轧钢辊道电气传动系统毕业设计说明书.doc

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辽宁科技大学本科生毕业设计说明书

轧钢辊道电气传动系统设计

摘要

辊道作为轧钢厂必不可少的设备，其数量多、占地面积广，贯穿整个轧钢厂的生产线。

在轧钢车间辊道是运送必不可少的设备，它作用于车间整个生产线，占工厂设备总重量的很大的比重，在很大程度上决定着轧钢车间的生产效率和整个轧制工艺过程的是否连续，而且轧钢机前后的辊道运转情况还直接影响轧钢机的产量的大小。

早期的辊道的调速系统是采用直流调速方式，本文介绍了该系统存在的系列问题和具体将其改造成变频调速系统，介绍了变频调速的优点，在钢铁生产中变频调速起着举足轻重的作用关系着生产命脉，关乎着操作者的安全和产品的质量。

传统的辊道采用集体传动方式，需要链条和变速箱，造价高维护不方便，也不利于对生产线的改造。

本文所采用的式单独传动方式：

一台电机控制一台辊子，利用变频器制动，调速。

大大节约了成本，同时采用变频调速系统能够大幅节能，并且调速快捷，调速精度高。

本文具体介绍了如何选择辊道电动机，选择变频器的方法，和对制动方式的考量。

关键字：

辊道电机，变频器，传动方式，变频调速

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Summary

Rolleressentialasrollingmillequipment,itsquantity,widefootprint,throughouttherollingmillproductionline.Inthesteelrollingworkshoprolleressentialequipmentisshipped,whichactsontheentireproductionlineworkshop,plantandequipmentaccountsforalargeproportionofthetotalweight,largelydeterminetheproductivityandtheentirerollingprocessofrollingplantwhethercontinuous,androllermillfunctioningbeforeandaftertherollingmillalsodirectlyaffectthesizeoftheyield.EarlyrollerspeedcontrolsystemistheuseofaDCspeedcontrol,thispaperdescribesaseriesofproblemsexistinthesystemandtotransformitintoaspecificfrequencycontrolsystem,describesthebenefitsoffrequencycontrol,frequencycontrolinsteelproductionItplaysanimportantroleintherelationshipbetweentheproductionlifeline,aboutthequalityofoperatorsafetyandproduct.Traditionalrolleracollectivedrivemode,youneedachainandgearbox,highmaintenancecostisinconvenient,isnotconducivetothetransformationoftheproductionline.Typesingledriveusedherein:

amotortocontrolaroller,usetheinverterbrake,speed.Significantcostsavings,whiletheuseoffrequencycontrolsystemcansignificantlysavingandfastspeed,high-speedprecision.Thisarticledescribeshowtoselectthespecificrollermotor,selectthedrive,andamethodforbrakingmodeconsiderations.

Keywords:

rollermotor,inverter,transmissionmode,frequencycontrol

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目录

轧钢辊道电气传动系统设计 I

摘要 I

Summary II

1绪论 1

1.1辊道输送机 1

1.2辊道输送在轧钢生产中的作用及其发展情况 2

1.3本文设计目标 3

2辊道变频调速系统 5

2.1变频器概述 5

2.2变频器的分类和组成 5

2.3变频器的选择 8

2.4变频器参数设置 9

2.5系统的传动方式 12

3辊道电机的选型 14

3.1YZR系列辊道电机 14

3.2电动机初步的选择 17

3.3电动机验算 18

4电机制动 20

4.1变频器制动 20

4.2制动电阻的选择 22

4.3变频控制方式的选择 23

4.4系统主电路设计 24

4.5变频器外围接口电路设计 29

结论 31

致谢 32

参考文献 33

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1绪论

1.1辊道输送机

常用于水平的或向上微斜的输送线路。

驱动装置将动力传给辊子，使其旋转，通过辊子表面与输送物品表面间的摩擦力输送物品。

按驱动方式有单独驱动与成组驱动之分。

前者的每个辊子都配有单独的驱动装置，以便于拆卸。

后者是若干辊子作为一组，由一个驱动装置驱动，以降低设备造价。

成组驱动的传动方式有齿轮传动、链传动和带传动。

动力式辊子输送机一般用交流电动机驱动，根据需要亦可用双速电动机和液压马达驱动。

具有结构简单、运行可靠、维护方便、可输送高温物品、节能等特点，适合于运送成件物品。

辊子输送机分动力型和无动力型，可以实现直线、曲线、水平、倾斜运行，并能完成分流、合流等要求，实现物品在机上加工、装配、试验、包装、挑选等工艺。

结构形式：

从驱动形式上分为有动力、无动力、电动滚筒等，按布局形式分为水平输送，倾斜输送和转弯输送。

尺寸规格：

滚筒输送机内宽度由客户指定，可按客户需求制作，转弯滚线标准转弯内半径为300、600、900、1200mm等，也可按客户需求采用其它特殊规格。

直段滚筒所用的滚筒直径有38、50、60、76、89mm等。

转弯滚筒的锥度我们会根据输送物体的重量、外形尺寸、线速度等来设计。

传动方式：

单链轮、双链轮、O型皮带、平面摩擦传动带、同步带等。

调速方式：

变频调速，无级变速等。

在本文选用变频调速方式，可以用PLC控制。

1.2辊道输送在轧钢生产中的作用及其发展情况

在轧钢车间辊道是运送轧件必不可缺少的设备，它作用于车间整个生产作业线，占车间设备总重量的20%-30%（有的车间甚至达到40%-60%），在很大程度上关系着轧钢车间的生产率和整个轧制工艺流程的连续性，而且轧钢机前后的辊道运转情况还直接影响轧钢机的产量。

对于轧钢辊道，各种规格辊子参数作用如下：

直径

用途

600

装甲板轧机和板坯机的工作辊道

500

板坯机，大型初轧机和厚板轧机的工作辊道

450

初轧机的工作辊道

400

小型初轧机和轨梁轧机的工作辊道

板坯机和大型初轧机的运输辊道

350

中板轧机的工作辊道，初轧机和轨梁轧机的运输辊道

300

中型轧机和薄板轧机的工作辊道和输入辊道

250

小型轧机的输入辊道，中型轧机和薄板轧的输出辊道

200

小型轧机冷床处理的辊道

表1辊子直径表

辊道输送机的发展1）近年来，辊道输送技术取得巨大进步，主要表现在生产率显著提高。

2）辊子规格范围增大，使用领域增多。

3）运输效率有所提高4）驱动方式成熟，工作稳定，使用变频调速方式大幅节能降低生产成本。

1.3本文设计目标

设计一条出炉辊道其作用是将加热好的钢坯往轧机方向输送，轧机速度1.36m/s，传动方式为17个辊子单独传动，行程为24m，运输钢坯规格150x150xl200mm运输钢坯单重2055kg。

近年来，轧钢工作辊道由集体传动形式转变为单独传动形式，就是由一台电动机带动一个工作辊，这样就不用担心传统辊道的机械设备维护，主要对辊子和电机维护即可，投资小能耗低。

所以本文也选取这种传动方式来进行设计。

通过变频调速方式通过PLC进行控制。

图1轧钢辊道

直流传动系统存在的问题：

①直流传动系统采用继电器进行控制,故障率高,且无法通过计算机终控系统对电机的运行状态进行实时监控;

②出炉辊道最重承载钢坯重量达30ｔ,属于重载起制动,原直流传动系统在起动及制动的过程中能耗巨大;

③由于棍道的磨损,使得辊子受力不均,从而导致部分电机经常出现过流的情况,造成电机故障率的增加;

④该直流电机调速系统结构复杂,容易发生故障且难以确定造成故障的原因,这使得该系统的维护工作量大且维护成本高。

CP:

-点-到-点

-PROFIBUS

-工业以太网

2辊道变频调速系统

2.1变频器概述

变频器（Variable-frequencyDrive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。

变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

2.2变频器的分类和组成

变频器分为：

1交---交型输入是交流，输出也是交流将工频交流电直接转换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器

 2交—直---交型输入是交流，变成直流再变成交流输出将工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变成频率、电压、均可控的交流电又称为间接变频器。

多数情况都是交直交型的变频器。

变频器的组成：

由主电路和控制电路组成，主电路由整流器、中间直流环节、逆变

图2.1变频器

（1）整流电路

一般的三相变频器的整流电路由三相全波整流桥组成。

它的主要作用是对工频的外部交流电源进行整流，并给逆变电路和控制电路提供所需要的直流电源。

（2）逆变电路:

逆变电路作用是通过逆变器中主开关器件的有规律地通与断，从而得到可变电压、频率的交流电输出。

常用的开关器件有绝缘栅双极型晶体管（}IGBT）、电力场效应晶体管（MOSFET）、电力晶体管（GTR）、门极关断（GTO）晶闸管以及等。

几种开关器件的结构如图3.2所示。

在以前逆变器中，所采用的电力电子器件主要是晶闸管，其开关频率较低，调速系统的控制方式在当时主要是调压与调频分别控制，即相控整流器控制输出电压的幅值，逆变器开关频率控制决定输出电压的频率，这种调压、调频分别控制方式量简单，易于调整，但有许多缺点:

调速系统功率因数差，转矩脉动大，动态响应慢等。

近年来，随着电力电子技术的发展，具有自关断能力的元件如大功率晶体管GTR和门极可关