本钢浦项冷轧薄板有限责任公司,辽宁 本溪 117000
摘要:车间电气设备在线运行15年,部分电气设备老化,功率降低,故障频繁发生,影响正常生产顺利进行。经测试分析,发现生产线电气系统存在大量設备隐患,主要问题出现在DP网络系统、传动装置、接地系统。通讯故障和变频器故障,造成系统停车。一旦出现该类故障,就会使轧机里堆钢,对设备损害非常严重,而且处理起来时间较长,严重影响工厂的正常生产运行。
关键词:西门子传动;网络系统;升级优化
引言:车间电气设备在经过15年使用后,部分电气故障率高,重复性故障发生频繁,影响正常生产顺利进行。本文主要探讨了西门子传动及网络系统升级优化。
1.故障现象
重卷线在生产过程中,由于设计、环境等诸多因素的影响,并随着电气设备的老化电气事故不断增多。主要问题在DP网络系统、传动装置、接地系统,通过DP网络测试软件Profitrace测试,重新设置DP网络,重新敷设并增加屏蔽防护,6SE70逆变器技改后,使电气设备故障率大幅降低,保证了设备的正常运行[1]。
2. 故障分析
2.1 PLC的DP网络故障问题
由于网络中断,导致重卷机组急停信号进入PLC,从而使全线轧机停车堆钢,编码器信号缆和PLC的总线电缆受到动力缆的干扰;由于前期设计不完善以及施工不严谨,使得编码器信号缆和总线电缆在敷设时没有严格按照DP电缆布置说明施工。总线电缆连接头连接不好;由于前期施工时没有使用DP线剥线的专用工具,而使用电工刀和钳子等工具,可能在剥DP线时对铜芯造成伤害。总线电缆信号衰减,经过几年的使用后,IM通讯模块有可能出现功能减退等问题,严重影响生产[2]。
2.2 6SE70逆变器故障处理问题
机组传动设备均采用西门子6SE70变频系统。 精整传动设备是以多台逆变器共用整流装置供电方式的交-直-交变频方式。在实际使用中,由于负荷量大或现场因素极容易造成逆变器频繁过载、过流,对设备损害非常严重,容易造成逆变器内部IGBT组件击穿,从而减少装置的使用寿命。在更换过程中,由于安全起见,需整体停电(将整流装置电源拉闸),然后待放电结束后,才可断开各个装置的分送电刀熔开关。这样,更换逆变器处理故障的时间长,同时,影响精整、收集整体设备的运行,严重影响生产的顺利进行。
2.3 接地问题
主电室接地系统较差,未达到标准的接地要求,易对通讯信号的传输造成干扰,使系统通讯重故障。
3.故障解决办法
根据以上故障原因分析结果,特提出以下解决办法。
3.1 PLC的DP网络故障问题的处理
1、通过DP网络测试软件Profitrace测试机组PLC就地远程站路DP网络[3],根据测试结果决定采取以下改造措施:网路顺序:CPU(1)→开卷机(2)→1#拉矫机(3)→2#拉矫机(4)→3#拉矫机(5)→4#拉矫机(6)→5#拉矫机(7)→6#拉矫机(8)→7#拉矫机(9)→8#拉矫机(10)→卷取机(11),DP网络电压(CPU处测试),改波特率500 Kbps至187.5 Kbps,分别在CPU、入口I/O站(12)和出口I/O站(13),发现信号不正常,并依次甩掉各个远程站,测试波形,发现信号依然不正常。
根据测试结果决定采取以下改造措施:①在5#拉矫机(7)后加中继器;②入口I/O站(12)IM153模板;③同时更改网络拓扑结构,网路顺序由原来CPU(2)→三号台(9)→精轧远程站右(4)→精轧远程站左(3)→轧机液压站(6)→粗轧远程站(5),改为CPU(2)→精轧远程站右(4)→精轧远程站左(3)→轧机液压站(6)→粗轧远程站(5),精轧远程站左(3)→三号台(9)。
2、降低原来的DP通讯速率。[4]由原来的500Kbps降低为现在的187.5Kbps,使其降低故障发生率。④延长网络报文故障时间,由1ms改为1000ms,降低逆变装置网络重故障。⑤将PROFIBUS-DP连接头改为光电隔离连接,进一步将电磁干扰对DP网络的影响降低;使用了FastConnect(DP网头专用工具)并在做好的DP头上加锡,消除网络接头处接触不良引起的信号问题。⑥更换部分干扰较为严重的编码器信号缆和总线电缆,重新铺设。⑦网络路末端装置上加装端结PROFIBUS的电阻,使其起到屏蔽干扰的作用。改造后网络各站电压基本恢复正常[5]。
3.2 6SE70逆变器故障处理的方法及应急措施
当发生过压、欠压故障时,装置会在面板上显示故障代码,如西门子6SE70系列为:过压F006、欠压F008。
欠压和输入交流电源过压:说明变频器电源输入部分有问题,指输入电压超过正常范围,一般发生在节假日负载较轻,电压升高或降低而线路出现故障,此时最好断开电源,检查、处理。用万用表检查供电电压是否正常、检查供电回路自动开关、交流接触器、快熔等器件是否损坏,必要时更换。
过压类故障:变频器的过电压集中表现在直流母线的直流电压上。正常情况下,380V供电变频器直流母线电压为513V。在运行期间直流母线的储能电容将被充电,当电压上至一定值时,变频器过电压保护动作。因此,变频器有一个正常的工作电压范围,当电压超过这个范围时很可能损坏变频器。
发电类过电压出现的概率较高:主要是电机的同步转速比实际转速还高,使电动机处于发电状态,而变频器又没有安装制动单元。如当变频器拖动大惯性负载时,其减速时间设的比较小,在减速过程中,变频器输出的速度比较快,而负载靠本身阻力减速比较慢,使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高,电动机处于发电状态,而变频器没有能量回馈单元,因而变频器直流回路电压升高,超出保护值,出现故障,处理这种故障可以增加再生制动单元,或者修改变频器参数,把变频器减速时间设的长一些。
过流故障可分为加速、减速、恒速时过电流。过载故障包括变频器过载和电机过载。过流故障原因可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均,变频输出短路或接地等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障,说明变频器内逆变电路已损坏,需要更换变频器。
过载故障可能是加速时间太短,直流制动量过大、电网电压太低、负载过重、抱闸等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压、调整抱闸等方法。负载过重,所选的电机和变频器不能拖动该负载,也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器;如后者则要对生产机械进行检修。
3.3 接地系统改造
对于组件的接地,一般选用40*4mm的扁钢或者φ10或者φ12的圆钢,最后埋入深度1.5m的地下,光伏组件的接地电阻要求不大于4Ω,对于达不到接地电阻要求的,通常采用添加降阻剂或选择土壤率较低的地方埋入。交流侧防雷保护一般由熔断器或断路器和防雷浪涌保护器构成,主要对感应雷电或直接雷或其他瞬时过压的电涌进行保护,SPD的下端接到配电箱的接地排上。
根据《建筑电气工程施工质量验收规范》6.1.1柜、屏、台、箱、盘的金属框架及基础型钢必须接地(PE)或接零(PEN)可靠;装有电器的可开启门,门和框架的接地端子间应用裸编织铜线连接,且有标识。配电箱内设备所有的接地线均要与PE排连接,再由PE排引出。
结束语:本文针对传动问题进行了细致的排查,通过对DP网络的优化和变频器升级改造从而处理了此故障,确保设备的稳定运行。
参考文献:
[1]辛兴.西门子S120变频器在钢管生产线上的应用[J].电子测试,2018(11):78-79.
[2]黄智坚.西门子S120变频器对麦尔兹窑上料小车的保护[J].自动化应用,2018(05):46-47.