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浅谈日立主传动常见故障处理及控制改进

发布日期:2021-02-16   来源:《变频器世界》20-11期   作者:王玉广   浏览次数:1205
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【摘   要】:湛江钢铁冷轧厂两条酸联轧机组的轧机主传动变频器为日立产品,带负载单独运转精度可以达到0.01%。两条机组的轧机段整体运行稳定,但在生产过程中,也发生过多次故障,导致机组停产。本论文对两条机组的主传动历史故障进行了梳理,,并给出了合理的改进措施及处理时的注意事项。措施投入后,对减少故障次数和备件消耗以及保证机组稳定运行,起到了很好的效果。

 

关键词:日立;主传动;脉冲异常;接地故障;负荷优化 

Abstract: Cold Rolling Mill of Baosteel Zhanjiang has two PL-TCM lines using Hitachi frequency inverter product, the precision of running alone with load can reach 0.01%.The rolling mill section of the two units is stable, but in the production process, there have been many failures, resulting in the unit shutdown. This paper combs the historical faults of the main transmission of the two units, and gives reasonable improvement measures and points for attention. After the measures are put into operation, it has a good effect on reducing the number of failures and spare parts consumption and ensuring the stable operation of the unit.

Key words: Hitachi; Main drive; Pulse rationality abnormal; Grounding fault; Load balance

1  概述

湛江钢铁冷轧厂两条酸联轧机组的轧机主传动变频器为日立产品,总体上采取交-直-交结构,每台变频器由整流器、直流环节、逆变器构成,整流器型号是HIVECTOL-CNV-MH2,逆变器HIVECTOL-VSI-MH2。每个机架由一个变频器驱动一台电机,电机驱动一个齿轮箱的集中传动。从2016年1月开始,主要遇到的故障次数和停机时间大概如附表所示。


针对以上表1中的故障,下面将分别叙述。

2  DS柜故障

DS柜是Disconnecting Switch cabinet的缩写,是位于逆变器与电机之间的一个分断开关,具有安全及保护作用。见图1。

 

 

1  DS柜位置

 

此柜主要由一个真空断路器和相应的控制回路构成,具有一定的机械和电气寿命,动作次数多了,就容易出故障,尤其是合闸线圈,容易烧坏。两条机组合闸线圈坏了4次,每次判断和处理大概需要1小时。原设计是相应机架的锁定开关一锁定,立即断开DS柜开关;锁定开关一解锁,立即闭合DS柜开关。这样将大大增加开关的开合次数,因为很多时候,尤其是定修试车与调整期间,多次锁定与解锁是常见的,但却是不需要主传动上电动作的。为了防止DS柜频繁动作,进行了如下改进:相应机架的锁定开关一锁定,立即断开DS柜开关;锁定开关一解锁,并不立即闭合DS柜开关,如果确实需要闭合DS柜开关的,需要在HMI上进行送电操作。这样既保证了安全,又大大降低了开关开合次数,可以延长数倍的寿命。

3  主回路快熔故障

2030轧机的3,4机架的逆变器都发生过快熔烧坏,每次发生快熔烧坏,处理和更换备件大概需要1个小时。

通过分析与总结经验,采取了以下措施:

在轧制模型中,对各机架负荷进行优化,使负荷大的2,3,4等机架负荷均衡,不出现某个机架负荷明显大于其他机架超过10%的情况。

个人认为,一般成组传动的张紧辊,酸轧机组的活套轮,轧机负荷比较大的各机架的电机的负荷分配,均应该以相互之间负荷差值不超过10%作为大概标准,否则将出现有些电机已经过载跳电了,有些电机负载与过载电机的负载差值还很大的情况。比如按设计负荷都应该比较大的几个机架,一个机架负载100%了,另外几个机架70%左右,那就明显不合理了。需要进行优化,使大家负荷都在80%左右。

L1控制系统里,对各机架负载进行限制,负载到100%后不再继续升速。防止过载大电流对快熔冲击大。

通过采取以上两个措施,主回路快熔烧坏故障基本消除了。两次故障发生后,也都将故障数据发给日立进行分析,日立方认为快熔选型没有问题,但也有考虑适当放大快熔容量的可能性,目前是630A×4并,考虑更换到800A×4并。

4  接地故障

当发生接地故障时,主传动GP上报警信息为“EARTH DETECT(L)”。此报警信息说明接地电流变大了,是一个轻故障,不一定停机。发生该故障,需要确认主传动的接地是否良好。如果发现接地线被偷盗等,需要尽快铺设新接地线。然而即使重新铺设接地电缆,接地电缆的走向,长短,弯折等情况和原接地电缆不可能完全一样。也就是说接地阻抗会发生变化,这将会影响接地电流的检测,导致报警。在确保接地电缆正常后,可以在传动未运行时,用编程器查看传动里的地址MW_IGND,若MW_IGND的值约为0,则正常;若数值超过±10,则为异常,需要修改MW_IGNDOFST值,使MW_IGND的值约为0。

对于维护人员来说,定修等停机期间,要对主电源线的外观,灰尘等进行检查清扫;对于接地线,要确认正常连通无丢失,接地功能正常。

5  脉冲异常

当发生脉冲异常时,报警信息一般为“PULSE RATIONALITY ABNORMAL”;“ABN SIGNAL RECEIVE”,并且很可能伴随着其他重故障报警信息,比如直流过电压等。

整流器与逆变器是结构对称的,基本一样。其中整流器或逆变器的某一相的控制系统的框图如图2,其他的相所对应的脉冲分配板和此相是同一个,但HGT800等板子各相是单独的。脉冲分配板分配给4块HGT800板子的脉冲分别叫QP,QPC,QNC,QN,必须严格遵守图3中的状态组合,除此以外的状态组合都是错的。

 

2  控制框图示意

 

 

3  脉冲序列

脉冲异常的报警原理是:脉冲分配板在将脉冲指令命令REF发给HGT800板子时,同时与HGT800反馈回来指令反馈FBK进行对比,若不一致,则说明发生了脉冲异常,此时将封锁脉冲,停止触发,否则将出现IGBT短路等故障。

导致报警PULSE RATIONALITY ABNORMAL可能的原因是HGT800的插头没有插,光缆被拔掉了,IGBT单元坏了。并且此功能可以使发生故障时IGBT单元基本只坏一个,很少出现两个IGBT单元同时坏的情况,也就是可以防止故障扩大化。

此故障的特殊性在于可以复位,但贸然复位是很危险的。必须收集故障数据并进行脉冲测试正常后才可以再次投入使用。

我们遇到的3次脉冲异常故障,根本原因都是脉冲分配板故障导致的。更换脉冲分配板以后,需要对各相的QP,QPC,QNC,QN使用笔录仪进行测试,然后再测试三相的顺序是否准确,测试无误后才可以认为故障消除了。整个过程一般要2.5小时以上。

6  IGBT单元坏

IGBT单元坏有的时候和脉冲异常是同时发生的,因为虽然脉冲异常的封锁功能能封锁住脉冲,但也不能确保不会对IGBT造成瞬间的短路和冲击。如果报脉冲异常报警时伴随着其他报警信息,则必须在进行脉冲测试后,逐个测量IGBT的阻抗,大概5K欧姆。若阻抗正常,再进行直流48伏低压放电测试,所以需要较长时间。我们在2017年7月29日遇到的IGBT单元坏和脉冲异常就是同时发生的。由于第一次遇到,处理时间很长。

7  结论

对于主传动的故障,有一些是可以通过优化模型,进行合理速率限幅等外部手段进行优化的;对于脉冲异常一类的故障,当故障发生后,为防止故障扩大化,即使可以复位,也要进行故障数据收集与分析、脉冲测试等工作;如果伴随着过流过压等故障,还必须对IGBT的阻抗进行测量并进行低压放电测试。处理需要时间与耐心,急不得。对于主传动的各种测试,我们编制了图文并茂的作业指导书,技术人员和点检可以按步骤进行测试和处理。

 

参考文献:

[1]日立主传动手册OM-051842E[Z].

[2]变频器应用手册 第3版,吴忠智,吴加林;机械工业出版社,2007.4

 

作者简介:

王玉广 河北唐山人 2005年毕业于天津大学自动化专业,同济大学工程硕士。一直在宝钢股份冷轧厂从事电气技术工作。

 
 
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