【正文】 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 四輥可逆冷軋機(jī)傳動(dòng)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄中文摘要……………………………………………………………………………Ⅰ英文摘要……………………………………………………………………………Ⅱ1 緒 論 1 軋制過(guò)程自動(dòng)化 1 軋機(jī)的分類 2 四輥可逆冷軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的電氣要求 5 本設(shè)計(jì)的意義及工作 62 四輥可逆冷軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及工藝流程分析 8 四輥可逆冷軋機(jī)的發(fā)展和技術(shù)特點(diǎn)分析 8 11 冷軋工藝流程 143 四輥可逆冷軋機(jī)的控制單元 17 四輥可逆軋機(jī)的工作原理 17 四輥可逆冷軋機(jī)各單元的控制 174 電控單元器件的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì) 20 PLC的簡(jiǎn)介及選擇 20 變頻器的簡(jiǎn)介及選擇 22 變頻器運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置 25 變頻器外圍設(shè)備的選擇 265 工作流程 29 主油泵工作流程 29 加熱器工作流程 30 軋機(jī)壓靠工作流程 306 系統(tǒng)調(diào)試 327 結(jié) 論 34參考文獻(xiàn) 35致 謝 36附錄1重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1緒 論 1 緒 論冶金行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，得到了迅速發(fā)展。冶金行業(yè)在經(jīng)歷了以數(shù)量擴(kuò)張為主的發(fā)展時(shí)期后，進(jìn)入了加速結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高競(jìng)爭(zhēng)力為主的新階段。軋機(jī)是板帶材生產(chǎn)的主要設(shè)備，加工材由厚變薄，是由軋機(jī)來(lái)完成的。電氣控制技術(shù)具有優(yōu)良的控制特性也已成為人們的共識(shí)，因此這一技術(shù)在冶金行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在軋鋼工藝中體現(xiàn)的更為突出。本次設(shè)計(jì)就是對(duì)冷軋過(guò)程中常用的四輥可逆冷軋機(jī)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 軋制過(guò)程自動(dòng)化可逆式軋制是指帶鋼在軋機(jī)上進(jìn)行往復(fù)多道次的壓下變形，最終獲得成品厚度鋼材的軋制過(guò)程。由于四輥可逆冷軋機(jī)生產(chǎn)效率高，質(zhì)量易于控制，軋制過(guò)程連續(xù)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化。而且這種軋機(jī)產(chǎn)量大，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量易于控制，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。所以各種先進(jìn)的科學(xué)成果都競(jìng)相應(yīng)用于四輥可逆冷軋機(jī)的軋制過(guò)程中，大大促進(jìn)了連軋過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展。自動(dòng)化是根據(jù)檢測(cè)裝置與設(shè)定值的偏差，按預(yù)定方式自行調(diào)節(jié)控制量使輸出穩(wěn)定在設(shè)定范圍的控制過(guò)程。從工程技術(shù)部門來(lái)看，可以把過(guò)程自動(dòng)化具體解釋為：在各種不同的生產(chǎn)過(guò)程中，采用自動(dòng)檢測(cè)、電動(dòng)執(zhí)行等自動(dòng)化裝置和電子計(jì)算機(jī)，組成控制系統(tǒng)，使各種過(guò)程變量（如成分、流量、溫度、壓力、張力和速度等）保持在所要求的給定值上，并在人的控制下合理地協(xié)調(diào)全部生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的一種手段。軋制過(guò)程自動(dòng)化的最終目的是提高鋼材質(zhì)量，用有限資源，制造高精度的鋼帶產(chǎn)品，在人力不能勝任的過(guò)程中，把人從繁重枯燥的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，不輕易受人的情緒和技術(shù)水平的影響，穩(wěn)定進(jìn)行軋制過(guò)程。實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化，可以提供質(zhì)量好、性能穩(wěn)定、價(jià)格合理的鋼帶產(chǎn)品，為企業(yè)生存發(fā)展提供更大的空間。軋制自動(dòng)化實(shí)際上包括對(duì)軋制過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制和對(duì)裝置的自動(dòng)控制兩部分。裝置自動(dòng)控制主要指具體設(shè)備的閉環(huán)控制，它包括拖動(dòng)系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，使系統(tǒng)可以跟隨設(shè)定值進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)。這種閉環(huán)控制系統(tǒng)加入數(shù)字調(diào)節(jié)，提高了設(shè)備控制性能，增加了通信能力。過(guò)程計(jì)算機(jī)控制是對(duì)復(fù)雜過(guò)程運(yùn)用計(jì)算機(jī)完成采集、模型計(jì)算、實(shí)時(shí)判斷處理、對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行控制管理，這對(duì)于包括粗軋、精軋、冷卻、卷取多個(gè)環(huán)節(jié)相互銜接配合的軋制生產(chǎn)是必不可少的，尤其在高速與高精度軋制時(shí)，更需要計(jì)算機(jī)高速精確地完成算法處理。計(jì)算機(jī)控制內(nèi)容又分為計(jì)算機(jī)配置方式、信息跟蹤方式和動(dòng)態(tài)在線控制算法三大部分。 軋機(jī)的分類 軋鋼機(jī)按軋機(jī)布置形式可以分為以下幾種：?jiǎn)螜C(jī)座軋機(jī)：軋制從開始到結(jié)束都在同一架軋機(jī)上進(jìn)行()。 橫列式軋機(jī)橫列式軋機(jī)：由兩架或兩架以上軋機(jī)橫向排列組成。橫列式軋機(jī)可以是一列的，也可以是幾列的(、c)。 縱列式軋機(jī)：由兩個(gè)以上軋機(jī)縱向排列而成。軋件依次在每個(gè)軋機(jī)中軋制一道()。半連續(xù)式軋機(jī)：由兩組軋機(jī)組成，其中一組是縱列式或橫列式軋機(jī)，一組是連續(xù)式軋機(jī)()。連續(xù)式軋機(jī)：由幾個(gè)軋機(jī)按軋制方向順序排成一行，軋件同時(shí)在幾個(gè)軋機(jī)上軋制，并保持連軋關(guān)系，即各架軋機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的金屬流量相等(、g)。 越野式軋機(jī)：由兩列或兩列以上的縱列式軋機(jī)組合而成。軋件依次在各個(gè)軋機(jī)軋一道()。 連續(xù)式軋機(jī) 圖 越野式軋機(jī)布棋式軋機(jī)：由幾列縱列式與單機(jī)架軋機(jī)組成。它形似象棋子在棋盤上的布置，故取名布棋式軋機(jī)()。圖 按軋輥數(shù)量分類，軋機(jī)有五類，即二輥式、三輥式、四輥式、多輥式及萬(wàn)能式軋鋼機(jī)，分述于下：二輥式軋鋼機(jī)(也叫二重式軋機(jī))：分為可逆式與不可逆式兩種。二輥不可逆式軋機(jī)的軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)方向在軋制過(guò)程中是不變的，軋件在軋輥間只往一個(gè)方向通過(guò)，例如疊軋薄板軋機(jī)()。二輥可逆式軋機(jī)，其軋輥可以正反轉(zhuǎn)，軋件可以來(lái)回軋制。這種軋機(jī)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。軋制鋼錠的初軋機(jī)就是這種型式。 圖 二輥式軋鋼機(jī) 圖 三輥式軋機(jī)(也叫三重式軋機(jī))：軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)方向固定不變，軋件從中下輥間軋過(guò)去，又從中上輥間軋過(guò)來(lái)，進(jìn)行所謂的往復(fù)軋制，又稱穿梭軋制。在這類軋機(jī)中有三個(gè)軋輥直徑相同的型鋼軋機(jī)；有上下輥徑相同而中輥較細(xì)的三輥勞特式鋼板軋機(jī)()。另外，還有一種三輥軋機(jī)，它雖然也有三個(gè)軋輥，但軋件只從兩個(gè)軋輥，即上、中輥或中、下輥之間軋過(guò)。在橫列式小型或線材車間的粗軋機(jī)組中，軋件依次交替從相鄰機(jī)座的中、下輥和上、中輥之間通過(guò)，各機(jī)座中不承擔(dān)軋鋼的那一根軋輥只起傳動(dòng)作用。軋件從中、下輥通過(guò)時(shí)叫下軋制線軋制，從上、中輥之間通過(guò)時(shí)叫上軋制線軋制。為區(qū)別于一般三輥軋機(jī)，通常稱這類軋機(jī)為二輥交替式軋機(jī)或盲三輥軋機(jī)。四輥式軋鋼機(jī)(也叫四重式軋機(jī))：其中間兩個(gè)軋輥為工作輥，上下兩個(gè)軋輥為支撐輥，工作輥直徑比支撐輥直徑小()。四輥軋機(jī)有兩種傳動(dòng)方式：一種是傳動(dòng)工作輥，支撐輥靠摩擦帶動(dòng)；另一種是傳動(dòng)支撐輥，工作輥靠摩擦帶動(dòng)，前者多用于熱軋鋼板和較厚的冷軋鋼板生產(chǎn)。 四輥式軋鋼機(jī) 多輥式軋鋼機(jī)多輥式軋鋼機(jī)：有六輥、八輥、十二輥、十四輥、十六輥、二十輥軋機(jī)等()、用于軋制極薄帶鋼。此外還有行星式軋機(jī)()，用于帶鋼、鋼板生產(chǎn)。 行星式軋 萬(wàn)能軋機(jī)萬(wàn)能軋機(jī)：其特點(diǎn)是帶有立軋輥(見圖12f)。軋制時(shí)軋件可同時(shí)或先后進(jìn)行上下及兩側(cè)方向的加工。萬(wàn)能式軋機(jī)可分成二輥式、三輥式和四輥式的。立軋輥安裝在軋鋼機(jī)的前邊或后邊。軋機(jī)按軋輥布置形式及位置分類，可分為：①軋輥水平布置的軋機(jī)：一般初軋機(jī)、型鋼軋機(jī)、鋼板軋機(jī)、線材軋機(jī)都屬于這一類；②軋輥直立布置的軋機(jī)：在連續(xù)式型鋼及鋼坯軋機(jī)、鋼板軋機(jī)、帶鋼軋機(jī)及線材軋機(jī)中都有直立布置軋輥的機(jī)座，它專門用于軋制軋件的側(cè)面()；③水平軋輥及直立軋輥混合布置的軋機(jī)：如二輥式、三輥式萬(wàn)能軋機(jī)及萬(wàn)能式鋼梁軋機(jī)的軋輥都是水平及直立混合布置的(、c、d、e、f)； 軋輥水平及直立布置的軋機(jī) 軋輥斜置的軋鋼機(jī)④軋輥斜置的軋鋼機(jī)：生產(chǎn)無(wú)縫鋼管的穿孔機(jī)、鋼球軋機(jī)等都屬于這一類()；⑤軋輥以特殊形式布置的軋機(jī)：如各機(jī)架軋輥互成90176。，與地面成15176?；蛘?5176。的線材軋機(jī)。它取消了一般線材軋機(jī)的扭轉(zhuǎn)導(dǎo)板，稱為無(wú)扭轉(zhuǎn)線材軋機(jī)。又如軋輥按“Y”型布置的線材軋機(jī)，工作輥既自轉(zhuǎn)又繞支撐輥旋轉(zhuǎn)的行星軋機(jī)等。目前,現(xiàn)代化四輥可逆冷軋機(jī)在圍繞完善控制系統(tǒng)和控制工作輥凸度等方面做了大量研究開發(fā)工作，朝著大卷重、寬幅、高速度、高自動(dòng)化的方向發(fā)展。 四輥可逆冷軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的電氣要求提到四輥可逆冷軋機(jī)的自動(dòng)化系統(tǒng)，不得不首先提到傳動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)閾碛幸粋€(gè)穩(wěn)定、可靠的傳動(dòng)系統(tǒng)，是其成功的前提條件，也是先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。直流電氣傳動(dòng)具有調(diào)速性能好、控制精度高、線路簡(jiǎn)單、控制方便、過(guò)載能力較強(qiáng)、能承受頻繁沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。因此，很長(zhǎng)一段時(shí)間冷軋機(jī)主傳動(dòng)一直被直流調(diào)速系統(tǒng)所占領(lǐng)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)已由先進(jìn)的交流調(diào)速取代了傳統(tǒng)的直流調(diào)速。交流傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，過(guò)載能力大，加速性能好，控制精度高，大大提高了軋機(jī)傳動(dòng)的技術(shù)性能指標(biāo)。近年來(lái)新建軋機(jī)都采用交流傳動(dòng)系統(tǒng)（交交變頻及交直交變頻）。四輥可逆冷軋機(jī)的主傳動(dòng)速度控制是對(duì)軋機(jī)各機(jī)架的主傳動(dòng)速度進(jìn)行控制，以確保帶鋼在軋制過(guò)程中各機(jī)架的速度匹配即秒流量相等，從而確保帶鋼的穩(wěn)定軋制。電氣傳動(dòng)系統(tǒng)作為機(jī)械能與電氣能量的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的需要，同時(shí)又要適應(yīng)電網(wǎng)的要求，實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行和高水平生產(chǎn)。在選擇軋機(jī)傳動(dòng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：①滿足工藝要求 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)滿足軋制工藝所要求的軋制功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、調(diào)速范圍，根據(jù)軋制的最大負(fù)荷確定傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)載能力，同時(shí)要考慮電機(jī)是否可逆運(yùn)轉(zhuǎn)、加速和減速時(shí)間、恒轉(zhuǎn)矩和恒功率運(yùn)行的范圍等。②傳動(dòng)系統(tǒng)的性能指標(biāo) 作為電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)考慮電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)、速度控制精度、轉(zhuǎn)矩或電流控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、速度控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等。③適應(yīng)電網(wǎng)要求 選擇電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中電機(jī)和電力電子變換器的能量變換效率、電力電子變換器注入電網(wǎng)的電流諧波和功率因數(shù)是否滿足電業(yè)部門的規(guī)定和要求，是否需要增加諧波與無(wú)功補(bǔ)償裝置。④自動(dòng)化、信息化要求 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)與軋機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件與軟件接口，其通訊接口應(yīng)適應(yīng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的開放性、標(biāo)準(zhǔn)化和高性能的要求，同時(shí)應(yīng)考慮電氣傳動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)信息的收集、管理、傳遞，具有良好的人機(jī)界面。⑤經(jīng)濟(jì)性 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇應(yīng)考慮投資少、運(yùn)行成本低、裝備與系統(tǒng)的可靠性以及設(shè)備運(yùn)行的維護(hù)和備件供應(yīng)等經(jīng)濟(jì)因素。隨著軋制技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)效率越來(lái)越高，產(chǎn)品質(zhì)量也隨之提高，主傳動(dòng)速度的響應(yīng)和控制精度直接影響到冷軋機(jī)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量控制，是對(duì)帶鋼厚度和張力進(jìn)行精細(xì)控制不可缺少的手段。系統(tǒng)在速度控制方面不僅穩(wěn)速精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，同時(shí)在控制鏈路中采用了雙“S”型積分環(huán)節(jié)，以避免支撐輥之間、支撐輥與工作輥之間以及工作輥與被加工材料之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 本設(shè)計(jì)的意義及工作四輥可逆冷軋機(jī)是用于板帶材生產(chǎn)的主要設(shè)備，鋼材由厚變薄，是由其來(lái)完成的。單機(jī)架四輥冷軋機(jī)分為可逆式與不可逆式兩種，根據(jù)壓下方式又可分為電動(dòng)壓下及液壓壓下兩種。在電氣傳動(dòng)上，采用自動(dòng)厚度控制AGC系統(tǒng)，控制厚度公差；采用自動(dòng)準(zhǔn)確停車系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，使軋制生產(chǎn)自動(dòng)化；采用可控硅供電、全數(shù)字交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)，提高速度和張力的控制精度；輔助動(dòng)作采用可編程控制器（PLC）控制。軋機(jī)作為輥道類負(fù)載，多在鋼鐵冶金行業(yè)，采用交流電動(dòng)機(jī)變頻控制，可提高設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性。采用變頻裝置省去了機(jī)械制動(dòng)閘，由于速度連續(xù)可調(diào)，省去了大量減速機(jī)裝置，同時(shí)改善了生產(chǎn)環(huán)境，消除了噪聲。軋機(jī)主傳動(dòng)要求電氣傳動(dòng)具有很高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和相當(dāng)高的過(guò)載能力，這一領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)一直被直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)所壟斷。但由于直流電動(dòng)機(jī)存在換向問題，造成換向器、電刷等部件的維護(hù)工作量大增，而且直流電動(dòng)機(jī)在提高單機(jī)大容量、提高過(guò)載能力、降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及簡(jiǎn)化維護(hù)方面都受到了很大限制，已經(jīng)不能滿足軋機(jī)向大型化、高速化方向的發(fā)展。為了保證加工精度、操作安全性以及易操作性等，軋機(jī)對(duì)電氣系統(tǒng)提出了如下要求：①軋制速度要有較高的穩(wěn)定裕度，正常軋制時(shí)，軋制速度為30～60m/min可調(diào)，點(diǎn)動(dòng)速度為5m/min，速度精度為靜態(tài)177。1%，軋機(jī)快速啟停車時(shí)間不超過(guò)5秒。②冷軋操作