страница 1 | страница 2 страница 3 страница 4 | страница 5 | страница 6
Разработка имитационной модели электроприводов чистовой группы стана 1700 ЛПЦ-1 АО «Миттал Стил Темиртау» с учетом параметров сети электроснабжения
Непрерывный стан 1700 ЛПЦ-1, представляющий собой сложный комплекс механизмов, различных по назначению и режимам работы, характеризуется большими скоростями прокатки и высокой производительностью. Благодаря высокой скорости прокатки температура металла не успевает сильно понизиться и прокатка происходит при высокой средней температуре, что обеспечивает высокое качество проката и повышение срока службы рабочих валков.
В чистовой группе клетей стана прокатка осуществляется одновременно во всех клетях этой группы и металл проходит в одном направлении при одновременном обжатии его в каждой рабочей клети.
Технологический процесс прокатки на стане 1700 сопровождается значительным уровнем потребления электрической энергии и составляет 90 % общего электропотребления двухтрансформаторной подcтанции 110/10 кВ ГПП1А с мощностью трансформаторов 63 МВА.
Использование в качестве источников питания двигателей постоянного тока главных приводов клетей стана мощных тиристорных преобразовательных агрегатов существенно влияет на характер режимов работы системы электроснабжения и качество электроэнергии на шинах подстанции ЛПЦ-1.
Режимы работы тиристорных преобразователей главных преобразователей главных приводов стана 1700 характеризуются резко-переменным потреблением электрической энергии, генерированием в электрическую сеть высших гармонических колебаний, что соответственно вызывает отклонение, колебание напряжения сети, искажение формы кривой напряжения, что подтверждается данными проведенных экспериментов.
При прокатке энергоемких профилей просадки напряжения на подстанции 10 кВ превышают предельно допустимые значения ГОСТа. В результате срабатывания защит от посадок напряжения тиристорных преобразователей Simoreg фирмы Siemens происходит аварийное отключение приводов.
За период с апреля по август 2005 г. по вышеуказанной причине потери по времени составили 39,4 часа, по выпуску проката — 22136 тонн.
Было проведено более десяти экспериментов по исследованию сети электроснабжения подстанции №6, от которой осуществляется питание главных приводов стана 1700 ЛПЦ-1. В ходе экспериментов с помощью измерительных устройств «Ресурс-UF» и «ТОРАS» были определены основные показатели качества электрической энергии и построены регистрограммы провалов напряжения при прокатке. Проведенный анализ экспериментов показал, что средние провалы напряжения превышают предельно допустимые значения ГОСТа на 10 %. Одна из регистрограмм приведена на рис. 1.
Рис. 1. Регистрограмма напряжения на шинах питающей подстанции № 6 во время прокатки
Как видно из регистрограммы, провалы напряжения наблюдаются постоянно в течение всего процесса прокатки. При входе металла в валки происходит ударное приложение нагрузки, вызывающее провал напряжения, при этом на регистрограмме четко прослеживаются ударный наброс и сброс нагрузки.
В связи со сложностью снятия отдельных параметров электроприводов и проведения экспериментов на реальном стане разработана математическая имитационная модель электропривода клети чистовой группы стана 1700 ЛПЦ-1 АО «Миттал Стил».
Для построения модели составлена схема замещения электродвигателя постоянного тока при общепринятых допущениях (не учитываются реакция якоря и вихревые токи). Цепи возбуждения не учитываются, так как используется двигатель постоянного тока с независимым возбуждением и управление по цепи возбуждения отсутствует.
Схема замещения якорной цепи электродвигателя приведена на рис. 2.
Рис. 2. Схема замещения якорной цепи электродвигателя постоянного тока
Уравнение, соответствующее схеме замещения, имеет вид:
где U — напряжение питающей сети;
Rmp — активное сопротивление силового трансформатора;
Rя — активное сопротивление якорной цепи двигателя;
Lmp — индуктивное сопротивление силового трансформатора;
Lя — индуктивное сопротивление якорной цепи двигателя;
ω — угловая скорость двигателя;
c — коэффициент ЭДС при Ф=const;
cФω — ЭДС двигателя;
I — ток якорной цепи.
Согласно приведенному уравнению разработана имитационная модель электропривода клети, включающая двухконтурную систему автоматического регулирования, которая построена по принципу подчиненного регулирования. Внутренний (подчиненный) контур — это контур тока, внешний — скорости. Структура и параметры модели соответствуют электроприводу и параметрам клети №6 чистовой группы стана 1700 ЛПЦ-1. Данная модель реализована в программном имитационном комплексе Simulink.
Структурная схема модели, учитывающая совместную работу привода клети и силового трансформатора, представлена на рис. 3. По результатам моделирования были получены графики переходных процессов, представленные на рис. 4. На рис. 5 представлен график переходного процесса провала напряжения сети.
На имитационных моделях было проведено более десяти экспериментов с целью изучения качества переходных процессов при набросе нагрузки.
Рис. 3. Структурная схема модели с учетом питающей сети
Рис. 4. Графики переходных процессов модели, учитывающей питающую сеть
Рис. 5. График переходного процесса провала напряжения сети (на силовом трансформаторе)
По результатам обработки данных реальных и имитационных экспериментов расхождение между величинами провалов напряжения, полученными в реальной сети и на имитационной модели, составляет не более 5 %. Это говорит об адекватности представленной имитационной модели.
Таким образом, переходные процессы, представленные на рис. 4, с достаточной степенью точности отражают реальные процессы, происходящие в электроприводах клетей чистовой группы стана 1700 ЛПЦ-1.
Характер переходных процессов свидетельствует об изменении качества переходных процессов при набросе мощности в результате приложения ударной нагрузки. При этом очевидно влияние силового трансформатора как элемента питающей сети.
Из анализа графика, представленного на рис. 4, видно, что при набросе нагрузки, возникающей при входе металла в клеть, с учетом влияния питающей сети, происходит увеличение времени динамического провала скорости, при этом характер переходного процесса затягивается, что приводит к ухудшению качества прокатки.
В связи с адекватностью модели предполагается использование ее в дальнейших исследованиях, связанных с совершенствованием электропривода клетей чистовой группы стана 1700 ЛПЦ-1 АО «Миттал Стил Темиртау».
|