XX钢铁公司硅钢剪切机组2#活套故障案例

       此次故障涉及到间接张力控制原理，以及增量型编码器的应用等方面知识。了解机组工艺和控制系统组成，对于快速分析和排查故障，有着不可替代的重要作用！

故障机组：联合剪切机组

故障日期：2019年9月12日

停产时间：3.5小时

故障现象：机组联动起车后，2#活套快速拉空，导致机组停车。

故障类型：电气

直接原因：4#夹送辊编码器DT板损坏

备件消耗：西门子DT1板1块，型号6SE7090-0XX84-3DB0

检测仪器：数字示波器

 一、机组概况

本机组为1996年投产的冷轧无取向硅钢剪切机组，设计年产10万吨，机组最高速度150m/m。自动化系统采用西门子SIMATIC S5系列PLC，传动装置采用西门子6SE70系列变频器，采用共用直流母线形式。机组主令速度为圆盘剪电机，开卷、卷取机采用间接张力控制方式 。圆盘剪前后设置有自由活套，圆盘剪为机组主令速度，机组线速度实际值取自4#夹送辊上辊编码器。

      机组联动时，圆盘剪为速度基准，开卷机与2#夹送辊建立开卷张力，卷取机与张力垫间建立卷取张力，1#、2#活套自动调节套量。

二、活套套量调节

       1#活套套量调节：圆盘剪速度保持不变，满套时，2#夹送辊减速10%，空套时，2#夹送辊升速10%。

      2#活套套量调节：圆盘剪速度保持不变，满套时，卷取机加速10%，空套时，卷取机减速10%。

       2-4#CMD通光时，说明活套套量趋向于空套，此时卷取机减速10%，使套量回归正常位置。

       1-3#CMD遮光时，说明活套套量趋向于满套，此时卷取机加速10%，使套量回归正常位置。

三、卷取机张力控制

  卷取机采用间接张力控制方式（即转矩限幅控制）。首先通过卷取机和4#夹送辊上辊的编码器读数，计算出卷取机的实际卷径D1，然后根据Vset，计算卷取机的N1set。卷取机速度给定随着卷径增大而线性减少，以保证线速度及张力恒定。主要公式如下：

        卷取机采用西门子6SE70系列变频器，卷径计算和张力控制由T300控制工艺板完成。采用间接张力控制方式，即转矩限幅控制。

    (1)  输入从PLC给出的张力设定Tset及带材线速度设定Vset

    (2)  通过中央处理器板获取卷取电机转速n

    (3)  求出带钢卷径D=VSet/n

    (4)  通过H145加一固定的偏移量(H145= 5%) ，使速度调节器处于开环状态。

    (5)  电机加速力矩补偿单元，其加速力矩为：

           Mb  =100×i/3D×△V/tb×(Jf+JV)

       式中：tb —加速时间

          Jv+Jf—由电机齿轮箱摩擦转矩等归结到电机轴端的转动恒量。

   (6)由张力设定值乘以卷径D，求得所需卷取机的张力矩，加上加速转矩，求得实际卷取电机所需力矩，加到速度调节器的限幅环节，控制力矩电流调节器的电流设定。

    (7)电流调节器限幅单元

    (8)Kp自适应环节，随卷径，带材宽度及齿轮箱的参数自适应调节。

    (9)  转矩监控单元，当过速、过流等故障发生时，转矩监控单元通知处理系统

    (10)  6SE70 变频器作为T300板工艺控制的执行环节，驱动交流电机

四、故障分析及处理流程

五、分析总结

原因分析：

      4#夹送辊上辊编码器信号参与卷径计算，DT板损坏导致N2检测值为0，根据公式D1=D2*N2/N1，T300板卷径计算结果为卷取机卷径D1=0mm，按照T300板设置，即卷径取初始卷径510mm，根据公式Nset=V线set/D可知，卷取机的速度给定为最大值，卷取机转速过快，导致2#活套来不及调节即拉空停车。

故障处理过程分析：

      此次故障处理时间约为3.5小时，活套自动调节功能是否正常的判断过程耗费时间较长。原因是因为起车后2#活套快速拉空停车，反复联动试车，均无法观察r222参数变化，导致故障判断时间延长。

流程优化：

       当活套快速拉空时，应将参数P444（速度给定比率）大幅降低，使机组能够在低速下联动运行几分钟，从而便于观察到卷径计算的异常情况。