SB70变频器在不锈钢薄板收卷中的改造应用

氮气光亮退火炉——是将不锈钢薄板经过氮气光亮退火炉，进行高温处理，使不锈钢薄板变软，再进行后序的一系列加工处理，再形成成品。此道工序，对产品的质量影响致关重要，所以对此有较高的要求。一般由几个部分组成：放卷电机、前压棍电机、S棍电机、收卷电机等。其放卷电机、前压棍电机、S棍电机均为5.5 kW，收卷电机为30 kW。系统的操作过程——将一卷不锈钢薄板，由放卷电机，经前压辊牵引进入退火炉，通过高温加热处理后，再经S辊电机牵引，由收卷电机进行收卷。工作过程中，各部分的恒线速度恒定，对产品的后序加工有着重要的影响。如下图1所示：

图1不锈钢薄板收卷原理图

在改造之前，原采用传统的变频器同步方法进行控制。但是，变频同步控制只能保证S辊电机和收卷电机转速的同步。在收卷电机部分，由于随着收卷圈数的增加，外径是逐渐变大的，其线速度要求不变化，所以，实际上是使两者之间的张力恒定。为了保持线速度恒定，操作人员就要时时测量S辊电机与收卷电机的线速度，根据测得的线速度差，人为地改变S辊变频器和收卷变频器的频率，对两者的线速度进行校正，以此来达到线速度的一致。由于手工操作难度较大，不能达到收卷不锈钢薄板恒定张力控制或恒线速度控制，也就保持不了张力的恒定，经常会出现张力过大钢板绷紧变形，或者张力过小钢板松弛变形，从而影响产品的质量。不仅如此，原收卷系统还存在如下弊端：1、由于各动力点的受力不均匀，无法在同一线速度下运行；2、S辊电机在低速时易打滑；3、收卷电机经常出现过载和失速现象；4、在上料、下料时不易控制。

根据现有的状况，收卷电机是随着卷径的增加，只要S辊电机和收卷电机随时保证线速度恒定，即张力的恒定，也就达到了收卷系统的工艺要求。为此，在原有的系统中，采用变频调速加以改造。由于放卷电机在前级，张力控制的要求不高，所以只对S辊电机和收卷电机进行改造，系统S辊电机采用SB70G5.5 kW。S辊电机和收卷电机之间具有不锈钢薄板柔性连接，若收卷电机的线速度高于S辊电机的线速度，S辊电机会处于发电状态，所以变频器外需配置制动电阻。收卷电机采用SB70G30KW，变频器采用无PG矢量控制，利用SB70丰富的逻辑算术单元，通过内部运算单元的连接，在速度控制的基础上增加转矩限幅。转矩限幅值，是由内部的算术单元间接给定的，是以2.5电机额定转矩为100%的量。

以S辊SB70G5.5 kW模拟输出的频率作为线速度的给定以供给收卷电机，通过调节变频器相应输入信号的增益、偏置作为线速度信号，来进行转矩的运算、限幅，从而实现S辊电机、收卷机线速度的恒定。变频器原理接线图如图2所示：

图2 张力控制变频器原理接线图

对S辊变频器设置较简单。频率给定，设为电位器给定，外控启动。当出现紧急停机时，设置了与收卷电机联动的急停按钮。收卷电机，在刚启动时，需要点动功能，因此，增设了点动功能。在点动时，转矩限幅，是由变频器内部，通过模拟开关进行切换，使点动时转矩限幅为100％。

本方案已对该厂的四台氮气光亮退火炉的收卷进行改造，并成功应用。改造后由于具有恒张力收卷，所以加工精度高，产品质量大幅度提高。其安全可靠、性能稳定、提高了生产效率。系统未加张力传感器、速度编码器实现了S辊与收卷电机线速度、恒张力的控制得到了用户的良好好评，并对SB70变频器优越强大的功能表示高度认可和满意。