摘要：SM150運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，模塊化的設(shè)計(jì)理念為以后的備件提供方便，也便于維護(hù)，節(jié)省了維護(hù)成本和時(shí)間。本文介紹了以SM150變頻器為核心的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及西門子自動(dòng)化產(chǎn)品在熱軋主傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，說明了其主要配置、功能、監(jiān)控系統(tǒng)、主要設(shè)備設(shè)計(jì)以及整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：水利論文范文,水利論文發(fā)表,SM150;主傳動(dòng)系統(tǒng);全集成自動(dòng)化

　　1、前言

　　SINAMICS SM150 是用于高低速應(yīng)用的高端驅(qū)動(dòng)器變頻器。因此，我們把它用于需要高動(dòng)態(tài)性能和可以對(duì)線路供電進(jìn)行可再生反饋的應(yīng)用——一般搭配的電機(jī)功率為4 - 26 MW。

　　水冷型的SINAMICS SM150 驅(qū)動(dòng)器變頻器 可以對(duì)線路供電進(jìn)行可再生反饋，可以用作帶有成熟的IGCT電力半導(dǎo)體器件的單電機(jī)或多電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用于中壓驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。對(duì)于多電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用，有一根公共的直流母線可以直接用于涉及電動(dòng)和發(fā)電驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中的能量交換。

　　2、主傳動(dòng)系統(tǒng)組成

　　整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)主要包含西門子設(shè)備如

　　下：

　　2.1整流變壓器

　　整流變壓器是三相交流中壓樹脂澆鑄、壓力浸漬絕緣變頻變壓器、空氣-淡水冷卻、室內(nèi)安裝。整流變壓器的原級(jí)繞組與次級(jí)繞組之間具有屏蔽連接。整流變壓器采用三線圈型式，繞組主結(jié)線型式為Yd1y0，容量為 12000/2×6000 kVA，電壓等級(jí) 35/3.55 kV。

　　2.2交-直-交變頻器

　　交-直-交變頻器采用西門子中壓SM150系列變頻器，SINAMICS SM150 是用于高低速應(yīng)用的高端驅(qū)動(dòng)器變頻器。水冷型的 SINAMICS SM150 驅(qū)動(dòng)器變頻器 可以對(duì)線路供電進(jìn)行可再生反饋，可以用作帶有成熟的 IGCT 電力半導(dǎo)體器件的單電機(jī)或多電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用于中壓驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。對(duì)于多電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用，有一根公共的直流母線可以直接用于涉及電動(dòng)和發(fā)電驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中的能量交換。 SM150 變頻器優(yōu)點(diǎn)：Ø

　　由于緊湊式設(shè)計(jì)和高靈活性組態(tài)，可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)工廠集成;

　　使用用戶友好性的操作員面板進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作員控制;

　　由于集成了維護(hù)功能，可以實(shí)現(xiàn)平滑、可靠運(yùn)行：變頻器可以在需要維護(hù)或者組件需要更換時(shí)自動(dòng)發(fā)出信號(hào);

　　由于使用了 IGCT 技術(shù)和無保險(xiǎn)設(shè)計(jì)，并且結(jié)合了外部擾動(dòng)智能響應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)了高度的堅(jiān)固性和可靠性;

　　通過標(biāo)配的 PROFIBUS 接口以及模擬和數(shù)字接口，可以無憂的集成到更高等級(jí)的自動(dòng)化系統(tǒng)中;通過創(chuàng)新性的電源部分設(shè)計(jì)(帶有緊湊式的相模塊以及出眾的所有組件可接入性)實(shí)現(xiàn)了高度的維修友好性;

　　理想的適用于在具有電動(dòng)和發(fā)電驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用中，在公共直流母線上進(jìn)行直接能量交換。本項(xiàng)目中采用的SM150變頻器容量為2×8MVA 3.3kV供電，PWM電壓源型，有源前端AFE，冷卻方式為除鹽水冷卻，同時(shí)水冷卻系統(tǒng)冷卻單元配備泄漏檢測(cè)單元。變頻器的柜門上安裝有操作面板，可以顯示所有的運(yùn)行工況、設(shè)定參數(shù)、實(shí)際參數(shù)以及故障報(bào)警信息顯示。根據(jù)具體情況采用的SM150拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

　　

 

　　圖1 SM150拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　2.3變頻器冷卻水系統(tǒng)

　　變頻器冷卻水系統(tǒng)主要用來冷卻變頻器，主要組成部分包括熱交換器和互為備用的冷卻水循環(huán)泵。

　　2.4PLC 控制系統(tǒng)

　　主控制器選用的是西門子S7-300系列PLC，配以 CP343-1 工業(yè)以太網(wǎng)通訊接口模塊，可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線或者工業(yè)以太網(wǎng)方便的對(duì)控制器進(jìn)行編程調(diào)試工作。其余部分包括數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊。

　　2.5HMI人機(jī)交互界面

　　人機(jī)交互界面包括預(yù)裝 WinCC 工控機(jī)和OP177B 操作面板，其中在操作面板上實(shí)現(xiàn)維修模式、本地模式操作;在工控機(jī)上實(shí)現(xiàn)的是遠(yuǎn)程模式操作。通過人機(jī)交互界面可以方便的對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控操作，包括設(shè)定值輸入、實(shí)際值輸出、測(cè)試系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控等。

　　

 

　　圖2 OP177主控畫面

　　2.6潤滑系統(tǒng)

　　潤滑系統(tǒng)主要為待測(cè)齒輪箱以及電機(jī)滑動(dòng)軸承提供潤滑油。為了主傳動(dòng)系統(tǒng)安全，潤滑系統(tǒng)一定要先于主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。運(yùn)行過程中一旦潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則整個(gè)系統(tǒng)緊急停車。

　　2.7循環(huán)水系統(tǒng)

　　循環(huán)水系統(tǒng)主要為電機(jī)、變頻器水冷系統(tǒng)提供冷卻水，同潤滑油系統(tǒng)一樣，循環(huán)水系統(tǒng)也是要先于主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。

　　3、SM150 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功能

　　SM150 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由整流變壓器、無負(fù)荷隔離開關(guān)柜、整流單元、逆變單元、變頻器冷卻水系統(tǒng)、變頻電機(jī)等組成。主要包括以下模塊：

　　3.1 ACTICE INFEED 整流模塊;

　　3.2 IGCT 逆變模塊;

　　3.3 D445 控制單元;

　　3.4 CU320 整流單元擴(kuò)展控制模塊;

　　3.5 主給定設(shè)置及操作單元 AOP30。

　　變頻器具有維修、本地、遠(yuǎn)程三種操作模式，通過 PLC 控制柜上面的切換開關(guān)進(jìn)行切換。維修模式進(jìn)行變頻器輔助系統(tǒng)的檢查工作，主要包括變頻器風(fēng)機(jī)啟停、變壓器風(fēng)機(jī)啟停、電機(jī)風(fēng)機(jī)啟停、變頻器冷卻水系統(tǒng)啟停、電機(jī)頂軸油泵啟停;本地模式在操作面板上通過現(xiàn)場(chǎng)總線與 D445 進(jìn)行通訊，進(jìn)而對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行啟停以及相應(yīng)的操作;遠(yuǎn)程模式使用工控機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)與D445 進(jìn)行通訊，進(jìn)而對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行啟停以及相應(yīng)的操作。由圖1中的變頻器拓?fù)錂C(jī)構(gòu)可以看出三個(gè)整流單元相互獨(dú)立，每個(gè)整流單元控制自身的直流母線使之維持在 4800V左右，三個(gè)逆變單元?jiǎng)t通過D445進(jìn)行統(tǒng)一控制， 逆變單元IGCT觸發(fā)信號(hào)通過光纖傳輸，確保三個(gè)逆變單元之間輸出的電流同相位。變頻器具有對(duì)電機(jī)繞組溫度異常、變壓器溫度異常、IGCT 功率單元

　　溫度異常進(jìn)行保護(hù)功能。變頻器控制系統(tǒng)具有自動(dòng)故障記錄和故障分析能力，且具有過電壓、過電流、欠電壓、缺相、過載、輸出接地等故障保護(hù)功能，故障報(bào)警信息通過現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)。

　　4、系統(tǒng)運(yùn)行

　　項(xiàng)目階段性調(diào)試完畢之后進(jìn)行了相關(guān)的測(cè)試工作，測(cè)試數(shù)據(jù)滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)初的理論值，主傳動(dòng)系統(tǒng)正式投運(yùn)后完全滿足熱軋生產(chǎn)工藝的實(shí)際需求。系統(tǒng)加載測(cè)試曲線如圖3所示。

　　

 

　　圖3測(cè)試系統(tǒng)加載測(cè)試曲線

　　參考文獻(xiàn):

　　[1] 西門子公司. 西門子變頻器 SINAMICS SM150 操作指導(dǎo), 2010.

　　[2] 西門子公司. 西門子變頻器 SINAMICS SM150-IGCT 水冷設(shè)備手冊(cè), 2010.

　　[3] 西門子公司. 西門子 SIMATIC S7 設(shè)備手冊(cè), 2012.

　　[4] 西門子公司. 西門子現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試相關(guān)參數(shù)手冊(cè)

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