电气传动技术在热轧无缝钢管设备主传动系统的应用

2022-09-10

热轧无缝钢管设备的电气主传动系统包括穿孔机、轧管机及定、减径机设备的主传动系统。其功能是分别实现热轧无缝钢管的穿孔、轧制、定减径成型的电气传动及控制过程。

一、主传动系统的负荷特性及技术特征

由图1可以看出钢管的生产过程为断续周期性逐根生产, 一个轧制周期包括:咬钢阶段、轧制阶段及空载运行阶段。

从图2中反映出在特定的工艺数据下, 每根钢管轧制过程的力能是一定的, 产品大纲所覆盖的各种产品其轧制的力能数据是不同的、离散的且呈现出恒功率规律分布。同时可以看出在轧制过程中某些机架的主传动将进入回馈发电状态。

注:表中表示电机在额定转速空载运行时突加尖峰负荷系统抗扰动过程的数据。%数值是相对于电机额定转速。

从表1、表2可以看出热轧无缝钢管设备穿孔机、轧管机、定减径机主传动系统的电气控制应具有较高的速度响应特性和抗负载扰动能力。

二、主传动系统应用的电气技术及性能比较

可看出, 无论是穿孔机还是轧管机其电气传动系统既有直流传动系统, 也有交流传动系统。交流调速与直流调速技术性能比较见表4, 可以看出无论采用直流传动系统还是交流传动系统, 它们的控制技术指标均能达到热轧无缝钢管设备对电气传动性能的要求。

现代热轧无缝钢管设备电气主传动直流系统已具有数字化、信息化、网络化的功能, 具有速度外环、力矩和电流内环的控制模式。主回路采用是大功率晶闸管反并联桥式相控电路和逻辑无环流控制技术以实现四象限运行的功能。采用非独立控制的励磁系统, 实现主电机基速以下恒力矩输出和基速以上恒功率输出的功能。

现代热轧无缝钢管设备电气主传动交流系统为交-直-交电压型变频调速系统, 根据控制方式分为直接转矩控制和矢量控制两种, 其系统的构架可分为单传动和多传动系统。四象限运行的交-直-交电压型变频调速系统, 其整流/回馈单元分为输入功率因数不可控的晶闸管供电方式和输入功率因数可控的IGBT供电方式。

三、结论

上世纪90年代, 国内引进的Ø89mm半浮动芯棒连轧管机组、Ø180mm少机架限动芯棒连轧管机组等生产线均采用了直流传动系统。进入本世纪以来, 包括引进和国内自主设计的无缝钢管生产线Ø340mm限动连轧管机组、Ø159mm限动连轧管机组、Ø180mm限动连轧管机组均采用了交-直-交电压型交流变频调速系统。随着新材料的研发和应用及电力电子技术的不断发展, 热轧无缝钢管设备的电气传动技术及其传动系统也在不断更新和进步。

摘要：本文论述了热轧无缝钢管设备电气主传动系统的性能要求及其实现方法。比较了交流传动与直流传动;矢量控制与直接转矩控制技术的性能及介绍了交、直流传动系统在热轧无缝钢管设备上的典型应用情况。

关键词：热轧无缝钢管设备,电气传动,性能比较,工程应用