一、問題的提出
原帶鋼水處理系統(tǒng)主要是由1D、2D、3D三臺(tái)水泵電機(jī)中任意兩臺(tái)從吸水井中抽水，通過磁分離器過濾進(jìn)入1#水井，然后由15D或16D水泵電機(jī)從1#井中抽水供精軋機(jī)組冷卻用水，17D或18D水泵電機(jī)從1#水井中抽水向粗軋機(jī)組和卷取區(qū)域供水，水對(duì)設(shè)備冷卻后流入地溝，順地下管路自動(dòng)流回沉淀池。正常生產(chǎn)時(shí)，通過調(diào)節(jié)V101、V103閥門調(diào)節(jié)水量，多余的水流入沉淀池中，生產(chǎn)不連續(xù)時(shí)，通過V102閥門水流回池中。（如圖1所示）1D、2D、3D功率為135kW，15D、16D、17D、18D功率為260kW，起動(dòng)方式為直接起動(dòng)，這種大功率電機(jī)帶負(fù)荷起動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)電壓影響非常大，降低電機(jī)壽命，所以使電機(jī)不能頻繁起動(dòng)，只有在長時(shí)間停軋時(shí)才能停電機(jī)，致使在短時(shí)間內(nèi)停軋只能使水走旁路，造成資源浪費(fèi)。因此帶鋼車間水處理系統(tǒng)必須進(jìn)行改造。
圖1：帶鋼水處理供水系統(tǒng)圖
二、解決方案
1、總體思路
改造后本系統(tǒng)共包括S7-300型PLC一臺(tái)，1D、2D、3D、15/16D、17/18D五套變頻調(diào)速裝置及每套變頻器配置的制動(dòng)電阻、制動(dòng)單元各一套。變頻器1D采用G9-160T3變頻器，2D、3D、15/16D和17/18D采用G9-280T3變頻器，其中1D變頻器配置制動(dòng)電阻RBC-40KW-4Ω一臺(tái)、制動(dòng)單元QBU-4220一臺(tái)，2D、3D、15/16D和17/18D變頻器配置制動(dòng)電阻RBC-40KW-4Ω兩臺(tái)、制動(dòng)單元QBU-4220兩臺(tái)。如圖2所示，該系統(tǒng)全部采用自動(dòng)、手動(dòng)與三段速度三種控制方式。
圖2
2、制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元在系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1 1D、2D、3D與15/16D、17/18D水泵電機(jī)的降速和停機(jī)是通過逐漸減小頻率來實(shí)現(xiàn)的，在頻率減小的瞬間，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機(jī)械慣性的原因，電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180度，電機(jī)從電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)；與此同時(shí)，電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)。電機(jī)再生的電能經(jīng)續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路。由于直流電路的電能無法通過整流橋回饋到電網(wǎng)，僅靠變頻器本身的電容吸收，雖然其他部分能消耗電能，但電容仍有短時(shí)間的電荷堆積，形成“泵升電壓”，使直流電壓升高。過高的直流電壓將使各部分器件受到損害。因此，對(duì)于負(fù)載處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)中必須采取能耗制動(dòng)來處理這部分再生能量。能耗制動(dòng)采用的方法是在變頻器直流側(cè)加放電電阻單元組件，將再生電能消耗在功率電阻上來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。這是一種處理再生能量的最直接的辦法，它是將再生能量通過專門的能耗制動(dòng)電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能，因此又被稱為“電阻制動(dòng)”，它包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻二部分。
2.2 制動(dòng)電阻、制動(dòng)單元的功用：
（1）保護(hù)變頻器不受再生電能的危害
1D、2D、3D與15/16D、17/18D水泵電機(jī)在快速停車過程中，由于慣性作用，會(huì)產(chǎn)生大量的再生電能，如果不及時(shí)消耗掉這部分再生電能，大量的再生電能就會(huì)直接作用于變頻器的直流電路部分。輕者，變頻器會(huì)報(bào)故障，重者，則會(huì)損害變頻器。因此，應(yīng)該使用制動(dòng)電阻，保護(hù)變頻器不受電機(jī)再生電能的危害。
（2）保證電電源網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行
制動(dòng)電阻將1D、2D、3D與15/16D、17/18D水泵電機(jī)快速制動(dòng)過程中的再生電能直接轉(zhuǎn)化為熱能，這樣再生電能就不會(huì)反饋到電源電網(wǎng)絡(luò)中，不會(huì)造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)，從而起到了保證電源網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行的作用。
三、結(jié)論
帶鋼冷卻水閉環(huán)控制系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用提高了軋線供水質(zhì)量，提高了軋輥冷卻了能力，減小了軋輥消耗；降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。開發(fā)了PLC、變頻器、制動(dòng)電阻、制動(dòng)單元、自動(dòng)配水等自動(dòng)控制功能，使整個(gè)系統(tǒng)簡潔、可靠、易于維護(hù)，為帶鋼的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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