大棒材轧钢生产线传动系统及其控制技术的研究

摘要

近年来，随着西部大开发战略的持续进行，大规格棒材需求量不断增加，全国正新建或改造多个大棒材轧制生产线，二辊可逆开坯机及开坯技术得到了广泛的应用。本课题是中国青海西宁特钢集团的一个大规格棒材轧制项目，本文详细阐述了IGCT、IGBT在开坯机、连轧机、方坯剪、飞剪、热锯等工艺设备上的应用以及基础自动化、过程控制策略，并充分考虑了青海省高海拔产生的电气设备高原降效问题。
　　本研究采用了IGCT元件的SINAMICS SM150是一个带DC电压环节的、模块化的三电平变频系统。变频器可以并连接到相互绝缘的电机绕组系统上，以获得更大的输出功率。对于再生和电动模式，可以使用三个逆变器连接到一个整流/回馈单元的功能主动前端（AFE）上，可以直接在DC环节获得功率互补以减少AFE前端和变压器的损耗。采用交流传动方案并使用了SINAMIC S120，从而实现轧机辅助传动应用中卓越的动态性能。交流传动解决方案保证了高稳定性，随着效率的提高大量节省了维护费用。模块化电压电源的直流连接转换系统拥有一个创新的数字控制系统，设备的传动系统部分使用公共直流母线。基础自动化系统由不同轧机区域的SIMATIC S7 PLC的系统组成。在这些自动化单元之间，采用串行数据与SIMATIC NET工业以太网进行通讯。每个自动化单元与相关的电气设备相连，用于信号的检测、动作的执行和传动控制。并使用人机交换软件WINCC作为生产线的监视与控制环节，进一步减少了车间操作人员以及生产维护人员的数量，有效地降低了成本以及生产事故发生概率。在过程控制策略方面，应用了计算机二级技术对生产订单、炉次数据、设定数据、轧辊、物料跟踪、生产数据、生产报表、原料库、成品库等方面进行优化管理，进一步提高了工作效率与自动化水平，清晰并优化了车间级管理的层次。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题研究的意义

1.2国内外研究现状及发展

1.3交流传动系统及其控制技术在西宁特钢的应用

1.4本文主要工作

第二章 大棒材轧钢生产线的总体设计

2.1总体工艺功能描述与生产流程分析

2.2传动系统及其控制技术的总体描述

第三章 轧线主传动系统的设计

3.1中压交流调速传动系统的设计

3.2低压交流调速传动系统的设计

3.3使用过程数据采集系统对交流传动性能的测试

3.4采用交流传动方案在轧制过程中的优势

3.5本章小结

第四章 基础自动化一级系统的设计

4.1 基础自动化的原理、总体配置与任务

4.2基础自动化系统的设计

4.3控制方式的设计

4.4本章小结

第五章 二级过程自动化在生产车间内的控制策略

5.1生产管理系统介绍

5.2过程自动化系统的设计

5.3采用二级过程控制系统在车间级管理层面的作用

5.4实际轧制过程中人机界面

5.5通信接口与操作员站的设计

5.6本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢