摘要：本文作者根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)常規(guī)熱連軋生產(chǎn)線大中小容量的變頻器的配置進(jìn)行了說明，同時(shí)對(duì)國(guó)外引進(jìn)的變頻器在談判、設(shè)計(jì)、選型、實(shí)際應(yīng)用中注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述，為后續(xù)同類似的熱連軋變頻器的設(shè)計(jì)提供了建議。 關(guān)鍵詞： 熱連軋生產(chǎn)線 變頻器 設(shè)計(jì) 選型 應(yīng)用 [align=center][b]The design and selection and application of frequency converter in hot mill line Ou Xianggui ，Zhong shuwen （Hot Rolling Plant, Baosteel Branch, Shanghai 200941, China）[/b][/align]Abstract: It is introduced in the article that allocation of large and middle and small capacity of frequency converter in normal hot rolling mill line according to author’s actual engineering experience .A few points for attention is explained in process of technical negotiation 、 basic and detail design liaison、selection and application .Suggestions are supported for a future similar hot rolling mill line. Keywords: Hot Rolling mill line；Frequency converter ; Design; Application 0 引言 常規(guī)熱連軋生產(chǎn)線是冶金行業(yè)重要生產(chǎn)線之一，近年來，類似的生產(chǎn)線不斷上馬，僅2007年我國(guó)就新增了12條。眾所周知，一般熱軋大部分機(jī)械裝置由交流調(diào)速電機(jī)所驅(qū)動(dòng)，而調(diào)速方式又以變頻調(diào)速方式為主。因此交流變頻調(diào)速裝置在熱軋電氣裝置占有極其重要的地位。由于熱連軋生產(chǎn)線要求快速性、穩(wěn)定性、連續(xù)性及國(guó)內(nèi)類似變頻器產(chǎn)品的不成熟，國(guó)內(nèi)絕大部分熱軋生產(chǎn)線無論是低壓的小容量的變頻器還是大容量高電壓高性能的主傳動(dòng)裝置均引進(jìn)國(guó)外公司的產(chǎn)品。目前熱軋尤其以德國(guó)西門子、日本三菱電機(jī)、日本東芝公司（后兩者在2003年部分業(yè)務(wù)合并后成立以鋼鐵造紙為主營(yíng)業(yè)務(wù)的芝菱公司，即TMEIC公司）產(chǎn)品占有絕對(duì)市場(chǎng)份額。盡管上述廠家都有成熟和系列針對(duì)冶金行業(yè)的變頻調(diào)速裝置，但在實(shí)際工程中，由于成本、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等多方面因素，熱軋生產(chǎn)線所使用的變頻器的談判、設(shè)計(jì)、選型、應(yīng)用等方面還有許多實(shí)際問題需要探討、摸索和解決。 1 設(shè)備概況 常規(guī)熱連軋生產(chǎn)線一般由板坯庫、加熱爐、粗軋、精軋、卷取及運(yùn)輸連等六大區(qū)域構(gòu)成，其工藝設(shè)備流程示意圖見圖1（圖中未含板坯庫和運(yùn)輸鏈區(qū)域）。主要電機(jī)驅(qū)動(dòng)的且需要調(diào)速的機(jī)械設(shè)備有：全軋線板坯或帶鋼運(yùn)輸輥道、板坯庫收料轉(zhuǎn)盤、過跨臺(tái)車、保溫爐或坑蓋、加熱爐步進(jìn)梁升降裝置、裝抽鋼平移或升降裝置、粗軋區(qū)大側(cè)壓主機(jī)SSP、SSP間隙調(diào)整裝置、SSP同步裝置、SSP夾送輥、粗軋機(jī)主機(jī)上下輥、低速和高速電動(dòng)壓下裝置、立輥主機(jī)、立輥輥縫調(diào)整裝置、飛剪主傳動(dòng)、精軋機(jī)主傳動(dòng)、交叉輥PC裝置、電動(dòng)活套、卷取上下夾送輥、助卷輥、卷筒、運(yùn)輸鏈、質(zhì)檢站地輥及軋機(jī)前后電動(dòng)側(cè)導(dǎo)板等設(shè)備。盡管隨著工藝技術(shù)及機(jī)械液壓技術(shù)等的發(fā)展，上述裝置極少數(shù)由原來的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式發(fā)展為液壓驅(qū)動(dòng)方式，如側(cè)導(dǎo)板、精軋活套、粗軋立輥輥縫調(diào)節(jié)裝置等。 [b][align=center] 圖1 常規(guī)熱連軋工藝設(shè)備配置示意圖 Fig1 The equipment layout schematic diagram of normal hot rolling mill line [/align][/b] 由于熱軋主機(jī)除SSP外都是大容量低速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)備，如粗軋機(jī)上下輥電機(jī)功率從2500KW到9000KW,轉(zhuǎn)速在20rpm到100rpm之間;精軋機(jī)電機(jī)5000KW到10000KW，轉(zhuǎn)速在200rpm到550rpm范圍內(nèi)。再加上同步電機(jī)在功率因素、電機(jī)尺寸和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、工作效率、連接的變頻器容量、控制精度、弱磁比等方面優(yōu)于異步電動(dòng)機(jī)，因此其驅(qū)動(dòng)的電機(jī)均為同步電動(dòng)機(jī)。而中等容量高速電機(jī)或小容量電機(jī)均采用交流鼠籠異步變頻電機(jī)〔1〕。 盡管上述設(shè)備數(shù)量多，電機(jī)的電壓和容量從交流380V/2KW到3300V/10000KW不等，逆變器的容量從2KVA到16MVA不等。但是若按變頻器制造商提供的產(chǎn)品系列一般分為三大類。即按電機(jī)和變頻裝置容量來分:主電機(jī)――主傳動(dòng)裝置、重要主輔電機(jī)――中容量變頻裝置和輔助電機(jī)――小容量變頻裝置。表1為以日本三菱電機(jī)上世紀(jì)90年代中后期產(chǎn)品和東芝21世紀(jì)初期的熱軋供貨的變頻裝置進(jìn)行說明。 [b][align=center]表1 熱軋軋線調(diào)速設(shè)備與變頻裝置型號(hào)對(duì)應(yīng)一覽表 [/align][/b][/align] 2 變頻器設(shè)計(jì)及選型 主傳動(dòng)變頻裝置 隨著高電壓大功率的電力半導(dǎo)體器件GTO、IGCT、IEGT等的誕生和應(yīng)用，以及交交變頻裝置的輸出頻率低（最高頻率小于1/2電網(wǎng)頻率）、電網(wǎng)功率因素低、旁頻諧波影響、需要SVC及占地大等因素的影響。21世紀(jì)的熱軋帶鋼生產(chǎn)線主傳動(dòng)變頻裝置正由三電平電壓型交直交PWM矢量控制變頻裝置或直接轉(zhuǎn)矩控制變頻裝置所取代。即使原來一直崇尚并堅(jiān)持以可控硅為功率元件的交交變頻矢量控制技術(shù)的德國(guó)西門子公司，現(xiàn)在也不得不在最近推出了以IGCT為功率元件的電壓型交直交變頻裝置為熱軋生產(chǎn)線主軋機(jī)供電。表2為近幾年來運(yùn)行在熱軋領(lǐng)域多年的電壓型交直交變頻器產(chǎn)品和應(yīng)用實(shí)例： [b][align=center]表2 熱連軋主傳動(dòng)變頻裝置主要國(guó)外產(chǎn)品參數(shù)和實(shí)際典型用戶 Table 2 Typical foreign production parameter and typical application user of main driver in Hot Rolling Mill [/align][/b] 若以日本東芝TM-70產(chǎn)品作為實(shí)例對(duì)熱軋主傳動(dòng)裝置進(jìn)行說明，圖2就是單回路（1 bank）的電壓型交直交三電平變頻器主回路原理示意圖，從圖2可知，該結(jié)構(gòu)的整流器和逆變器為典型對(duì)稱結(jié)構(gòu),主回路裝置可以換。圖2以TM-70的8000Frame為例說明：若電機(jī)為鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，則其輸入電壓為交流3550V,50Hz,輸出為3400V,0-60Hz,裝置容量為8MVA.，若電機(jī)為同步電動(dòng)機(jī)，其輸入電壓為交流3550V,50Hz,輸出為3200V,0-60Hz,裝置容量為7.5MVA.若單回路供電容量不夠，可以采用雙回路進(jìn)行供電方式，一般又有兩種模式，其一為雙變頻裝置對(duì)一臺(tái)雙繞組電機(jī)，見圖3；其二可以將雙變頻裝置輸出通過輸出電抗器再輸出到單繞組電機(jī)。實(shí)踐證明：TM-70裝置具有高效率、高性能、對(duì)電網(wǎng)無公害，占地面積小等特點(diǎn)。 [b][align=center] 圖2 單回路電壓型交直交三電平主回路結(jié)構(gòu)示意圖 Fig 2 Main circuit configuration diagram of 3－level voltage source converter[/align][/b] [b][align=center] 圖3 雙回路變頻裝置對(duì)雙繞組同步電動(dòng)機(jī)實(shí)際單線原理示意圖 Fig 3The single line diagram of double converters to twin-winding synchronous motor [/align][/b] 2.1.1變頻裝置容量的選擇 在工藝產(chǎn)品大綱和相關(guān)參數(shù)下，由機(jī)械商或設(shè)計(jì)院計(jì)算后，明確電機(jī)需要的軋制轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、過載倍數(shù)、軋制節(jié)奏等，當(dāng)電機(jī)參數(shù)確定后，由電機(jī)供應(yīng)商和變頻器提供商及設(shè)計(jì)院共同選擇變頻器、整流變壓器、高壓開關(guān)、逆變器和電機(jī)之間的隔離開關(guān)等相關(guān)的參數(shù)。由于在談判期間工藝可能存在不確定性和理論計(jì)算或仿真有許多因素未考慮，或計(jì)算公司復(fù)雜，相關(guān)系數(shù)取值不一，會(huì)造成計(jì)算不準(zhǔn)甚至嚴(yán)重偏離，如熱軋的軋機(jī)軋制力的計(jì)算值。結(jié)果首先電機(jī)的電磁功率會(huì)計(jì)算錯(cuò)誤，接下來變頻器和其它開關(guān)、變壓器等均有可能選錯(cuò)。另外投標(biāo)外商想降成本，不排除他們對(duì)電機(jī)或變頻裝置等容量的富裕度設(shè)計(jì)偏小的可能，特別是對(duì)裝置或設(shè)備容量跨檔的。假設(shè)某變頻裝置的單機(jī)容量為8MVA,過載倍數(shù)按1.5倍考慮，若此時(shí)其帶的負(fù)載為交流同步電機(jī)，其額定功率是4800KW,過載倍數(shù)2.5倍60秒情況下，此時(shí)一套裝置就無法滿足要求，但很有可能，外商為了中標(biāo)，常常會(huì)說服買方，強(qiáng)調(diào)其裝置夠用或強(qiáng)調(diào)改進(jìn)電機(jī)工作效率等。根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，由于未來產(chǎn)能提高、節(jié)奏加快、新的品種拓展，特別是難軋品種比例提高、極限規(guī)格品種增多、工藝條件變化（如為了節(jié)能，板坯采取下限燒鋼、低溫出爐，此外如板坯溫度均勻性較差、軋機(jī)負(fù)荷分配有一定偏差、或板坯在軋機(jī)前擺鋼時(shí)間較長(zhǎng)等），就有可能在生產(chǎn)中因軋制力矩不夠，造成裝置過流跳電。因此在選擇軋線主傳動(dòng)裝置時(shí)，建議在考慮全廠變頻裝置型規(guī)統(tǒng)一性和互換性的及減少裝置規(guī)格品種的前提下，盡可能根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇，若一旦發(fā)生上述類似選型現(xiàn)象，寧愿犧牲成本或統(tǒng)一性，也必須保證該裝置有足夠的富裕度。其實(shí)對(duì)應(yīng)的電機(jī)也同樣適合該法則。在某種場(chǎng)合下，寧愿做到“大馬拉小車”，否則，將損失更大或需要提前改造。 [b]2.1.2變頻裝置相關(guān)輔助設(shè)備的選擇 （1）純水冷卻裝置[/b] 由于裝置采用了大功率驅(qū)動(dòng)元件及柜內(nèi)元器件安裝緊奏，除了強(qiáng)制風(fēng)冷外，一般都采用純水冷卻系統(tǒng)，每一套純水冷卻裝置由水箱、過濾器、離子交換器、導(dǎo)電離子檢測(cè)裝置、工業(yè)循環(huán)冷卻水及相關(guān)管道、流量壓力檢測(cè)、閥門等組成。該冷卻裝置有柜式和非柜式的、有獨(dú)立和非獨(dú)立的之分。由于熱軋主機(jī)數(shù)量較多，因此選擇原則是就近集中和冷卻能力接近或相同的原則進(jìn)行配置。如某熱軋廠主傳動(dòng)電壓型交直交變頻器共有13套，其純水冷卻裝置只配有4套，即大側(cè)壓SSP與粗軋機(jī)R1上下輥裝置共使用1套、粗軋機(jī)R2上下輥共使用1套、飛剪CS與精軋機(jī)F1到F3，精軋機(jī)F4到F7分別各使用1套。安裝地點(diǎn)可以根據(jù)電氣室的大小進(jìn)行選擇，無地方可以選擇電纜夾層、有地方放在電氣室內(nèi)。 （2）其它相關(guān)設(shè)備或裝置配置 由于買方對(duì)外商的設(shè)備和功能使用經(jīng)驗(yàn)不多或了解不多，在技術(shù)談判中處于下風(fēng)，賣方也利用此點(diǎn)在技術(shù)合同附件中設(shè)置許多陷阱，而此時(shí)買方還以為該類裝置是標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，因此在實(shí)際工程中常常存在短斤缺兩、或以次充好，尤其在選配件上：放電裝置或回路，柜內(nèi)漏水檢測(cè)傳感器和報(bào)警裝置，柜內(nèi)照明裝置，勵(lì)磁主回路溫度檢測(cè)及報(bào)警裝置，備用顯示回路，簡(jiǎn)易維護(hù)盤，STACK組件拆卸和安裝小車、STACK組件功率元器件更換專業(yè)工具及試驗(yàn)裝置。另外也要關(guān)注柜頂冷卻風(fēng)機(jī)、中間回路濾波電解電容器、整流側(cè)入口電抗器和浪涌吸收裝置、控制電源等元器件，避免以次充好。 （3）通訊裝置 首先是傳動(dòng)裝置本身與其上級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化之間的通訊裝置，要求其具有開放性或向用戶公開其通訊協(xié)議，如Profibus-DP等。通訊介質(zhì)一般均為光纜。 其次各傳動(dòng)裝置系統(tǒng)組成的局域網(wǎng)絡(luò)，選擇通用的TCP/IP以太網(wǎng)，以便實(shí)行遠(yuǎn)程維護(hù)和監(jiān)控。 另外整個(gè)軋線按區(qū)域配置3到4套傳動(dòng)系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)合二為一或獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，便于信息在線或觸發(fā)跟蹤。最快的采樣時(shí)間不大于0.1ms。 最后與傳動(dòng)維護(hù)工具（PC電腦，可以實(shí)現(xiàn)程序或參數(shù)下載上傳、參數(shù)設(shè)定與修改、實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障波形或信息讀出等功能）一般采用RS232或RS485或一般的以太網(wǎng)網(wǎng)線連接即可。 [b] （4）傳動(dòng)裝置保護(hù)功能要注意全和有效。 （5）傳動(dòng)裝置的軟件或特殊功能配置[/b] 一般傳動(dòng)裝置調(diào)試完成后，軟件和參數(shù)基本不變，但是隨著工藝的日益增長(zhǎng)的要求，如產(chǎn)品材質(zhì)規(guī)格的拓展，或?qū)嶋H系統(tǒng)在部分板坯軋制時(shí)出現(xiàn)機(jī)電共振、扭振等異常時(shí)，或機(jī)械系統(tǒng)有升級(jí)或老化、電氣系統(tǒng)老化等情況發(fā)生時(shí)，就要求系統(tǒng)具有方便的軟件再造功能或簡(jiǎn)單硬件追加修改。譬如內(nèi)部聯(lián)鎖組合或追加，停送電或控制邏輯或時(shí)序的優(yōu)化，電流環(huán)、速度環(huán)PID調(diào)節(jié)器的典型回路（比例、積分、微分）環(huán)節(jié)的自由組合、同一調(diào)節(jié)器在不同工況下變?cè)鲆?、變時(shí)間參數(shù)，多種可變限幅值控制，狀態(tài)觀測(cè)回路、濾波回路等回路追加的編程。此外在熱連軋主軋機(jī)控制功能中，還有粗軋的上下輥負(fù)荷平衡功能、Droop功能、及抑制軋機(jī)扭振的SFC等特殊功能。除了上述功能外，系統(tǒng)最好具有強(qiáng)大的自診斷功能，而且預(yù)報(bào)準(zhǔn)確、及時(shí)，并能方便用戶在故障代碼提示和作業(yè)指導(dǎo)書下，快速找到和解決問題。系統(tǒng)軟件升級(jí)要方便快捷。 （6）與上下游設(shè)備關(guān)系 與整流變、高壓柜及隔離開關(guān)及電纜容量要合適、保護(hù)要匹配、聯(lián)鎖要周到。 2.2 中等容量的變頻裝置 粗軋機(jī)前的立輥軋機(jī)E和精軋機(jī)前的飛剪CS及卷取卷筒裝置，其電機(jī)的電磁功率在500KW到1200KW左右，由于其容量不大也不小，且控制精度都要求較高，因此實(shí)際工程中都采用不同于低容量和大容量的變頻裝置，即電壓中等、容量也中等的變頻裝置，整流器為公用的可控硅SCR整流、通過公用母線，輸出到以IGBT作為功率元件的三電平交直交PWM變頻裝置中，若逆變器容量大，一般采用多套同容量變頻裝置進(jìn)行并聯(lián)供電。控制原理圖見圖4，某廠實(shí)際配置見表3由于該類傳動(dòng)逆變器采用IGBT，無需水冷。其它選擇原則基本同主傳動(dòng)裝置。不過最近日本東芝公司即將推出類似于主傳動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的中等容量的整流逆變裝置TM-50。 [b][align=center] 圖4 中等容量TM-30T/30變頻器的控制原理圖 Fig 4 The control sketch diagram of middle capacity TM-30T/30 frequency converter [/align][/b] 從圖4可知，整流器部分為兩組并聯(lián)的普通可控硅整流，通過LC直流濾波電路將±900V直流電壓送到兩套逆變器裝置去。逆變器為三電平電壓型交直交變頻器，功率元件為IGBT。由于立輥軋機(jī)工作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，靠機(jī)械中間軸相連，距離近，兩套逆變器常常共用一套公用整流器，而卷取機(jī)或飛剪電機(jī)常常由1臺(tái)電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，考慮到當(dāng)整流器發(fā)生故障時(shí)間，損失降到最小，卷取機(jī)的逆變器安裝位置近，但常常設(shè)置2套獨(dú)立整流器，即1臺(tái)卷取機(jī)使用1套整流器。盡管一次投資成本增加，但是將來全廠停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)最少。其電機(jī)和整流器、逆變器參數(shù)見表3。 [b][align=center]表3 某熱軋生產(chǎn)線中等容量的變頻器配置及主要參數(shù) Table 3 The main parameters and allocation of middle capacity frequency converter [/align][/b] 2.3 低壓小容量的變頻裝置 對(duì)于熱軋軋線其它調(diào)速負(fù)載，因其電機(jī)電壓低、功率小，但數(shù)量多，一般都采用公用整流器進(jìn)行整流、然后通過直流母排將直流電壓送到的許多逆變器柜內(nèi)，再通過以IGBT為主回路功率元件的逆變器給電機(jī)供電，其控制技術(shù)采用二電平PWM矢量控制技術(shù)。為了方便電機(jī)檢修或絕緣檢測(cè)，一般在逆變器與電機(jī)之間增設(shè)空氣開關(guān)或逆變器內(nèi)增設(shè)輸出接觸器，低壓小容量的變頻裝置原理示意圖見圖5。 [b][align=center] 圖5 一個(gè)公用整流器帶多個(gè)逆變器供電實(shí)例圖 Fig 5 A actual example of one common converter with many inverter [/align][/b] 從圖5可知，T1212單元表示用可控硅作為功率元件的公用整流器，其容量為1440KW，輸入交流電壓為630V，頻率為50Hz ,整流器的輸出為直流低壓600V,額定電流為2400A,裝置過載倍數(shù)為150％，60秒。其輸出直流電壓通過600V直流母排送到各逆變器，根據(jù)逆變器功率大小，小于125KVA的不設(shè)直流進(jìn)線開關(guān)，大于125KVA設(shè)置直流進(jìn)線開關(guān)，在INV裝置的輸出都設(shè)有出線斷路器，方便檢修。圖5只畫出該公用整流器帶的部分逆變器負(fù)載，上述負(fù)載既有獨(dú)立逆變器給單臺(tái)電機(jī)供電方式，也有給成組輥道供電方式。實(shí)際工程中，該整流器下帶3種類型的逆變器（125型、200型和300型），共計(jì)逆變器12套，電機(jī)2種（22KW、37KW）共計(jì)103輥道電機(jī)和2臺(tái)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 2.3.1 整流器的配置 配置的原則是單機(jī)容量不宜太大（否則增加投資和占地）、也不能太少（不便于檢修和停送電等），要考慮以下幾個(gè)因素：電氣室和變頻器設(shè)置在用戶的中心或附近，以降低電纜長(zhǎng)度和電壓降；整流器自身容量；故障范圍影響最少；工藝設(shè)備的區(qū)域和檢修停電的方便性。案例1為某熱軋廠把板坯庫和加熱爐與粗軋SSP和R1軋機(jī)附近的輔助設(shè)備共用1套公用整流器，常出現(xiàn)SSP和R1附件輔機(jī)在檢修，而板坯庫和加熱爐區(qū)域輔機(jī)檢修后必須提前4小時(shí)以上收料和裝鋼，造成一半負(fù)荷要停電檢修、另一半負(fù)荷需要運(yùn)行工作的矛盾。案例2未考慮整流器一旦故障，造成全線停產(chǎn)。某熱軋線卷取區(qū)配有兩套獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的卷取設(shè)備，若兩套輔機(jī)設(shè)備共用一套公用整流置，曾發(fā)生該裝置出現(xiàn)6小時(shí)以上故障，結(jié)果造成全線也停產(chǎn)6個(gè)小時(shí)，因此有必要對(duì)其負(fù)載進(jìn)行分離，保證在一套公用整流器故障后另一套供電的卷取機(jī)還能繼續(xù)卷鋼。若負(fù)載遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，寧愿在負(fù)載附近增設(shè)小型整流器電源，如板坯庫和運(yùn)輸鏈此類的輥道或輔助負(fù)載，以保證電機(jī)供電電壓，同時(shí)可以大大降低到電機(jī)電纜長(zhǎng)度和截面積。某熱軋生產(chǎn)線共設(shè)置了10套公用整流器裝置（板坯庫加熱爐3套，粗軋2套，精軋1套，卷取和運(yùn)輸鏈4套），三種類型，裝置的參數(shù)額定容量－直流電壓－額定電壓分別為720KW-600V-1200A和1440KW-600V-2400A及2880KW-600V-4800A。 2.3.2 逆變器的配置或選型 熱軋輔機(jī)逆變器選擇原則：（1）裝置容量有一定的富裕度；（2）重要負(fù)載宜獨(dú)立供電，普通輥道可以成組供電，該成組輥道的各電機(jī)處于同一工藝速度段，具有相同的轉(zhuǎn)速和線速度，該組各電機(jī)參數(shù)盡可能接近或相同；（3）全廠盡可能減少逆變器的種類，以減少備件的數(shù)量；（4）小容量逆變器INV盡可能采用類似馬達(dá)控制中心抽屜式結(jié)構(gòu)。 日本的逆變器裝置常有多級(jí)抽屜式、三相合一獨(dú)立成柜式、三相獨(dú)立成柜式等，而德國(guó)西門子公司常常采用固定式。日本東芝輔機(jī)逆變器其按容量來分，多達(dá)17種：2、4、8、15、25、45、75、125、200、300、400、500、700、900、1000、1400、1800等，全部涵蓋熱軋所有輔機(jī)負(fù)荷，品種齊全。日本三菱電機(jī)上世紀(jì)90年代初推出Melvc-1200系列和德國(guó)西門子公司6SE70通用變頻器系列兩者均有許多容量各異的品種。某熱軋生產(chǎn)線實(shí)際共使用了東芝公司TM-10系列全部17種產(chǎn)品中的15規(guī)格的逆變器，共計(jì)209套。其中容量最大的逆變器1800型，其輸出容量為979KVA,輸出交流電壓為440V，電流為1285A,裝置100％負(fù)載連續(xù)，225％過載60秒，250％過載15秒。而逆變器最小裝置2型，其輸出容量為2KVA,輸出交流電壓為440V，電流為2.6A,裝置100％負(fù)載連續(xù)，150％過載60秒。 裝置容量計(jì)算原則上獨(dú)立驅(qū)動(dòng)逆變器INV單元的容量乘上逆變器得過載倍數(shù)（日本東芝和三菱電機(jī)的逆變器按1.5倍計(jì)算，德國(guó)西門子6SE70系列為1.36倍過載倍數(shù)）的積，不得低于電機(jī)輸出電磁功率乘以其最大允許工作的過載倍數(shù)。對(duì)于部分特殊的負(fù)載，如軋制高溫硅鋼的熱軋生產(chǎn)線，對(duì)出爐輥道到粗軋機(jī)前的輥道，粗軋機(jī)入出口機(jī)架輥、精軋末機(jī)架出口機(jī)架輥、SSP有輥道升降裝置的輥道、質(zhì)檢站地輥等特殊負(fù)載，要充分留有容量余量，否則會(huì)造成該類逆變器頻繁跳電。因?yàn)槌丝紤]其起動(dòng)過程中部分電機(jī)打滑外，還要考慮輥道的磨損不均勻、標(biāo)高、板坯變形、硅鋼的頭尾塌腰及粗軋機(jī)翹扣頭控制差，板坯爬坡等特征，有時(shí)一組13個(gè)輥道，只有2到3根輥道接觸板坯。因此逆變器容量計(jì)算要留有余量，其需用系數(shù)不能考慮太小。一般地，對(duì)于熱軋成組輥道逆變器輸出的最大電流應(yīng)滿足下式： I[sub]INVmax[/sub]≤u[sub]INV[/sub]＊I[sub]INVN[/sub] 〔2〕 其中I[sub]INVmax[/sub]為啟動(dòng)打滑時(shí)逆變器的最大輸出電流，u為逆變器允許的輸出電流過載倍數(shù)；I[sub]INVN[/sub] 為逆變器輸出電流的額定值，而I[sub]INVmax[/sub]又可以用下式計(jì)算： I[sub]INVmax[/sub]＝n[sub]1[/sub]＊I[sub]M1[/sub]+n[sub]2[/sub]＊I[sub]M2[/sub] 其中該逆變器下n[sub]1[/sub]臺(tái)電機(jī)處于空載啟動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)該狀態(tài)下的每臺(tái)電機(jī)電流為I[sub]M1[/sub],而有n[sub]2[/sub]臺(tái)電機(jī)處于帶載起動(dòng)同時(shí)又有打滑情況，此時(shí)該n[sub]2[/sub]臺(tái)電機(jī)的單機(jī)電機(jī)電流為I[sub][/sub]M2。 除了考慮逆變器INV的容量計(jì)算外，對(duì)于逆變器其它元件配置也必須重點(diǎn)關(guān)注，若直流母排取電后進(jìn)入逆變器前是否增設(shè)直流斷路開關(guān)，INV裝置輸出后是否設(shè)置接觸器或交流斷路器、輸出電抗器、裝置內(nèi)是否設(shè)置溫度保護(hù)裝置、自帶風(fēng)扇以及裝置內(nèi)的其它如電容器、電源裝置等元器件的選取等。另外對(duì)于電機(jī)需要強(qiáng)制冷卻風(fēng)機(jī)供電，還必須考慮附加風(fēng)機(jī)電源和聯(lián)鎖條件。在這一類小容量變頻裝置中，有的采用速度反饋的矢量控制技術(shù)，有的采用無速度反饋的矢量控制技術(shù)，必須根據(jù)控制對(duì)象的精度進(jìn)行區(qū)分，防止選型不當(dāng)，無法滿足控制的需要。 3 結(jié)束語 熱連軋生產(chǎn)線中各類變頻器是該線重要的電氣設(shè)備之一，除了正常生產(chǎn)中，設(shè)備維護(hù)得當(dāng)外，在產(chǎn)品選型和設(shè)計(jì)等過程中要認(rèn)真計(jì)算和驗(yàn)算，不能完全相信機(jī)械商提供的數(shù)據(jù)，對(duì)于上述提到的負(fù)載更要認(rèn)真驗(yàn)算，防止選小。對(duì)于影響成本的條款或系數(shù)要在合同簽訂前明確，否則會(huì)后患無窮。當(dāng)然在實(shí)際生產(chǎn)中，要精心護(hù)理好變頻器。如嚴(yán)格控制好變頻器的使用環(huán)境，嚴(yán)格控制溫度和濕度及粉塵，定期清灰（清洗過慮網(wǎng)和柜內(nèi)清灰）和緊固，定期檢查電解電容器外觀是否變形或漏液，檢查柜內(nèi)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、對(duì)電源和脈沖檢查做精密測(cè)試或部分元器件進(jìn)行性能檢測(cè)，以傾向性作為劣化管理。目前熱軋單元只有整流單元還可以國(guó)產(chǎn)化，其它還得引進(jìn)，因此要適當(dāng)備用部分組件或關(guān)鍵性的元器件。 【參考文獻(xiàn)】 〔1〕李崇堅(jiān)，段巍.軋機(jī)傳動(dòng)交流調(diào)速機(jī)電振動(dòng)控制〔M〕。北京：冶金工業(yè)出版社，2003。 〔2〕天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所，電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)手冊(cè)〔M〕。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005。 作者簡(jiǎn)介：歐湘貴，1965年，男，湖南衡陽市人，高級(jí)工程師，本科，從事冶金自動(dòng)控制。 通訊地址為：上海市海江路667弄19號(hào)702室；郵編201900； E-mail 地址為oxg@baosteel.com. 聯(lián)系電話13391094435，021－56129030。