浅析轧钢厂扩能中的轧机电机扩容改造

　　【摘要】：介绍了萍乡轧钢厂高棒线4台直流主电机扩容改造过程,主电机改造实施步骤及调试方法。
　　【关键词】：主电机；控制系统；改造
　　1、扩容背景
　　萍乡轧钢厂高棒线于2002年投产,产品规格主要是φl0～4Omm圆钢和热轧带肋钢筋,年设计能力60万t,钢筋产能逐年增加,到2010年产材产量已超过90万t，产能已达100万吨。随着切分轧制水平的逐渐提高,加热炉的加热能力成了制约产量的重要因素，同时加热炉的使用寿命也基本到了极限，生产中经常需要闷炉达到所需钢温。2010年公司决定对加热炉进行翻建改造，使加热能力达到了年产140万吨的能力，这样主电机能力不足就成了影响产量的主要因素,为此与加热炉改造同步对经常过负荷的13号、l5号、17号、18号轧机的主电机进行扩容改造就成了较好选择。
　　2、轧线设备改造简介
　　萍乡轧钢厂高棒线共有l8台轧机,由18台他励直流电动机驱动,改造前l～4号轧机电机的功率为650Kw,600/1300r/min,5～l8号轧机主电机的功率为950Kw,600/1300r/min。主电机均选用励磁回路不可逆,电枢回路可逆的控制方式。控制装置采用美国GE公司的DV300调速装置。
　　根据轧制工艺要求及改造前后生产实际情况，决定对13号、15号、17#、18号四台主电机进行扩容，其它电机保持不变。同时根据DV300的实际使用情况不理想，对比我厂高线在线的西门子调速系统使用情况，决定所有轧机改为西门子6RA70直流调速装置控制。当然还进行了其它的一些必要的配套设备的改造，这里仅谈轧机电机的扩容改造。
　　2.1直流传动控制系统的构成
　　改造后6RA70仍然通过profibus-DP网络与轧机控制系统GE-9070相连,由GE-9070对轧制进行控制,通过18架轧机间的级联控制,1～11号轧机架之间的微张控制,1l～18号轧机之间活套控制等,为l8台直流主电机控制提供相应的控制值。系统配置见图1。
　　
　　图1系统配置
　　2.26RA70调速装置的结构及特点
　　6RA70调速装置是全数字直流调速装置,是西门子公司的较高级的直流调速装置，功能强大、控制可靠、结构紧凑、维护方便，6RA70系列整流器采用全数字紧凑型整流器，该装置的主回路采用三相桥式反并联电路，励磁回路为单相半控桥电路。该系统为逻辑无环流可逆方式，可实现频繁的正、反转操作及电能逆变，具有四象限运行的机械特性。其调速系统框架如图2所示。
　　3、改造内容
　　3.1功率增大
　　原13号、15号、17号、18号主电机功率均为950Kw,转速范围0～600/1300r/min,由于轧制带肋钢筋切分工艺越来越成熟及公司对产能提高的要求，部分主电机负荷实际上超过了100%,在此基础上进一步扩能。如何扩，从改造前的生产实际数据及轧制工艺特点分析，确定对轧制力较大、速度响应要求高的13号、15号、17号、18号主电机进行扩容,其它机架轧制过程中负荷还有一定余量，可以不进行扩容。扩多大呢，根据轧制切分工艺所提供的轧制力、输出转矩、转速等极限参数，充分考虑实现140万吨实际产能的要求和品种结构，最后确定选用电机功率1300Kw。
　　3.2转速基本不变
　　考虑到电机扩容后的轧机安全系数、轧机减速机、接手等负荷情况，并且不增加更多的投资，减速机不进行改造，结合轧制出口速度和产能提升量，最后确定电机基速略为提高，由原0～600r/min提升为0～650r/min，弱磁升速范围不变。
　　3.3调速系统更换
　　为了提高产能、稳定生产、减少故障，这次改造在扩容同时，将原所有轧机调速系统GEDV300更换为西门子的6RA70.
　　4、硬件改造方案实施
　　4.1四台主电机的改造方案的实施
　　4.1.1电机地脚基础下沉及电机安装
　　因改造后电机体积增大，减速机不变，所以须重新浇注底座，对比电机图纸与实物，最后确定地脚下沉150mm,该项工作在改造停机后立即进行，从开挖到浇注保养，然后电机安装，共进行了15天。
　　4.1.2整流变压器的增加
　　四台电机扩容后比原来增加了1400KW功率，扩容前由2台整流变提供电力，扩容后两台整流变将超负荷，考虑到安全运行的需要，利用原有的2台整流变供13#、15#使用，增加1台4000KVA整流变供17#18#使用，这样既减少了投资，又满足了使用要求，同时留有一定的余量。
　　4.1.3 调速系统的更换
　　GEDV300与SIEMENS6RA70系统性能、结构相近，更换较为方便，只需对应相关功能端子重新对接，加上相应传动网接口卡，就可完成这两种调速系统的硬件更换改造。
　　4.1.4更换可控硅和快速熔断器
　　由于原来950kW电机扩容为1300KW,所以功率柜可控硅和快速熔断器必须更换,可控硅由1500A扩容为2200A,快速熔断器换为800V/1600A-1.0。
　　4.1.5更换进线断路器
　　原进线框架式万能断路器更换为智能断路器RMW1-3200/32500A，辅助电源AC220V，容量扩大的同时增大了操作的可靠性和灵活性。
　　4.1.6励磁电流的调整
　　原950kW电机的励磁电流为34A,而1300kW电机励磁电流为32A,由于电流相差不大,额定电压均为220V,直接通过调整励磁电流板就可以满足使用要求。
　　4.1.7更换空冷器电机及线路
　　由于电机功率及体积增大，空水冷却背包电机也由15KW扩容至22KW,为此加装风机电缆VVR4*4。
　　5.电机调速系统调试
　　硬件全部安装到位后，进行系统调试，顺序如下：
　　5.1外部条件确认：所有进出线端子无短路；确认所有外部接线正确无误；外部供电电源送电，测量电压正常；合6RA70装置控制电源，确认无打火、糊味等现象，恢复装置参数至出厂设置；确认24V稳压电源的电压及输出极性；送柜内风机电源，并确认风向向内；送电机风机电源，确认工作正常，调整风机热保护器；端子信号逻辑关系（轻重故障、合分闸信号等）的模拟测试，确保动作逻辑无误。
　　5.2装置参数的设置和优化
　　5.2.1电机参数设置（供电、铭牌数据）
　　5.2.2实际速度参数设置（选编码器反馈、参数输入）
　　5.2.3励磁检查
　　5.2.4电流环优化、速度环优化
　　5.2.5电机空载运行考核
　　5.2.6带机械运行进一步手动优化。
　　以上电机扩容改造,从确定改造方案、定制到实施完成前后历时半年多。其中改造实施过程历时20多天，包括电机地基下沉浇注、安装、调试等过程。以上改造是利用加热炉改造翻建时间同步进行，主要依靠维修厂电气人员自己的技术力量完成。新购进1300kW电机4台,更换了4个功率柜的可控硅、4台断路器以及一些备件,就实现了4套轧机扩容改造，原有的4台950KW电机、可控硅以及空水冷却器等刚好可以作为其它机组的备件，充分利用没有浪费。
　　5、结束语
　　改造完成到现在,运行将近一年，效果良好，我厂高棒生产线的机时产量比扩容前有了很大提高，现在年产能已由100万吨提高到140万吨。通过实施加热炉改造、电机扩容，打破产能瓶颈，真正投资少见效大，使全线设备都发挥了潜能，设备利用率大大提高，达到了改造的目的。同时锻炼了技术队伍，技术人员以及维护人员在对设备的维护、故障分析、调试方法、方案选定的技能方面有了较大提高,为高棒线的稳产高产打下了良好的基础。

《浅析轧钢厂扩能中的轧机电机扩容改造》

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