一种轧机交流主传动机电系统加载试验测试方法
【专利摘要】本发明涉及轧机主传动机电系统测试领域，特别是设计了一种轧机交流主传动机电系统加载试验测试方法。该方法所涉及到的设备包括轧机上下辊两套主传动电动机、电动机电气传动单元和机械传动轴、轧机轧辊、轧机压下调整装置。该方法上下轧辊机电传动控制系统完全独立，在上下轧辊压靠清零的前提下，通过对上下轧辊正反转转矩电流限幅值的设定和上下辊控制部分电动机速度的设定，依靠辊面摩擦力的作用使下辊处于电动状态，上辊处于发电状态，并逐步修改转矩限幅值至轧制所需最大转矩电流值，即可完成整个系统测试工作。
【专利说明】一种轧机交流主传动机电系统加载试验测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轧机主传动机电系统测试领域，特别是设计了一种轧机交流电机主传动动态加载试验方法。
【背景技术】
[0002]轧机是生产成品金属材料的关键设备之一，驱动轧机运行的大型电动机一般具有高电压、大电流、大容量、大扭矩、高过载的特点，用于电动机控制的主传动系统性能指标优劣及可靠性对轧机的运行工况有着直接的影响，对轧制生产也至关重要。由于轧制过程对连续程度、作业率、安全性有很高要求的过程，在实际轧制生产前需要对电动机及其电气和机械传动系统进行完整测试。否则容易在实际生产过程中出现废品废料，甚至造成严重的关联设备事故。因此，对本领域技术人员完成轧机主传动正式生产前的动态调整和试验是非常重要的。
[0003]传统的轧机主传动加载试验是对电气控制部分和机械传动部分分开进行的，而且大部分场合受现场条件的制约，大功率机械传动部分在带料轧制前无法大负荷加载，只能参考设备制造出厂参数。对电气部分的测试是在传动控制系统中对电动机的静态、动态性能进行试验，其中动态加载过程是在电动机励磁环节测试环节完成优化后进行的，通常采用的双闭环试验方法。即首先测试和优化转矩电流环，在此基础之上测试并优化速度控制环。
[0004]现有技术所使用的轧机主传动加载试验方法，在对主传动电机进行转矩电流加载试验时，为尽量真实反映系统在真实轧制过程的响应情况，通常需要加载到电动机额定电流值的1.5?2.0倍，尽管此时控制系统上已保证没有电动机激磁输出，但为防止所加载的模拟轧制转矩电流在电动机剩磁或感应磁通的作用下产生不可控扭矩，需要将电动机转子部分进行固定，紧固方式和和固定作用力一般只是凭借人为经验完成；为了保证轧辊等设备的安全，还需要将电动机与轧辊的机械传动轴拆除。由于整体设备比较庞大，这样的试验过程准备工作复杂而且存在一定的风险性。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明特别提供一种轧机交流主传动加载试验方法，该方法用于上下辊独立电机驱动的任何轧机主传动机电系统性能测试，测试过程中不需要对主电动机和轧辊之间的中间传动轴实施拆除，也不需要在实施大转矩电流试验时对主电动机转子部分进行固定，从而可提高整个试验效率；而且，采用此方法进行的测试，在测试过程中的电能消耗相比传统方法也有大幅度降低，具有显著的节能效果。该方法有利于更加安全、准确、快速地完成轧机主传动系统的机电性能测试。
[0006]本发明提供的一种轧机交流主传动动态加载测试方法，具体包括以下步骤:
[0007]步骤1:控制中心与辊缝调节器、上辊速度调节器、上辊电流调节器、下辊速度调节器和下辊电流调节器建立连接，设置参数，包括上轧辊电机的速度参考值Vsetl,下轧辊电机的速度参考值Vsrt2，控制中心发出测试启动信号后，首先下发上下轧辊辊缝位置与压力调整指令给辊缝调节器，即控制中心设定辊缝值X1 = O，设定轧制力值X2为模拟轧制力并输出，完成上下辊缝清零并实现压靠，并使上下轧辊之间产生近似于正常生产的轧制力；
[0008]步骤2:完成上下轧辊位置调整后，开始电机基速以下测试，
[0009]2.1在控制中心设定上辊电机速度值Y1和下辊电机速度值Z1，其中，Y1 = Vsetl、Z1=Vset2> Vsetl = Vset2 = n1； II1的取值范围为(Kn1 ( η」, η」为电动机基速,Ii1为电机基速以下速度设定值；
[0010]2.2设定上辊电机速度值Y1和下辊电机速度值Z1上辊的正反向转矩电流限幅为Y2、反向转矩电流限幅为-Y2，上辊转矩电流值为Isetl;设定下辊的正向转矩电流限幅为ζ2，反向转矩电流限幅-Z2,下辊转矩电流值为Iset2, Y2 = -Y2 = Iset2, Z2 = -Z2 = Isetl, Iset2 =
0.55Ie, Isetl = 0.5Ie, Ie为电动机额定的电流值；
[0011]2.3完成以上设定后，确认机械、液压、润滑系统就绪，轧机控制部分、功率部分、励磁部分已保持正常工作状态，启动轧机运行；由于速度同步，上下轧辊之间没有作用力，轧机运行处于无负荷空载状态，空载转矩电流为5?10% Ie ；
[0012]2.4确认以上状态后，向下辊电机速度设定值中增加一个阶跃信号Vset3，Vset3 =5% Vsrt2，在上下轧辊之间由于轧制压力而产生的辊面摩擦力的作用下，上下轧辊之间依然将保持速度同步，下辊处于电动状态；由于上辊的速度设定没有改变，会始终低于实际速度，因此上辊工作于发电状态，直到控制中心检测上下轧辊电机的转矩电流同时达到设定的0.5Ie，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数；
[0013]2.5返回步骤2.2，重新设置上辊转矩电流值为Isetl = Ie，下辊转矩电流值为Iset2=1.05Ie，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的
1.0Iy测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数；
[0014]2.6再次返回步骤2.2，重新设置上辊转矩电流值为Isetl = ITmax，下辊转矩电流值为Isetl = 1.05ITmax，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的1.05ITmax，Ilfflax为轧机主传动系统所需最大转矩电流，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数，以达到满足轧制生产负荷需要的动态响应指标，待所有指标达到工艺要求值后电机基速以下测试完成;
[0015]步骤3:开始电机基速以上测试，
[0016]3.1在控制中心设定上辊电机速度值Y1和下辊电机速度值Z1，其中，Y1 = Vsetl、Z1=Vset2> Vsetl = Vset2 = n2, n2的取值范围为n」〈n2 ( nmax, n_为电动机最高转速限制，n2为电机基速以上速度设定值；
[0017]3.2设定上辊电机速度值Y1和下辊电机速度值Z1上辊的正反向转矩电流限幅为Y2、反向转矩电流限幅为-Y2，上辊转矩电流值为Isetl;设定下辊的正向转矩电流限幅为z2，反向转矩电流限幅-Z2,下辊转矩电流值为Iset2, Y2 = -Y2 = Iset2, Z2 = -Z2 = Isetl, Iset2 =
0.55Ie, Isetl = 0.5Ie, Ie为电动机额定的电流值；
[0018]3.3完成以上设定后，确认机械、液压、润滑系统就绪，轧机控制部分、功率部分、励磁部分已保持正常工作状态，启动轧机运行；由于速度同步，上下轧辊之间没有作用力，轧机运行处于无负荷空载状态，空载转矩电流为5?10% Ie ；
[0019]3.4确认以上状态后，向下辊电机速度设定值中增加一个阶跃信号Vset3，Vset3 =5% Vsrt2，在上下轧辊之间由于轧制压力而产生的辊面摩擦力的作用下，上下轧辊之间依然将保持速度同步，下辊处于电动状态；由于上辊的速度设定没有改变，会始终低于实际速度，因此上辊工作于发电状态，直到控制中心检测上下轧辊电机的转矩电流同时达到设定的0.5Ie，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数；
[0020]3.5返回步骤3.2，重新设置上辊转矩电流值为Isetl = I6，下辊转矩电流值为Iset2=1.05Ie，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的
1.0Iy测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数；
[0021]3.6再次返回步骤3.2，重新设置上辊转矩电流值为Isetl = ITmax，下辊转矩电流值为Isetl = 1.05ITmax，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的1.05ITmax，Ilfflax为轧机主传动系统所需最大转矩电流，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数，以达到满足轧制生产负荷需要的动态响应指标待所有指标达到工艺要求值后电机基速以上测试完成。
[0022]上述方法所涉及到的设备包括轧机上下辊两套主传动电动机、电动机电气传动单元和机械传动轴、轧机轧辊、轧机压下调整装置。其中，
[0023]所述电气传动单元的输出分别与相应主传动电动机接线端相连，电气传动单元为电动机提供电能；所述电气传动单元包括用于主传动性能控制调整的控制部分、用于电力电子变换的功率部分和用于电动机激磁电流控制的励磁部分；所述控制部分为通用的数字传动控制器，可以通过修改设定参数调整被控电动机的速度调节特性、转矩电流特性等，并且可以改变电气传动控制单元的工作方式；所述功率部分采用通用的三相变流方式，可以根据控制单元的输出信号将电压、频率一定的交流电源变换为电压、频率可变的电源输出到所述主传动电动机。所述励磁部分完成电动机运行所需的激磁电流输出控制。
[0024]所述轧机上下轧辊分别通过各自的机械传动轴与各自主传动电动机转子部分的输出端相连，此处轧辊为支承辊和工作辊的总称；
[0025]所述轧机压下装置通过轧制设备本体的电动压下螺丝和液压缸与轧机轧辊相连，所述轧机压下装置包括液压压下部分及其位置、压力控制单元，具有调节上下辊辊缝及相对压力的作用。
[0026]所述上下辊的电动机电气传动单元的功率部分采用共直流供电母线方式，或采用完全独立的整流器，且用于轧机主传动供电的整流器为带有能量回馈功能的四象限整流装置。
[0027]所述上下辊的电动机电气传动单元的控制部分相互独立，即上下辊有各自的数字传动控制器；所述上下辊的电动机电气传动单元功率部分的逆变器分别独立，并受控于各自控制部分的数字传动控制器。
[0028]由于所述上下辊机电传动控制系统完全独立，各自的电气控制单元输出的交流电压分量的幅值和频率均为可调，对应的各自电动机转子输出轴端的扭矩可以由电气控制单元独立提供。当上下轧辊依靠轧机压下装置提供的压靠力压在一起后，上下轧辊之间的摩擦力使得轧辊之间不存在相对运动，因而上下辊传动电动机转子之间也没有相对运动，上下辊轧机电气控制单元的实际速度严格保持一致。
[0029]在进行轧机交流主传动动态加载试验时，所述轧机的辅助机械、液压、润滑系统已就绪，轧机上下辊电动机的控制部分、功率部分、励磁部分已具备初步运行条件，所有设备保持正常生产前的工作状态。在此前提下，所述轧机压下装置通过电动压下部分即相应位置控制单元将上下辊辊缝清零，即上下辊之间无缝隙；进而所述轧机压下装置的压力控制单元通过液压压下部分对上下辊实现压靠，即使上下辊之间产生近似于正常生产的轧制力。
[0030]此时将所述上下辊轧机控制部分都设定在正常速度控制模式，将上辊的正反向转矩限幅均设定为待测试的转矩电流值，即电动与发电状态设定同样的电流限幅值，仅符号有区别。将下辊的转矩限幅均设定为比待测试的转矩电流值高出一定幅值(如5% )，同样为电动与发电状态设定同样的电流限幅值，仅符号有区别。上下辊给定同样的线速度运行，所述轧制主传动电动机通过机械传动轴带到各自的轧辊运行，由于上下辊辊面具有相同线速度，此时的上下辊电动机运行仅需克服驱动系统转动部分的滚动摩擦阻力，此时的转矩为空载转矩，上下辊电气传动单元输出转矩电流在正常额定转矩电流的10%以内，且都运行在正向电动状态。
[0031]优选地，当将所述下辊轧机控制部分的电动机速度设定提高至大于上辊电动机速度设定时，此时受下辊电气传动单元速度控制的作用，下辊电动机电气传动单元的功率部分将输出足够的转矩电流使得下辊电动机提高至设定的运行速度，由于上下轧辊之间压靠力的作用，上下轧辊辊面之间无法产生相对运动，因此上辊电动机将跟随下辊电动机的速度升高，但受上辊电气传动单元速度控制的作用，速度控制器很快饱和，即上辊电动机电气传动单元的功率部分将立刻输出所设定的转矩电流限幅值，但是由于该限幅值小于下辊设定的限幅值，此时上辊处于发电状态，而下辊处于电动状态。此时上下辊运转的阻力主要为辊面的滑动摩擦力提供，大小相等，方向相反，两者同时达到控制部分设定的转矩电流限幅值。通过修改上下辊轧机控制部分中的转矩限幅为不同的转矩电流值，并逐步加载到电动机所需轧制最大转矩电流值，即可完成对整个试验工作。
[0032]在完成上述主传动加载试验的基础上，本发明更提供了该方法试验时的节能优势，由于在进行上述测试过程中，由于上辊电动机为发电状态，下辊电动机为电动状态，且下辊电动机的电动所需能量与上辊电动机发电回馈到直流母线上的能力基本相当，轧机电气传动单元的功率部分在电网侧的能效显著提高，试验时的电能消耗相比传统方式得以减少。
[0033]本发明的有益效果是，由于采用上述技术方案，本发明所提供的轧机主传动在线加载试验方法及电路，相对于传统的加载方式，不需要对电动机与轧棍的大型中间轴进行拆卸和回装，也不需要对被测试电动机的转子部分进行机械固定，可大幅度减小试验的复杂程度。同时，由于该方法试验时的上下辊能量可以通过共直流母线或共交流母线方式进行交换，使得反复测试过程中所消耗的总电能也得到有效控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为上下辊驱动的轧机主传动机电系统示意图。
[0035]图2为主电机电气传动单元功率部分接线示意图1。
[0036]图3为主电机电气传动单元功率部分接线示意图2。
[0037]图4为动态加载试验控制环节示意图。
[0038]图5为轧机主传动动态加载试验方法流程图。
[0039]图6为实施例加载试验曲线图。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图对本发明的具体实施方案做进一步说明。
[0041]如图1所示，上下辊驱动的轧机主传动机电系统包含上下辊主传动交流电机及其电气传动单元1、2 ;轧机上下轧辊3、4 ;轧机上下辊辊缝调整装置5 ;以及用于连接轧辊与电机的万向联接轴6、传动轴7、联轴器8、9等。
[0042]上下轧辊一般由分别工作辊和支撑辊组成，即四辊轧机，支撑辊与工作辊直接压靠接触，它起到增强工作辊的强度与刚度的作用。无论是主电机驱动工作辊还是驱动支撑辊，本方法均有效，也适用于只有工作辊的两辊轧机。
[0043]所述上下轧辊3、4分别通过万向联接轴、传动轴等与主传动电机的转子机械输出轴相连接，以实现主电机的机械能向轧辊传递。上下轧辊分别由两台电动机单独驱动，轧辊的速度同步由电气设备来保证；
[0044]所述轧机上下辊辊缝调整装置5也称轧机压下调整装置，一般包括液压压下部分及其位置、压力控制单元，用于调整上下轧辊的相对位置和相对压力，已提供轧制过程中需要的轧制辊缝和轧制压力。
[0045]所述主传动交流电机与相应的电气传动单元的连接参见图2或图3。Ml、M2分别为驱动上下轧辊的电机；11、12分别为上下辊电机供电的逆变器，受控于各自的电气传动控制部分。图2所示为上下辊电机使用同一整流器R1，采用共直流供电母线方式，此种方式下，测试过程中的上辊电机回馈电能在直流母线PDC上即可用于下辊电动状态使用；图3所示为上下辊电机采用分别独立的整流器R1、R2，此种方式下，测试过程中的上辊电机回馈电能需要通过上辊整流器返回供电电源侧才能用于下辊电动状态使用。
[0046]图4所示动态加载试验中主传动电机控制部分与辊缝调整系统的动作示意图。主要由控制中心10、辊缝调整控制装置11、上辊电机电气传动控制部分12和下辊电机电气传动控制部分13等组成。所述控制中心10在加载试验过程中负责提供所需的控制设定值，包括辊缝设定值X1、轧制压力设定值X2、上辊电机速度设定值Y1、上辊电机转矩电流限幅设定值Y2、下辊电机速度设定值Z1、下辊电机转矩电流限幅设定值Z2。
[0047]所述控制中心10下发辊缝设定值X1与轧制压力设定值X2输出到辊缝调整控制装置11中，辊缝调整器中具有位置控制模块和压力控制模块，通过轧机检测返回的实际位置信号111和实际轧制压力信号112来完成闭环控制。
[0048]所述控制中心10分别下发上辊电机速度设定值Y1、上辊电机转矩电流限幅设定值Y2到上辊电机电气传动控制部分12的速度调节器和电流调节器。通过电机侧检测返回的实际电机速度信号121和实际电机电流信号122来完成闭环控制。
[0049]所述控制中心10分别下发下辊电机速度设定值Z1、上辊电机转矩电流限幅设定值Z2到上辊电机电气传动控制部分13的速度调节器和电流调节器。通过电机侧检测返回的实际电机速度信号131和实际电机电流信号132来完成闭环控制。
[0050]图5为轧机主传动动态加载试验方法流程图，参照本图利用上述控制装置进行轧机主传动机电系统动态加载试验的方法如下:
[0051]步骤1:控制中心与辊缝调节器、上辊速度调节器、上辊电流调节器、下辊速度调节器和下辊电流调节器建立连接，设置参数，包括上轧辊电机的速度参考值Vsetl,下轧辊电机的速度参考值Vsrt2，控制中心发出测试启动信号后，首先下发上下轧辊辊缝位置与压力调整指令给辊缝调节器，即控制中心设定辊缝值X1 = 0，设定轧制力值X2为模拟轧制力并输出，完成上下辊缝清零并实现压靠，并使上下轧辊之间产生近似于正常生产的轧制力；
[0052]步骤2:完成上下轧辊位置调整后，开始电机基速以下测试，
[0053]2.1在控制中心设定上辊电机速度值Y1和下辊电机速度值Z1，其中，Y1 = Vsetl、Z1=Vset2> Vsetl = Vset2 = n1； II1的取值范围为(Kn1 ( η」, η」为电动机基速,Ii1为电机基速以下速度设定值；
[0054]2.2设定上辊电机速度值Y1和下辊电机速度值Z1上辊的正反向转矩电流限幅为Y2、反向转矩电流限幅为-Y2，上辊转矩电流值为Isetl;设定下辊的正向转矩电流限幅为ζ2，反向转矩电流限幅-Z2,下辊转矩电流值为Iset2, Y2 = -Y2 = Iset2, Z2 = -Z2 = Isetl, Iset2 =
0.55Ie, Isetl = 0.5Ie, Ie为电动机额定的电流值；
[0055]2.3完成以上设定后，确认机械、液压、润滑系统就绪，轧机控制部分、功率部分、励磁部分已保持正常工作状态，启动轧机运行；由于速度同步，上下轧辊之间没有作用力，轧机运行处于无负荷空载状态，空载转矩电流为5?10% Ie ；
[0056]2.4确认以上状态后，向下辊电机速度设定值中增加一个阶跃信号Vset3，Vset3 =5% Vsrt2，在上下轧辊之间由于轧制压力而产生的辊面摩擦力的作用下，上下轧辊之间依然将保持速度同步，下辊处于电动状态；由于上辊的速度设定没有改变，会始终低于实际速度，因此上辊工作于发电状态，直到控制中心检测上下轧辊电机的转矩电流同时达到设定的0.5Ie，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数；
[0057]2.5返回步骤2.2,重新设置上棍转矩电流值为Isertl = I6，下棍转矩电流值为Isert2=1.05Ie，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的
1.0Iy测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数；
[0058]2.6再次返回步骤2.2，重新设置上辊转矩电流值为Isetl = ITmax，下辊转矩电流值为Isetl = 1.05ITmax，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的1.05ITmax，Ilfflax为轧机主传动系统所需最大转矩电流，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数，以达到满足轧制生产负荷需要的动态响应指标，待所有指标达到工艺要求值后电机基速以下测试完成;
[0059]步骤3:开始电机基速以上测试，
[0060]3.1在控制中心设定上辊电机速度值Y1和下辊电机速度值Z1，其中，Y1 = Vsetl, Z1=Vset2> Vsetl = Vset2 = n2, n2的取值范围为η」〈η2 ( nmax, η_为电动机最高转速限制，η2为电机基速以上速度设定值；
[0061]3.2设定上辊电机速度值Y1和下辊电机速度值Z1上辊的正反向转矩电流限幅为Y2、反向转矩电流限幅为-Y2，上辊转矩电流值为Isetl;设定下辊的正向转矩电流限幅为ζ2，反向转矩电流限幅-Z2,下辊转矩电流值为Iset2, Y2 = -Y2 = Iset2, Z2 = -Z2 = Isetl, Iset2 =
0.55Ie, Isetl = 0.5Ie, Ie为电动机额定的电流值；
[0062]3.3完成以上设定后，确认机械、液压、润滑系统就绪，轧机控制部分、功率部分、励磁部分已保持正常工作状态，启动轧机运行；由于速度同步，上下轧辊之间没有作用力，轧机运行处于无负荷空载状态，空载转矩电流为5?10% Ie ；
[0063]3.4确认以上状态后，向下辊电机速度设定值中增加一个阶跃信号Vset3，Vset3 =5% Vsrt2，在上下轧辊之间由于轧制压力而产生的辊面摩擦力的作用下，上下轧辊之间依然将保持速度同步，下辊处于电动状态；由于上辊的速度设定没有改变，会始终低于实际速度，因此上辊工作于发电状态，直到控制中心检测上下轧辊电机的转矩电流同时达到设定的0.5Ie，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数；
[0064]3.5返回步骤3.2，重新设置上辊转矩电流值为Isetl = Ie，下辊转矩电流值为Iset2=1.05Ie，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的
1.0Iy测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数；
[0065]3.6再次返回步骤3.2，重新设置上辊转矩电流值为Isetl = ITmax，下辊转矩电流值为Isetl = 1.05ITmax，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的1.05ITmax，Ilfflax为轧机主传动系统所需最大转矩电流，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数，以达到满足轧制生产负荷需要的动态响应指标，待所有指标达到工艺要求值后电机基速以上测试完成。
[0066]实施例:
[0067]使用上述方法对一台上下辊驱动的粗轧机主传动机电系统进行加载试验。该轧机上下辊电动机相同，功率为5000kW，额定电流为990A，最高转速60转/分钟，基速30转/分钟；电气传动单元采用图2所示的公共直流母线结构，即各自的逆变器相互独立，整流器输出并联。按照方法所述顺序分别对基速以下和基速以上的不同转矩电流响应进行了对应的加载试验，通过测得的响应曲线可快速完成系统参数调整。与传统的拆除传动轴、固定电机转子的方法相比，实验过程时间大大减小，效率得以提高；由于转子在测试过程中与正常轧制一样旋转，也不存在由于固定力调整不当造成转子转动的危险；测试过程中，上下辊的电动与回馈能量在直流母线处以得以交换，取自电网的电能比传统方法减少70%以上。图6所示为低速区10转/分钟测试额定转矩电流和高速区50转/分钟测试50%额定转矩电流时的一组典型曲线。
[0068]通过以上的轧机动态加载试验方法描述可以看出，使用该方法时，电机与轧辊保持正常的连接状态即可，无需做拆除传动轴、联轴器、无需对电机转子部分进行机械固定等繁重工作；此方法进行的测试过程完全模拟轧制状态，即轧辊之间设定为正常轧制压力、主传动电机设定为正常轧制的低速段和高速段运行、电机转矩电流为动态旋转下测试；采用此方法进行加载试验过程中，由于下辊电机工作在电动状态，而上辊电机工作在发电状态，无论是在直流母线侧或是在供电电源侧，两部分电能有互补效果，测试过程中的电能损耗较传统的单台电机加载方式大幅度减小。
【权利要求】
1.一种轧机交流主传动机电系统加载试验测试方法，其特征在于，具体包括以下步骤: 步骤1:控制中心与辊缝调节器、上辊速度调节器、上辊电流调节器、下辊速度调节器和下辊电流调节器建立连接，设置参数，包括上轧辊电机的速度参考值vsetl，下轧辊电机的速度参考值vsrt2，控制中心发出测试启动信号后，首先下发上下轧辊辊缝位置与压力调整指令给辊缝调节器，即控制中心设定辊缝值Xi = 0，设定轧制力值x2为模拟轧制力并输出，完成上下辊缝清零并实现压靠，并使上下轧辊之间产生近似于正常生产的轧制力； 步骤2:完成上下轧辊位置调整后，开始电机基速以下测试， 2.1在控制中心设定上辊电机速度值Yi和下辊电机速度值Z1;其中，Yi = Vsetl, 1γ =Vset2>Vsetl = Vset2 = n1； ni的取值范围为0〈ηι ( n」，n」为电动机基速，叫为电机基速以下速度设定值； 2.2设定上辊电机速度值Yi和下辊电机速度值τχ上辊的正反向转矩电流限幅为Υ2、反向转矩电流限幅为-γ2，上辊转矩电流值为Isrtl;设定下辊的正向转矩电流限幅为Z2，反向转矩电流限幅-z2,下辊转矩电流值为 Ise;t2,Y2 = -Y2 = Iset2,z2 = -z2 = Isetl, Iset2 = 0.55Ie,Isetl = 0.5Ie, Ie为电动机额定的电流值； 2.3完成以上设定后，确认机械、液压、润滑系统就绪，轧机控制部分、功率部分、励磁部分已保持正常工作状态，启动轧机运行；由于速度同步，上下轧辊之间没有作用力，轧机运行处于无负荷空载状态，空载转矩电流为5?10% Ie ； 2.4确认以上状态后，向下辊电机速度设定值中增加一个阶跃信号入…，Vset3 = 5%Vsrt2，在上下轧辊之间由于轧制压力而产生的辊面摩擦力的作用下，上下轧辊之间依然将保持速度同步，下辊处于电动状态；由于上辊的速度设定没有改变，会始终低于实际速度，因此上辊工作于发电状态，直到控制中心检测上下轧辊电机的转矩电流同时达到设定的0.5Ie，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数； 2.5返回步骤2.2，重新设置上辊转矩电流值为Isrtl = Ie，下辊转矩电流值为Isrt2 =1.05Ie，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的1.0Ie，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数； 2.6.再次返回步骤2.2，重新设置上辊转矩电流值为Isetl = ITmax，下辊转矩电流值为Isetl = 1.05ITmax, ITmax为轧机主传动系统所需最大转矩电流，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的1.05ITmax，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数，以达到满足轧制生产负荷需要的动态响应指标，待所有指标达到工艺要求值后电机基速以下测试完成; 步骤3:开始电机基速以上测试， 3.1在控制中心设定上辊电机速度值Yi和下辊电机速度值z1;其中，Yi = vsetl, τχ =Vset2、Vsetl ^set2 ? 的取值范围为rij〈n2 ( nmax,nmax为电动机最高转速限制,n2为电机基速以上速度设定值； 3.2设定上辊电机速度值t和下辊电机速度值Zi上辊的正反向转矩电流限幅为Y2、反向转矩电流限幅为-γ2，上辊转矩电流值为Isrtl;设定下辊的正向转矩电流限幅为Z2，反向转矩电流限幅-z2,下辊转矩电流值为 Ise;t2,Y2 = -Y2 = Iset2,z2 = -z2 = Isetl, Iset2 = 0.55Ie,Isetl = 0.5Ie, Ie为电动机额定的电流值； 3.3完成以上设定后，确认机械、液压、润滑系统就绪，轧机控制部分、功率部分、励磁部分已保持正常工作状态，启动轧机运行；由于速度同步，上下轧辊之间没有作用力，轧机运行处于无负荷空载状态，空载转矩电流为5?10% Ie ； 3.4确认以上状态后，向下辊电机速度设定值中增加一个阶跃信号入…，Vset3 = 5%Vsrt2，在上下轧辊之间由于轧制压力而产生的辊面摩擦力的作用下，上下轧辊之间依然将保持速度同步，下辊处于电动状态；由于上辊的速度设定没有改变，会始终低于实际速度，因此上辊工作于发电状态，直到控制中心检测上下轧辊电机的转矩电流同时达到设定的0.5Ie，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数； 3.5返回步骤3.2，重新设置上辊转矩电流值为Isrtl = Ie，下辊转矩电流值为Isrt2 =1.05Ie，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的1.0Ie，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数； .3.6再次返回步骤3.2，重新设置上辊转矩电流值为Isrtl = ITmax，下辊转矩电流值为Isetl = 1.05ITmax, ITmax为轧机主传动系统所需最大转矩电流，保持其它参数不变，重复以上过程，使上下轧辊电机的轧机电流同时达到设定的1.05ITmax，测试此过程中的速度与转矩电流变化曲线，用来调整轧机主传动机电系统的电流调节器和速度调节器的参数，以达到满足轧制生产负荷需要的动态响应指标，待所有指标达到工艺要求值后电机基速以上测试完成。
【文档编号】B21B38/00GK104438361SQ201410641791
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】张勇军, 肖雄, 李小占, 牛犇, 郝春辉, 张志密 申请人:北京科技大学, 北京科技大学设计研究院有限公司