
生产顶级不锈钢产品时,设备的转速,转矩控制必须准确无误。位于芬兰北部托尔尼奥(Tornio)的奥托昆普(Outokumpu)不锈钢集团公司近几年的主要投资均集中在提高产能和产品质量方面。该厂是世界最大的不锈钢生产厂之一,其现代化改造包括炼钢车间,退火酸洗线,以及干式不锈钢抛光机等。项目总投资约6.8亿欧元。在此期间,Vacon为Outo-kumpu提供了数百台各种系列的高性能变频驱动产品。
炼钢车间网络化变频驱动系统
Outokumpu对设备的现代化改造开始于其前身的AvestaPolarit时期,其中,对炼钢车间的改造旨在将其炼钢和轧钢产能提升一倍。为此,Vacon提供了184台Vacon NXP高性能工程型变频器,用于电弧炉、AOD转炉和连铸机的驱动控制。这些变频器被分别安装在1km2范围内的10个配电室内。其中,一部分变频器按照单传动模式采用公共交流母线连接,另一部分则以多传动模式接入共直流母线网络。
基于NCDrive的系统调试与维护
NCDrive是Vacon NX系列变频器的通用调试工具,旨在提供对Vacon NX的完全控制,并主要用于设置参数。该工具拥有不同用途的四个主窗口:参数窗口、监控窗口、操作窗口和诊断窗口。可提供完善的调试和诊断功能,对于基于Vacon NXP控制平台的Vacon变频驱动产品,NCDrive还可以提供一个数据日志和变化趋势记录器,并利用CAN总线实现PC与变频器之间的快速多点连接。
利用NCDrive,可通过一台计算机对124台驱动器中的任一台进行如下操作:
参数传载/保存/对比
可在同一个时间轴内对来自于不同驱动器的信号进行监控
每个驱动器都可按照一个指定参考值运行
故障读取和诊断/复位。
各驱动器信号的长期趋势分析
数据记录器的数据可由驱动器采集。
基于CAN总线的网络监控
项目投产后,关键的任务在于过程监控和驱动器维护。为此,Vacon开发了一套监控和诊断工具,该工具被安装在监控室的计算机上。同时,每个电控室内的Vacon NXP均接入一个CAN总线系统。通过CAN/以太网转换器,将CAN总线上的数据传送至用户的以太网。为了在以太网上准确识别其身份,每个电控室均拥有一个唯一的IP地址。通过装有Vacon监控和诊断工具的计算机,可监控对于124台变频器。此外,这些变频器亦可从Vacon服务中心进行远程监控。
以上功能适用于配有NXOPTD2/NXOPTD6卡的Vacon NXP变频器。计算机的操作系统为Windows 2000 (service pack 3.0 或更高) ,Windows XP或Windows NT(Service pack 4.0 或更高)。最低配置要求:主频500MHz,128MB内存,20MB硬盘空间。


退火酸洗线的现代化改造

Outokumpu 对其3号退火酸洗线(APL3)的现代化升级改造主要是用42台Vacon NX系列共直流母线产品对其原有的驱动设备进行替换。
此次项目中采用的大部分Vacon共直流母线产品为690V供电。此外,所有变频器均配备了du/dt滤波器,以降低系统原有电机的机电应力。
Vacon NX系列共直流母线产品可高效实现制动能量的回馈再利用。因此,在重工业多传动领域中的应用具有极高的节能价值。同时,该系列产品具有极高的I/O可配置性,且通讯方式选择范围宽广,故可满足各种复杂工艺的驱动技术需求。
为了将ALP3因设备升级而造成的停产损失降至最低,厂方决定在每年两次的正常维护停工期内对设备进行更换,每次更新5-10台。Vacon NX共直流母线产品的紧凑型优化外形设计大大节约了设备的安装空间,从而降低了系统搭建成本,并留有更大的扩展增容空间。从可持续发展角度出发,Vacon NX产品是嵌入式应用的理想选择。

干式不锈钢抛光及精整线
干式不锈钢抛光是一种环保型钢材精整工艺,其产品质量主要取决于电刷的振荡幅度及密度,刷辊的速度,力度以及线速度,其基本要求是速度和张力随时处于可控状态,因此,转矩和线张力的控制是产品质量得以保证的关键因素。
Outokumpu Tornio钢厂的干式不锈钢抛光及精整线处理的钢材厚度为0.5-3mm,最常见的厚度约1mm,最大线速度为50m/min,一般处理速度为20 m/min。满负荷状态下,年产量为60000吨。
整个处理过程由八台Vacon共直流母线产品控制,其功率范围为30-160kW。线张力由变频器间接控制。发生制动时,制动能量可回馈至公共直流母线。
系统转矩由快速闭环应用宏控制,可在接近零速时依然保持高精度转矩控制性能,并在高转速运转时保证稳态速度精度。快速闭环应用宏利用选件卡上的快速信道功能,可在1ms内完成通讯数据更新。驱动系统由Profibus现场总线控制,并利用Profibus选件卡的部分处理功能,实现了在弱磁区更快、更准确的转矩控制。
钢带展开后,由夹送辊送入矫直机矫平。矫平之后,钢带被送入抛光机进行抛光,采用小型金属纤维刷抛光钢带比使用润磨油更为环保。Vacon驱动器安装在下图红色圆圈标记的电控柜中。

最后,利用夹送辊再次将钢带送入卷取机,钢带尾料和质检样品将在裁剪处剪掉。

干式抛光钢带可广泛用于抽油烟机,电梯门和仪表板等工业或民用产品的制造,是Outokumpu最昂贵的产品之一,而采用变频控制可提供更加准确的转矩和线张力控制。同时,无级电机控制亦可保护设备和电网免受电机直接起动造成的电压峰值压力影响。

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