【制动电阻案例】制动单元和制动电阻在包台车系统上的应用(上) 摘 要：结合实例，根据钢厂铸造过程中间包台车的特殊性，在应用罗克韦尔公司1336系列变频器的基础上，采用制动单元和制动电阻可改造原有日本神钢变频调速系统，其性能好，工作级别高，稳定可靠。
鞍钢第二炼钢厂连续铸钢车间1流和2流生产线是1988年从日本神户制钢所全套引进，运转自今已经17年，PLC控制系统和传动变频设备基本老化，经常出现故障，控制设备已经进入淘汰周期，从2003年陆续开始制动电阻改造。
一、包台车控制系统简介
炼钢厂包属于板坯连铸工艺前道设备，主要作用是钢水包回转到浇铸位置（即中间包上方），打开钢水包滑动水口，使钢水注入中间包，待中间包钢水达到要求时，用中间包滑动水口控制注流，注入结晶器中。中间包台车进行制动电阻平移或升降控制，使用环境恶劣，工作级别高。就其走行和升降运行除考虑严格密封防止金属粉尘和耐高温、安全系数高等条件因素外, 还具有一定特殊性, 制动电阻走行升降采用双电动机,双传动机构刚性联接机械结构（见图1）。
当正常运行时2 台电动机必须同步运行止机械结构损坏。当其中任一台电动机发生故障时, 另一台电动机必须能单独完成制动电阻中间钢包起升和下降或平移工作要求, 止严重生产安全事故发生。针对中间钢包必须双电动机热备份特殊情况，采用了变频器来实现双机控制。
二、对变频调速设备技术要求
(1) 有良好起动特性和稳速精度,起动力矩满足电机过载要求。制动电阻起动力矩足够＞（钢包车静转矩＋摩擦转矩），以满足重载起动要求(包内浇灌钢水)。
(2) 制动电阻升降转速连续可调,性能稳定可靠,以适应生产要求高速运转需要。
(3) 采用双电机驱动制动电阻,要求2 台电机速度偏差小于6rpm ,两电机转矩偏差小于输出转矩5 %。以保证2 台电机负荷均衡性。
三、变频器选型
AB 1336 IMPACT变频器具有FORCE矢量控制技术，可独立控制交流电机转矩和磁通，适用于冲击负载和需要大起动转矩场合，具有出色速度控制和转矩控制功能，且零速时仍能产生满转矩，完全满足双电机拖动需要,故我们选择了1336E变频器作为台车升降控制。1336 PlUSⅡ变频器具有无传感器矢量控制功能，可以满足台车走行要求，我们选择1336F变频器作为走行控制。
四、控制应用要点
(1) 重载起动和停车
中间包为重型设备, 其负载变化范围是相当大,其自重近30t ,再加上钢水可达80t 。1336E系列变频器是目前最先进变频控制设备,对电机参数具有自整定优化运行功能,制动电阻能充分发挥电动机潜能,达到最优控制。
升降控制，制动电阻起动尤为重要，变频器运行后，提升力矩不足话一旦制动单元打开就会出现溜钩或钢包滑落无法控制而快速下降，造成设备损坏事故。停车时，速度和制动单元配合不好，也会出现过早制动造成制动单元寿命缩短。解决方案：见原理图2
利用变频器数字量输出接口，可编程为零速，和转矩输出功能。起动时，使能1336E内置功能块逻辑加减功能(P212=16)，链接P86---＞P198和P201，提升转矩设定值可P199中设定，下降转矩设定值可P202中设定，P200=11，P203=9，P208=1,P209=0,输出值连接至数字量输出3(P189=37)控制制动单元。可灵活设定提升转矩为额定转矩1.2-1.5倍和下降转据为额定转矩0.3-0.5倍来控制制动单元，确保平稳起动。停车时，设定数字量输出1(P114=15)，和P19保证电机零速时，才开始控制制动单元抱闸。
(2) 回馈电能处理
重载下降时，钢包车因自身重力而下降，电动机转速将超过同步转速而进入再生制动状态。电动机旋转方向是下降，但其转矩方向却与旋转方向相反，见图3。
减速过程钢包车重载下降时释放位能电动机转换成电能都将回馈给变频器，造成变频器直流母线电压升高。对于再生电能，必须能够妥善处理，以保证能使减速停车时间尽量缩短。
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