2 3-0 1-10 收稿）6结语通过对轴瓦的压力信号进行改进，可以有效避免单信号回路故障失效导致主电机重大事故的发生，提高主电机的稳定运行，从而为热轧生产线增加设备安全保障。参考文献：1鲍伯祥.西门子TDC编程及应用指南 M.北京：北京航空航天大学出版社，2 0 0 7.2 胡学林.可编程控制器教程 M.北京：电子工业出版社，2 0 0 4.（2 0 2 3-0 6-16 收稿）