摘要：文章詳盡地介紹了寶鋼股份有限公司興建的寬厚板軋鋼廠的起重機使用交流變頻調速的情況；用運行中測量的數據及運行波形圖闡述了其可觀的效果；同時指出了方案設計的不足之處
英文摘要：In this paper, the frequency variable adjusting speed technology application situation is introduced on the hoist of generous board factory in Baoshan iron and steel Limited Company. Also the considerable results are explained with the data measured while operating and operation oscillogram, and the weak point of conceptual design is pointed out at the same time.
關鍵詞：交流變頻調速 節能 波形圖

1 引言

寶鋼寬厚板廠是寶鋼“十五”規劃的重點工程項目之一。全廠總投資47億元。設計年產熱軋寬厚板180萬噸。該工程分兩期建成：一期工程建成5.000mm寬精軋機一架以及精整個條生產線、外圍設施，年產熱軋寬厚板140萬噸。待建二期預留5.000mm寬厚板初軋機一架以及第二剪切線、第二熱處理線等。設計軋制常規寬厚板產品規格為長度：(Max)25.000mm，寬度：900～ 4.800mm，厚度：5～150mm(二期時為400mm)。產品單重：Max.～24t(二期時Max.～45t)。由于生產工藝所需，寬厚板廠主要作業線由板加區(板坯庫及加熱爐)、軋機區、磨輥間、冷床區、剪切線、精整區、特厚板處理設備、熱處理線、涂漆線、成品庫等組成。在生產過程中，軋件(鋼板)所經的主要路由是輥道，即采用輥道運輸。但是，需要過跨的軋件則采用過跨臺車以及過跨起重機中轉。在軋制過程中軋件的吊運量相當大，因而起重機的用量亦相當大。

2 寶鋼股份寬厚板廠所設起重機概況

寬厚板廠設計使用起重機67臺。其中一期階段45臺、二期增加22臺(待建)。起重機在廠房內的布局如表1所示。



起重機由德國SMS公司提供技術、設計，部分直接從德國整機引進，其余由太原重型機械廠、大連起重機廠制造及組裝、調試。寬厚板廠的起重機均采用雙小車雙主卷揚機結構或單小車雙主卷揚機結構形式。一般各條主作業線的起重機選用單小車機構，成品庫的起重機選用雙小車結構。小車上的兩臺卷揚機的機械部分用一根長軸直接連接以實現兩臺卷揚機機械同步。每一臺小車(即兩臺卷揚)配有相應長度的扁擔形吊具(樑)。為了防止吊具擺動，吊具樑的兩端通過三級可隨吊鉤的上下而自動伸縮的金屬導筒與小車樑直接連接。由于在生產過程中，軋件(鋼板)均采用電磁方式起吊，所以每臺起重機都配有與吊具樑的長度相適應的電磁掛樑。電磁掛樑通過吊具(樑)上的掛鉤直接與吊具(樑)相連接，目的是為了方便電磁掛樑的折卸。雙小車式的起重機則配有兩根各12m長的電磁掛樑，單小車的起重機配有一根25m長的電磁掛樑。最長的電磁掛樑長42m。每根12m長的電磁掛樑上配有5個矩形的電磁吸盤，25m的電磁掛樑上配有9個矩形的電磁吸盤，42m長的電磁掛樑上配有16個矩形的電磁吸盤。圖１為單小車式結構示意圖。雙小車起重機的卷揚及電機、導筒、電磁掛樑的配置方式與單小車的配置完全一樣，只不過是兩套而已。


寶鋼股份寬厚板廠的起重機，除了主軋跨和磨輥間的起重機主要用于軋機牌坊及大電機安裝、檢修的吊運以及軋輥修磨間軋輥的吊運外，其余起重機全部用于生產過程中各生產線之間軋件的吊運或倒運。如向過跨電平車裝卸鋼板，板坯庫中的起重機用于收集從連鑄送來的連鑄板坯，成品庫中的起重機用于收集從剪切線以及從涂漆線送來的各種不同規格的成品熱軋板并按預定的模式堆垛、熱軋成品鋼板的裝車發貨以及各生產線之間鋼板的吊運等。

圖1 單小車式結構示意圖
從表1可知，這些起重機的起重量最大的是(主軋跨的)400/100t，它的主要、特殊的用途是為在設備安裝及設備檢修時起吊軋機牌坊及軋機驅動用大電機。起重機的跨距一般為33m，冷床跨起重機的跨距為最大即是42m。起重機的大車最大走行速度設計為60~100m/min，卷揚的上升和下降的最大速度相同即最大速度均為10m/min，小車的最大運行速度為15m/min。鋼板的過跨全部用專用的電動過跨臺車來完成。

3 交流變頻調速技術在寬厚板廠起重機調速的應用情況

寶鋼寬厚板廠的起重機(檢修用吊車除外)，從大車走行電機驅動、小車走行電機驅動、卷揚電機驅動等無一例外地實現了交流變頻調速。根據電機功率的不同選用了與之相匹配的德國西門子生產的具有全數字化、具有矢量控制功能的(CUVC)6ES70系列變頻器作為控制裝置。一般，每一臺卷揚電動機由一臺變頻器驅動，每一臺起重機的大車走行電動機由一臺變頻器驅動，每一臺起重機的小車走行電動機由一臺變頻器驅動。考慮到調速精度和定位的不同要求，小車走行系統、卷揚機系統安裝測速編碼器，實現速度閉環矢量控制。而大車走行系統采用了速度開環矢量控制。每一臺起重機上的各個系統之間的協調、限位的狀態檢測及控制、制動器狀態的檢測及控制、蹬機信號和安全門狀態的檢測及控制等由一臺PLC來協調控制。

起重機的供電仍采用了傳統的方式，即AC380V動力電源通過滑觸線引上機后不另設隔離變壓器，而是在經過隔離開關后直接接到變頻器的輸入端。由于選用的變頻器是二極管整流，沒有能量回饋功能，不能把重物的位能以及動能饋送電網。由于這個原因，不僅會造成系統的制動能力差，更重要的是會導致變頻器的直流環節過電壓，引起變頻器故障或相關元件損壞，迫使系統無法正常運行。

為了解決上述問題，寬厚板廠的起重機所用的變頻器采取了直流過電壓限制措施：即用電阻器吸收變頻器直流回路的過電壓，保持電動機有足夠的制動轉矩。

寶鋼寬厚板廠的起重機分別由中國十三冶金建設公司、上海寶鋼冶金建設公司負責安裝，德國西門子公司、上海寶鋼西門子公司負責調試。一切工作進展順利。由于在調試中發現兩臺卷揚機實行機械同步存在一些問題，故在技術上沒有得到根本解決之前，所有的為實現兩臺卷揚機同步運行的長軸都暫時不予使用。電氣傳動系統調試都十分順利。

圖2是錄制的DE-6號起重機一臺卷揚控制系統的電動機的速度、電流、轉矩波形圖(從靜止～下降１檔～下降４檔～下降１檔。圖中下降3檔開始轉矩降低是導筒的自重造成。)。從波形圖中可以看出系統的速度特性卓著，低速段的性能尤為可佳，加、減速力矩十分穩定，過渡過程也很理想，系統的轉矩特性也十分理想，是其他交流調速控制系統的性能望塵莫及的。