楊為民，許命壽

(1.洛陽(yáng)正揚(yáng)冶金技術(shù)股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003；洛陽(yáng)有色金屬加工設(shè)計(jì)研究院，河南 洛陽(yáng) 471039)

1 系統(tǒng)偏差帶的定義

從事有色金屬加工設(shè)備(熱軋機(jī)、冷軋機(jī)、鋁箔軋機(jī)等)及其電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，都會(huì)遇到直流調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)控制精度-偏差帶的問(wèn)題。直流調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)偏差帶有三種定義。

(1)穩(wěn)態(tài)調(diào)速精度

穩(wěn)態(tài)調(diào)速精度是轉(zhuǎn)速給定值n*與實(shí)際值n之差Δn的相對(duì)值(%)，其基值為轉(zhuǎn)速給定值n*：

(2)另一種穩(wěn)態(tài)調(diào)速精度

穩(wěn)態(tài)調(diào)速精度是轉(zhuǎn)速給定值n*與實(shí)際值n之差Δn的相對(duì)值(%)，其基值為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN。在計(jì)算Δn時(shí)，要考慮供電電網(wǎng)電壓變化、負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化和環(huán)境溫度變化三大因素：

(3)偏差帶

對(duì)偏差帶，在GB/T12668.1-2002/IEC61800-1：1991 《調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)第1部分：一般要求低壓直流調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)額定值的規(guī)定》(下文簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)定》)中有定義與描述。天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所編著的《電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)手冊(cè)》摘錄并轉(zhuǎn)載了該《規(guī)定》。

由《規(guī)定》的定義與舉例可知，偏差帶是指由于使用條件或工作條件在其規(guī)定范圍內(nèi)變化，直接受控變量在穩(wěn)態(tài)條件時(shí)的總偏移，控制精度被定義為允許偏差帶，偏差帶是相對(duì)于最大值或最大理想值以±%來(lái)度量的。

2 實(shí)際用例

低壓直流調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的工作偏差帶和使用偏差帶，是合約雙方根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械如冷軋機(jī)、鋁箔軋機(jī)等的產(chǎn)品質(zhì)量要求所確認(rèn)的品質(zhì)指標(biāo)，用來(lái)評(píng)價(jià)或考核電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的品質(zhì)。該指標(biāo)可控，通過(guò)生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)與制造者選擇適宜的硬件或軟件配置來(lái)實(shí)現(xiàn)，也需經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試達(dá)到機(jī)械與電氣設(shè)備相互磨合與穩(wěn)定運(yùn)行而實(shí)現(xiàn)。如果在合同中未規(guī)定或規(guī)定不完善或規(guī)定有不實(shí)之處，應(yīng)通過(guò)協(xié)商規(guī)定新的偏差帶，建議在軋機(jī)技術(shù)附件中采用偏差帶定義。

(1)實(shí)例1

某Φ440/Φ1250mm×1800mm冷軋機(jī)參數(shù)：

主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)：Z900-400-4，2000kW，660V，3250A，400/900rpm，2臺(tái)；

開(kāi)卷/卷取機(jī)電動(dòng)機(jī)：Z4-450-42，453kW，400V，1251A， 360/1350rpm，2/3臺(tái)；

開(kāi)卷/卷取機(jī)張力：2.5～140kN/1.6～140kN。

傳動(dòng)系統(tǒng)偏差帶(未規(guī)定工作偏差帶和使用偏差帶使，認(rèn)為是總的偏差帶)：

速度偏差帶： ±(0.1%～0.2%) (穩(wěn)態(tài)時(shí))

± 0.5% (加減速時(shí))

張力偏差帶：±1%額定張力(穩(wěn)態(tài)時(shí))

±3%額定張力(加減速時(shí))

偏差帶是相對(duì)于最大理想值以±%來(lái)度量。對(duì)于2.25(900/400)︰1的弱磁系統(tǒng)和速度偏差帶±0.2%的測(cè)速反饋系統(tǒng)，其速度偏差帶計(jì)算結(jié)果如下：

900 r/min 最大理想值

±1.8 r/min 偏差

90 r/min 最大值值1/10

±1.8 r/min 偏差

400 r/min 基本轉(zhuǎn)速

±1.8 r/min 偏差

其張力偏差帶計(jì)算結(jié)果如下：

140 kN 最大理想值(即額定值)

±1.4 kN 偏差

加減速時(shí)，其速度偏差帶計(jì)算結(jié)果如下：

900 r /min 最大理想值

±4.5 r/min 偏差

加減速時(shí)，其張力偏差帶計(jì)算結(jié)果如下：

140 kN 最大理想值(即額定值)

±4.2 kN 偏差

(2)實(shí)例2

某Φ260/Φ700mm×1730mm鋁箔精軋機(jī)參數(shù)：

開(kāi)卷機(jī)電動(dòng)機(jī)：Z4-315-21，143kW，400V，413A，450/1600rpm，1臺(tái)；

Z4-250-41，67kW，400V，201A，450/1600rpm，1臺(tái)；

開(kāi)卷機(jī)最大張力：10kN；

主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)：Z4-450-21，600kW，690V，930A， 630/1500rpm，1臺(tái)，

卷取機(jī)電動(dòng)機(jī)：Z4-315-21，143kW，400V，413A，450/1600rpm，1臺(tái)；

Z4-250-41，67kW，400V，201A，450/1600rpm，1臺(tái)；

卷取機(jī)最大張力：8.0kN。

傳動(dòng)系統(tǒng)偏差帶(未規(guī)定工作偏差帶和使用偏差帶，認(rèn)為是總的偏差帶)：

速度偏差帶： ±0.1% (額定值的)①(穩(wěn)態(tài)時(shí))

±0.4% (額定值的)①(加減速時(shí))

張力偏差帶：

開(kāi)卷/卷取機(jī)張力偏差帶：

± 1%額定張力 (穩(wěn)態(tài)時(shí))

± 3%額定張力 (加減速時(shí))

對(duì)于2.38︰1的弱磁系統(tǒng)和速度精度±0.1%測(cè)速反饋系統(tǒng)，其速度偏差帶計(jì)算結(jié)果如下：

1500 r/min 最大理想值

±1.5 r/min 偏差

150 r/min 最大值值1/10

±1.5 r/min 偏差

630 r/min 基本轉(zhuǎn)速

±1.5 r/min 偏差

加減速時(shí)其速度偏差帶計(jì)算結(jié)果如下：

1500 r/min 最大理想值

±6.0 r/min 偏差

150 r/min 最大值值1/10

±6.0 r/min 偏差

630 r /min 基本轉(zhuǎn)速

±6.0 r/min 偏差

開(kāi)卷機(jī)張力偏差帶計(jì)算結(jié)果如下：

10.0 kN 最大理想值

±0.1 kN 偏差

卷取機(jī)張力偏差帶計(jì)算結(jié)果如下：

8.0 kN 最大理想值

± 0.08 kN 偏差

加減速時(shí)開(kāi)卷機(jī)張力偏差帶計(jì)算結(jié)果如下：

10.0 kN 最大理想值

±0.3 kN 偏差

加減速時(shí)開(kāi)卷機(jī)張力偏差帶計(jì)算結(jié)果如下：

8.0 kN 最大理想值

±0.24 kN 偏差

3 總結(jié)

根據(jù)以上計(jì)算和其它指標(biāo)可驗(yàn)收軋機(jī)。檢測(cè)速度和張力偏差帶的方法各用戶(hù)不盡相同，歸納為以下幾個(gè)步驟：一是空載(將電機(jī)與機(jī)械的聯(lián)軸器或齒輪箱脫開(kāi))檢測(cè)速度偏差帶；二也是空載(但電機(jī)與機(jī)械的聯(lián)軸器或齒輪箱聯(lián)接)并零輥縫或設(shè)置小輥縫時(shí)檢測(cè)速度偏差帶。以上兩步檢測(cè)結(jié)果其速度偏差均在規(guī)定值之內(nèi)時(shí)則應(yīng)判定該直流調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)速度偏差帶是合格的；三是帶負(fù)荷試車(chē)檢測(cè)，以冷軋機(jī)為例，按雙方約定準(zhǔn)備負(fù)荷試車(chē)用料如10卷，每卷依次軋到最后或后兩道次②時(shí)，檢測(cè)速度和張力偏差帶。

檢測(cè)結(jié)果以及厚度和板型偏差均達(dá)到目標(biāo)值并檢測(cè)到多個(gè)卷的速度和張力偏差帶在規(guī)定值范圍內(nèi)時(shí)，認(rèn)定為合格。這是由于軋機(jī)直流調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)屬三階閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間為，從給定作用開(kāi)始到被調(diào)量與給定量之間的偏差或超調(diào)量<2%所需時(shí)間；《規(guī)定》中調(diào)節(jié)時(shí)間定義為實(shí)際值進(jìn)入偏差帶±δ%且不再超出該偏差帶的時(shí)間；此后軋機(jī)即進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。由于軋機(jī)開(kāi)始軋制其輸出量即受到干擾，如該系統(tǒng)在單位階躍擾動(dòng)作用下其輸出量在正、負(fù)之間振蕩三次才平穩(wěn)且其超調(diào)量還相當(dāng)大。軋機(jī)軋制工況特點(diǎn)就是這種干擾接二連三且多個(gè)干擾重疊或交錯(cuò)在一起，導(dǎo)致速度或張力值超調(diào)，使軋機(jī)在某些軋制道次中難以或不能進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。隨著軋制道次的增加，厚度和板型的逐步改善漸趨目標(biāo)值。這種超調(diào)以冷軋機(jī)為最大，如果鋁箔精軋機(jī)殘存較大超調(diào)量時(shí)，除關(guān)注來(lái)料等常規(guī)問(wèn)題之外還應(yīng)特別關(guān)注軋輥表面及其熱凸度等。同樣在鋁箔軋機(jī)上，選定檢測(cè)的60%及以上道次的速度和張力偏差帶在規(guī)定值范圍內(nèi)時(shí)，可認(rèn)定為該鋁箔軋機(jī)品質(zhì)指標(biāo)合格。

檢測(cè)計(jì)算速度和張力偏差帶時(shí)應(yīng)注意：(1)采樣周期要比軋機(jī)控制系統(tǒng)采樣周期長(zhǎng)一些；(2)在計(jì)算偏差帶時(shí)其基值為速度或張力最大值；(3)軋機(jī)控制性能指標(biāo)不可能在任一軋制道次上都能達(dá)到；(4)軋機(jī)已進(jìn)入熱穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)且來(lái)料規(guī)格符合規(guī)定要素時(shí)進(jìn)行這項(xiàng)檢測(cè)最為適宜，因?yàn)檫M(jìn)行這項(xiàng)檢測(cè)需要安裝專(zhuān)門(mén)的測(cè)量設(shè)備及運(yùn)算軟件如ibaAnalyzer等。

注： ①本軋機(jī)技術(shù)附件規(guī)定為額定值，應(yīng)為最大值或最大理想值，故本例中取最大值；

②或雙方約定在任一卷的任一道次中選足夠數(shù)量的道次如選20道次中14道次的偏差帶在規(guī)定值范圍內(nèi)等。