祝 城，彭俊飛

（寶武集團(tuán)鄂城鋼鐵煉鋼廠，湖北鄂州 436000）

SINAMICS S120 系列變頻器的運(yùn)用，能夠提高生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定率，有效降低煉鋼廠生產(chǎn)成本，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。其體積小巧，可以利用原有的控制柜內(nèi)部空間，直接更換替代原有的變頻器；通信接口豐富，可直接利用原有的PROFIBUS-DP 總線，而無(wú)需重新敷設(shè)線纜；全集成化的功能，也便于組態(tài)調(diào)試，極大地節(jié)省了升級(jí)改造投入的費(fèi)用。

1 SINAMICS S系列變頻器的優(yōu)勢(shì)

SINAMICS S 針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的復(fù)雜傳動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合，具有高動(dòng)態(tài)性能和精度、并將復(fù)雜的工藝功能集成到驅(qū)動(dòng)控制中。SINAMICS S120支持標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS_DP 現(xiàn)場(chǎng)總線，可以確保自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案中的各組件之間的強(qiáng)大、無(wú)縫的通信：HMI（人機(jī)操控顯示）、控制器、驅(qū)動(dòng)器以及I/O 等。其還具有PROFINET 接口，總線基于以太網(wǎng)，使設(shè)備可以通過(guò)PROFINET IO 快速交換控制數(shù)據(jù)。在SINAMICS S120上，驅(qū)動(dòng)器的智能控制、閉環(huán)控制都在控制單元實(shí)現(xiàn)，它不僅負(fù)責(zé)矢量控制、伺服控制，還負(fù)責(zé)V/f 控制。另外，控制單元還負(fù)責(zé)所有驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速控制、轉(zhuǎn)矩控制，以及驅(qū)動(dòng)器的其他智能功能。各軸的互聯(lián)可在一個(gè)控制單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并且只需在STARTER 調(diào)試工具中點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可進(jìn)行組態(tài)[1]。SINAMICS S120變頻器還具有更高效的運(yùn)行效率，能實(shí)現(xiàn)基本的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制、定位功能，擁有電源中斷后自動(dòng)重啟的智能功能。通過(guò)BICO 互聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器相關(guān)I/O 信號(hào)互聯(lián)，可以方便地根據(jù)設(shè)備條件調(diào)整驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。利用其安全集成功能，花費(fèi)較低的成本實(shí)現(xiàn)安全概念。采取可控的整流和回饋，避免在進(jìn)線側(cè)產(chǎn)生噪聲、控制電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的再生回饋能量，提高進(jìn)線電壓波動(dòng)時(shí)的適用性。

2 原有西門子6SE70系列變頻器應(yīng)用情況

鄂鋼煉鋼廠3#板坯連鑄機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)主要分為3部分：①拉矯機(jī)驅(qū)動(dòng)，由24臺(tái)拉矯電機(jī)組成，使用的是7.5 kW 功率的變頻器，主要是將冷卻成型的鑄坯按一定的弧度由垂直方向逐漸向水平方向拉出，其對(duì)速度同步、負(fù)荷分配等要求比較高，以確保最終的鑄坯質(zhì)量；②出坯輥驅(qū)動(dòng)，由56臺(tái)電機(jī)組成，使用的是30 kW/37 kW/75 kW/90 kW 四種規(guī)格型號(hào)的變頻器，主要是將切割好的板坯輸送至吊運(yùn)存放區(qū)，對(duì)控制精度要求不高；③引錠桿小車行走及卷?yè)P(yáng)提升驅(qū)動(dòng)，由3臺(tái)電機(jī)組成，使用的是15 kW 功率的變頻器，主要是送引錠桿和回收引錠桿，對(duì)設(shè)備定位有相關(guān)的精度要求。以上變頻器均采用PROFIBUS-DP 標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式與PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。總的來(lái)說(shuō)，該系列變頻器在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行比較穩(wěn)定，近10 a 故障率較低，但是作為電氣設(shè)備，長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行，變頻器內(nèi)部的各電氣元件或多或少都存在不同程度的老化、性能下降等情況，為工藝生產(chǎn)、穩(wěn)定順行帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，該系列變頻器大概在2018年左右已完全停產(chǎn)，備件采購(gòu)難度加大，加之使用DriveMonitor 工具軟件進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和監(jiān)控分析時(shí)，通信速度慢且只能進(jìn)行單臺(tái)設(shè)備連接，使用多有不便，難以滿足現(xiàn)在大數(shù)據(jù)通信的需求。因此，對(duì)該系列變頻器進(jìn)行升級(jí)改造是迫在眉睫之事。鄂鋼煉鋼廠在2019年底時(shí)開(kāi)始進(jìn)行技術(shù)交流，2020年完成立項(xiàng)采購(gòu)，2021年8月利用中修開(kāi)始實(shí)施。

3 升級(jí)改造后的SINAMICSS120變頻器使用情況

使用SINAMICS S120 系列變頻器（圖1）替代原有的Siemens 6SE70 系列變頻器（圖2），拉矯機(jī)驅(qū)動(dòng)和引錠桿驅(qū)動(dòng)變頻器的功率大小保持不變，輥道驅(qū)動(dòng)變頻器的選型則由原來(lái)的四個(gè)規(guī)格改為45 kW和90 kW 兩個(gè)規(guī)格，以便于最優(yōu)化的準(zhǔn)備備件。SINAMICS S120變頻器通過(guò)STARTER 軟件工具進(jìn)行路由組態(tài)，可以輕松的通過(guò)以太網(wǎng)遠(yuǎn)程連接訪問(wèn)變頻器參數(shù)，并根據(jù)工作需要進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、優(yōu)化、監(jiān)視、報(bào)警記錄查詢、故障分析、遠(yuǎn)程復(fù)位等，同時(shí)還可以監(jiān)控相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，幫助分析電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的一些狀態(tài)變化，極大地提高了工作效率。

圖1 改造后變頻器

圖2 改造前變頻器

4 變頻器的日常檢查維護(hù)

良好的工作環(huán)境可以確保變頻器穩(wěn)定運(yùn)行。因此，每月會(huì)利用停機(jī)維護(hù)時(shí)間對(duì)變頻器進(jìn)行除塵，必要時(shí)可將控制單元、整流模塊、逆變模塊和線路板等拆除后進(jìn)行除塵。變頻器因本身散熱要求通風(fēng)量大，故運(yùn)行一段時(shí)間以后，表面積塵較嚴(yán)重，須定期清理。對(duì)柜內(nèi)主接觸器及其他輔助接觸器進(jìn)行檢查，觀察各接觸器有無(wú)拉弧痕跡、測(cè)量觸點(diǎn)阻值是否變大，發(fā)現(xiàn)此類問(wèn)題、及時(shí)更換接觸器。仔細(xì)檢查端子排有無(wú)老化、松脫，是否存在短路隱性故障，各連接線連接是否牢固，線皮有無(wú)破損，各電路板接插頭是否牢固。進(jìn)出主電源線連接是否可靠，連接處有無(wú)發(fā)熱氧化等現(xiàn)象，接地是否良好。檢查電抗器有無(wú)異常鳴叫、振動(dòng)或糊味。通過(guò)日常的定期維護(hù)保養(yǎng)，可以確保變頻器處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)發(fā)展，變頻器有著日益廣泛的應(yīng)用范圍以及良好的應(yīng)用效果，能夠?qū)掍搹S生產(chǎn)效率以及質(zhì)量有效提高。然而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，也會(huì)發(fā)生一些故障問(wèn)題。因而應(yīng)加強(qiáng)對(duì)變頻器設(shè)備的維護(hù)和學(xué)習(xí)，并不斷掌握新的技術(shù)和知識(shí)，通過(guò)提高維護(hù)人員的技能水平，并運(yùn)用科學(xué)的管理手段，有效預(yù)防與處理設(shè)備故障，進(jìn)而降低故障帶來(lái)的不利影響，促進(jìn)煉鋼廠健康可持續(xù)發(fā)展。