[摘 要] 本文結(jié)合安鋼中板廠軋機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行分析，重點(diǎn)討論交交變頻系統(tǒng)非正常停車的故障分析與處理問題。 [關(guān)鍵詞] SIMADYN D; 交交變頻;故障處理 Abstract: This paper introduced the electric ——analysis of AC-AC frequency converter on plate rolling mill, and discussed the Fault-Solution and analysis of the Cycloconverter on the improperly stop. Keywords: SIMADYN D Cycloconverter Fault-Solution 1 系統(tǒng)的組成 　　1.1電控系統(tǒng)組成 　　電機(jī)供電的主整流變壓器接法其中一臺為D/D接法，另一臺為D/U接法?；ハ噱e(cuò)開30°，以減少供電高次諧波。交交變頻器由三臺電網(wǎng)自然換流可逆的三相橋式變流器組成，對應(yīng)同步電機(jī)A，B，C三相，三相交交變頻器采用邏輯無環(huán)流、三相有中點(diǎn)方式，電機(jī)三相星接，電機(jī)星點(diǎn)和變頻器星點(diǎn)獨(dú)立。傳動(dòng)的定子回路由高壓斷路器HVS、整流變壓器T、三相交一交變頻器Cyc、輸出側(cè)接觸器MCB、交流同步電機(jī)SM 等組成。轉(zhuǎn)子（激磁）回路由斷路器HVR、進(jìn)線電抗器L、激磁整流器Con等組成。系統(tǒng)簡圖如圖一所示。 [align=center] 圖一 系統(tǒng)簡圖[/align] 　　這種方案的優(yōu)點(diǎn)是:可以采用交流偏置技術(shù),使整流變壓器二次電壓降低、晶閘管電壓安全系數(shù)提高、變頻器容量降低、電機(jī)內(nèi)無三次諧波。 　　1.2控制系統(tǒng)組成 　　以SIMADYN D 為基礎(chǔ)的傳動(dòng)控制級，控制系統(tǒng)由全數(shù)字多處理器SIMADYN D控制，它由5個(gè)處理器、電源、框架及外圍接口等組成;完成對精軋機(jī)上下輥兩臺電機(jī)的調(diào)速控制，包括同步電機(jī)的矢量控制、電機(jī)的啟?？刂坪碗姍C(jī)保護(hù)，同時(shí)為了使SIMADYN D能實(shí)現(xiàn)本地現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，故障顯示及診斷，建立了本地通信網(wǎng)。采用一套數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)綜合控制，將兩臺SIMADYN D設(shè)備及上位機(jī)有機(jī)地連接起來，實(shí)現(xiàn)高級控制和集中管理。 　　配置Win CC系統(tǒng);進(jìn)行畫面顯示，制作報(bào)表及歷史數(shù)據(jù)存儲，實(shí)現(xiàn)檢索及故障斷等功能。系統(tǒng)組態(tài)如圖二所示： [align=center] 圖二 控制系統(tǒng)簡圖[/align] 　　1.3 控制軟件功能 　　系統(tǒng)采用STRUC G圖形化可編輯軟件包,該軟件為UNIX 的圖形編輯軟件、表格形式的編輯軟件STRUC L以及在線測試軟件IBS G,服務(wù)軟件等，由用戶按照系統(tǒng)要求把面向功能框圖的功能塊組接編輯形成工程軟件。系統(tǒng)軟件在處理器模板上運(yùn)行,它包括操作系統(tǒng)、功能塊、監(jiān)視程序、數(shù)據(jù)傳送和故障診斷等程序。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能為:速度控制,矢量控制,交交變頻電流控制,邏輯控制,保護(hù)控制,機(jī)械扭振防止控制,故障診斷。 2.S7-400 PLC概述 　　該P(yáng)LC主要是外圍信號檢測，連鎖邏輯控制，速度給定與使能產(chǎn)生的控制中心，也是粗軋區(qū)域自動(dòng)化控制中心。S7-400PLC與SIMADYN D 的數(shù)據(jù)交換是通過DP總線網(wǎng)絡(luò)通訊來實(shí)現(xiàn)的，采用 PPO4數(shù)據(jù)類型發(fā)送和接受各自有八個(gè)通訊字。通訊字的含義如下： 　　2.1 PLC Þ SIMADYN D的信息 　　控制字：SD柜接收PLC的8個(gè)字 　　1.下輥速度給定 　　第0位到第14位為速度值，其對應(yīng)的最大值百分比的值為電機(jī)最大轉(zhuǎn)速120RPM。第15位為正負(fù)位，代表電機(jī)正反轉(zhuǎn)。 　　2.上輥速度給定 　　第0位到第14位為速度值，其對應(yīng)的最大值百分比的值為電機(jī)最大轉(zhuǎn)速120RPM。第15位為正負(fù)位，代表電機(jī)正反轉(zhuǎn)。 　　3.下輥控制字 　　第0位為接觸器MCB合/分命令信號。 　　第1位為主軸定位啟動(dòng)信號。 　　第2位為基準(zhǔn)值有效信號。 　　第3位為雪橇特性投入信號。 　　第4位為急停信號。 　　第5位為卡鋼復(fù)位信號。 　　4.上輥控制字 　　第0位為接觸器MCB合/分命令信號。 　　第1位為主軸定位啟動(dòng)信號。 　　第2位為基準(zhǔn)值有效信號。 　　第3位為雪橇特性投入信號。 　　第4位為急停信號。 　　第5位為卡鋼復(fù)位信號。 　　5.備用字6.備用字7.備用字8.備用字 　　2.2 SIMADYN D Þ PLC的信息 　　狀態(tài)字：SD發(fā)送8個(gè)字到PLC 　　1.上輥速度實(shí)際值 　　第0位到第14位為速度值，其對應(yīng)的最大值百分比的值為電機(jī)最大轉(zhuǎn)速120RPM。第15位為正負(fù)位，代表電機(jī)正反轉(zhuǎn)。 　　2.下輥速度實(shí)際值 　　第0位到第14位為速度值，其對應(yīng)的最大值百分比的值為電機(jī)最大轉(zhuǎn)速120RPM。第15位為正負(fù)位，代表電機(jī)正反轉(zhuǎn)。 　　3.上輥電流實(shí)際值 　　第0位到第14位為電流值，其對應(yīng)的最大值百分比的值為電機(jī)電流轉(zhuǎn)矩分量值。第15位為正負(fù)位，代表電機(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)出力方向。 　　4.下輥電流實(shí)際值 　　第0位到第14位為電流值，其對應(yīng)的最大值百分比的值為電機(jī)電流轉(zhuǎn)矩分量值。第15位為正負(fù)位，代表電機(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)出力方向。 　　5 上輥狀態(tài)字 　　第0位為傳動(dòng)系統(tǒng)就緒信號，“1”有效。 　　第1位為零速信號，“1”有效。 　　第2位為接觸器合允許信號，“1”有效。 　　第3位為接觸器合位置信號，“1”有效。 　　第4位為主軸定位完成信號，“1”有效。 　　第5位為報(bào)警信號，“1”有效。 　　第6位為故障信號，“1”有效。 　　第8位為油站故障信號，“1”有效。 　　第9位為油站報(bào)警信號，“1”有效。 　　6下輥狀態(tài)字 　　第0位為傳動(dòng)系統(tǒng)就緒信號，“1”有效。 　　第1位為零速信號，“1”有效。 　　第2位為接觸器合允許信號，“1”有效。 　　第3位為接觸器合位置信號，“1”有效。 　　第4位為主軸定位完成信號，“1”有效。 　　第5位為報(bào)警信號，“1”有效。 　　第6位為故障信號，“1”有效。 　　第8位為油站故障信號，“1”有效。 　　第9位為油站報(bào)警信號，“1”有效。 　　7.備用字，8.備用字 3 常見故障分析 　　3.1 進(jìn)線側(cè)高壓斷路器（HVS/HVR）無法合閘 　　正常情況下SIMADYN-D 4#CPU內(nèi)功能包相應(yīng)的開關(guān)接通連鎖條件SUC1，SUC2，SUC3必須全部為零。如果條件不滿足，可以根據(jù)它們檢查具體的開關(guān)接通/斷開聯(lián)鎖信號及跳閘信號。或者根據(jù)人機(jī)接口畫面HMI出現(xiàn)的故障信息查找故障原因。操作開關(guān)時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)的所有控制電壓必須正常。操作開關(guān)的順序必須正確，即先接通變頻柜冷卻風(fēng)機(jī)、主電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)、電機(jī)軸承潤滑泵等輔助電源開關(guān)，再由人機(jī)接口畫面HMI接通勵(lì)磁回路開關(guān)、高壓斷路開關(guān)，最后才能接通變頻器輸出側(cè)接觸器MCB，連通電機(jī)。 　　3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)過流跳閘（MCB） 　　在正常運(yùn)行時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)突然發(fā)生過流跳閘，有相電流過流和轉(zhuǎn)矩電流達(dá)到限幅2種情況。傳動(dòng)系統(tǒng)過流的原因很多，要具體問題具體分析。 　　3.2.1 轉(zhuǎn)矩電流達(dá)到限幅 　　一般情況下由傳動(dòng)外部因素引起。主要原因有3種：① 壓下量過大引起堵轉(zhuǎn);②單根工作輥或支撐輥軸承卡死③ 高速咬鋼引起過流。 　　3.2.2 相電流過流 　　一般情況下由傳動(dòng)內(nèi)部原因引起。原因有5種：① 晶閘管擊穿導(dǎo)致供電短路而引起過流;②觸發(fā)脈沖有問題引起供電短路過流;③ 電流控制板EP22壞;④ 電流反饋回路有問題引起過流;⑤單根工作輥或者支撐輥軸承卡死。如果是傳動(dòng)系統(tǒng)本身引起的故障，一般會(huì)有故障信息提示。 　　3.3 主機(jī)突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)無任何故障現(xiàn)象 　　人機(jī)界面上無任何故障記錄，系統(tǒng)沒有任何開關(guān)跳閘現(xiàn)象;一般情況下，由傳動(dòng)外部原因引起：1） PLC合閘控制程序邏輯 2） PLC運(yùn)行使能控制程序邏輯 3） PLC與SS52通訊是否正常。如果出現(xiàn)這種情況，必須查清PLC速度給定和PLC運(yùn)行使能是否從PLC已經(jīng)發(fā)出，多數(shù)情況從PLC程序邏輯中都能查到故障原因，尤其注意PLC合閘控制程序邏輯的檢測點(diǎn)：主機(jī)風(fēng)機(jī)、主機(jī)潤滑、油膜軸承、變壓器、高壓開關(guān)柜合閘位正常等。 　　3.4 零電流檢測裝置發(fā)出傳動(dòng)跳閘信號 　　零電流檢測裝置用于監(jiān)控變頻器內(nèi)的晶閘管是否導(dǎo)通，它是一個(gè)非常關(guān)鍵的檢測裝置，每相變頻器柜各配1塊晶閘管零電流檢測裝置。該裝置測量晶閘管兩端的電壓，通過電壓和觸發(fā)脈沖有無判斷晶閘管是否導(dǎo)通和是否達(dá)到零電流。該裝置發(fā)出跳閘信號，主要有以下幾種原因： 　　1）快熔燒斷。查看相應(yīng)變頻器柜里的快熔是否有指示彈簧彈出，若有彈出，更換該快熔。同時(shí)檢查其它橋臂上的快熔; 　　2）晶閘管模塊擊穿。更換損壞的晶閘管模塊; 　　3） 零電流檢測裝置本身有問題。更換備件; 　　3.5 功率柜性能下降 　　傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)生相電流過流跳閘故障，復(fù)位后再運(yùn)行，故障依舊。檢查電機(jī)、電纜等均正常，檢查脈沖也正常。因此懷疑可能是晶閘管引起的，拆下晶閘管模塊，檢查晶閘管模塊的絕緣和漏電流，發(fā)現(xiàn)有2個(gè)晶閘管模塊的漏電流很大，加1 000 V DC電壓后，測漏電流為200 mA，而正常情況下晶閘管模塊加1300 V DC電壓時(shí)，漏電流小于100mA。更換晶閘管模塊后，傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行正常。所以應(yīng)定期進(jìn)行晶閘管模塊的絕緣和漏電測試，特別是勵(lì)磁柜的直流電壓檢測晶閘管也必須進(jìn)行測試，防止直通燒壞滅磁電阻。 　　3.6 光電編碼器故障 　　光電編碼器是傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵檢測元件，用于電機(jī)實(shí)際速度和轉(zhuǎn)子位置的檢測，其好壞直接關(guān)系到傳動(dòng)系統(tǒng)的性能和質(zhì)量。光電編碼器的故障主要有無脈沖、缺脈沖、連接震動(dòng)脈沖不均勻等。反映在傳動(dòng)系統(tǒng)上過流、震蕩等。交一交變頻傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置有開環(huán)方式功能，這對檢查速度反饋回路的故障非常有用。當(dāng)發(fā)生速度反饋回路的故障時(shí)，開環(huán)方式下就地轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，用示波器檢查光電編碼器的脈沖，如果檢查出無脈沖或發(fā)現(xiàn)檢測出的波形不正常（ A、B兩蹤脈沖的相位不對），應(yīng)檢查脈沖發(fā)生器及其接線。所以應(yīng)選擇高質(zhì)量、高性能的光電編碼器，與轉(zhuǎn)子連接安裝應(yīng)盡可能在同一軸線上;該編碼器應(yīng)定期進(jìn)行同軸度校驗(yàn)。 　　3.7 SIMADYN D——ITDC控制板故障 　　主電機(jī)運(yùn)行過程中突然發(fā)生震蕩，電機(jī)運(yùn)行聲音異常;檢查發(fā)現(xiàn)主機(jī)勵(lì)磁電流為零，SIMADYN D 機(jī)架中的CPU P1、 P2、 EP22、 P4狀態(tài)均正常;分閘后，發(fā)現(xiàn)P4的ITDC控制板上運(yùn)行信號H01燈常亮。由此判定P4的ITDC控制板出現(xiàn)了故障，更換ITDC控制板后系統(tǒng)恢復(fù)正常。總之，要善于利用SIMADYN D模板的指示燈來判定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。 4.結(jié)束語 　　交交變頻系統(tǒng)維護(hù)的論述相對較少，結(jié)合自己實(shí)際維護(hù)過程中的體會(huì)，對交交變頻系統(tǒng)常見故障做了簡單論述，希望對工程技術(shù)人員有所幫助。 參考文獻(xiàn) 　　1. 余孟嘗 編著《電子技術(shù)基礎(chǔ)》西安交大出版社，1982 　　2. 陳伯時(shí) 編著《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》第三版，機(jī)械工業(yè)出版社，2003 　　3.《6RA70全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)說明書 》 SIIEMENS ELECTRICAL DRIVES LTD. 1998 　　4.《SIMADYND系統(tǒng)手冊》SIIEMENS ELWCTRICAL DRIVES LTD. 1998 　　5.牛秀巖 編著《電機(jī)學(xué)》機(jī)械工業(yè)出版社，2003 　　6.魏炳貴 編著《電力拖動(dòng)基礎(chǔ)》機(jī)械工業(yè)出版社，2001 作者簡介： 　　劉曉飛，男，黨員，1977年5月出生，畢業(yè)于鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電氣技術(shù)專業(yè)，電氣工程師;現(xiàn)于河南安陽鋼鐵集團(tuán)公司第二軋鋼廠電氣車間工作。一直從事電氣自動(dòng)化研究開發(fā)維護(hù)工作。