轧机主传动系统
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1580mm轧机主传动系统扭振研究
《 重技 术》 一
１８ ｍ轧机主传动系统扭振研究 ０ ５ ｍ
马 华 涛 ，卢
（． １一重集团大连设计研究院助理工程师 ，辽宁 大连
辽宁 大连 １６ ０ ） １６ ０
１６ ０ ； ２ 一重集团大连设计研究院工程师 ， １６０ ．
摘要 ：从机械系统动力学 的角度出发 ，对 １ ８ ｍ热连轧机组 的第二机架主传动系统的扭振进行了仿 ５ ０ｍ 真计算。把 主传动系统抽象成集中参数 系统 ，用拉格朗 Ｉ方程建立了扭振的数学模型 ，用 Ｍａ ａ ： １ ｔｂ软件 ｌ 计算 出了系统扭振 的固有频率和主振型，证实该 主传动系统 的动力设计是合理 的。 关键词 ：扭振 ；主传动 系统 ；固有频率 ；主振型
中 图分 类号 ：Ｔ ３ ３７ 文献 标 识码 ：Ｂ 文 章编 号 ： １７ — ３５ （０ ８ ０ —０ ３ ０ Ｇ ３． ６ ３ ３ ５ ２０ ） ６ ０ ０ — ３
Ｓ ｕｄ ｎ Ｔｏ ｓｏ ｌＯｓ ｉｌ ｔｏ ｏ ａ ｎ Ｄｒ ｖ ｓｏ ５ ０ ｌ ｌ ｏ ｌｎｇｍ ｉ ｔ ｙ ｏ ｒ ｉｎａ ｃｌａ ｉ ｎ ｆＭ ｉ ｉ ｅ ｆ１ ８ ｌｒ ｉ ｎｌ ｉ ｌ ｌ
Ｍ ａＨｕ ａ， ＬｕＴａ ｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｖ ｅ ｏ ｅ ｈａ ｉａ ｎｅｉｓ ｔ ｒｉｌ ｅ ｃｉ ｅ ｈ ｉ ｕａ ｅ ａ ｃ ａ ｉｎ ｏ ｏ ｓｏ ａ ｓ ｉｌｔｏ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｉｗ ｆｍ ｃ ｎ ｃ ｌｋｉ ｔｃ ，ｈｅ ａｔｃ ｅｄ ｓ ｒｂ ｓｔ ｅ ｓｍ ｌｔｄ ｃ ｌｕｌｔｏ ｎ ｔｒｉ ｎ ｏ ｃ ｌ ｉｎ ｌ ａ
，
（）忽略轴 承对 系统扭振 的约 束 ； ４ （）不考虑 齿轮 啮合 刚度 和油 膜刚度 ； ５ （）激振力 矩只作 用在惯性 元件 上 。 ６ 根 据该 轧机 的结 构形 式 ，建立 直 串式 力学 模
１８ ｍ轧机主传动系统扭振研究 ０ ５ ｍ
马 华 涛 ，卢
（． １一重集团大连设计研究院助理工程师 ，辽宁 大连
辽宁 大连 １６ ０ ） １６ ０
１６ ０ ； ２ 一重集团大连设计研究院工程师 ， １６０ ．
摘要 ：从机械系统动力学 的角度出发 ，对 １ ８ ｍ热连轧机组 的第二机架主传动系统的扭振进行了仿 ５ ０ｍ 真计算。把 主传动系统抽象成集中参数 系统 ，用拉格朗 Ｉ方程建立了扭振的数学模型 ，用 Ｍａ ａ ： １ ｔｂ软件 ｌ 计算 出了系统扭振 的固有频率和主振型，证实该 主传动系统 的动力设计是合理 的。 关键词 ：扭振 ；主传动 系统 ；固有频率 ；主振型
中 图分 类号 ：Ｔ ３ ３７ 文献 标 识码 ：Ｂ 文 章编 号 ： １７ — ３５ （０ ８ ０ —０ ３ ０ Ｇ ３． ６ ３ ３ ５ ２０ ） ６ ０ ０ — ３
Ｓ ｕｄ ｎ Ｔｏ ｓｏ ｌＯｓ ｉｌ ｔｏ ｏ ａ ｎ Ｄｒ ｖ ｓｏ ５ ０ ｌ ｌ ｏ ｌｎｇｍ ｉ ｔ ｙ ｏ ｒ ｉｎａ ｃｌａ ｉ ｎ ｆＭ ｉ ｉ ｅ ｆ１ ８ ｌｒ ｉ ｎｌ ｉ ｌ ｌ
Ｍ ａＨｕ ａ， ＬｕＴａ ｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｖ ｅ ｏ ｅ ｈａ ｉａ ｎｅｉｓ ｔ ｒｉｌ ｅ ｃｉ ｅ ｈ ｉ ｕａ ｅ ａ ｃ ａ ｉｎ ｏ ｏ ｓｏ ａ ｓ ｉｌｔｏ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｉｗ ｆｍ ｃ ｎ ｃ ｌｋｉ ｔｃ ，ｈｅ ａｔｃ ｅｄ ｓ ｒｂ ｓｔ ｅ ｓｍ ｌｔｄ ｃ ｌｕｌｔｏ ｎ ｔｒｉ ｎ ｏ ｃ ｌ ｉｎ ｌ ａ
，
（）忽略轴 承对 系统扭振 的约 束 ； ４ （）不考虑 齿轮 啮合 刚度 和油 膜刚度 ； ５ （）激振力 矩只作 用在惯性 元件 上 。 ６ 根 据该 轧机 的结 构形 式 ，建立 直 串式 力学 模
大功率轧机主电机电气传动方案的分析与比较
大功率轧机主电机电气传动方案的分析与比较近年来，随着工厂自动化水平的不断提高，大功率轧机的运用越来越广泛。
大功率轧机的电机是主要的驱动部件，电气传动的方案也就成为了大功率轧机的核心技术。
电机的类型、结构形式、参数和连接方式，以及传动系统的组成、特性及调速方案，关系着大功率轧机的运行状态，也影响着大功率轧机的节能性能。
现代大功率轧机中，主电机电气传动方案有常规传动方案及现代传动方案两种，其中，常规传动方案包括电动机与电容器变频传动、恒频传动和变矩器传动，现代传动方案主要包括脉冲控制传动和无功补偿传动。
1、电动机与电容器变频传动电动机与电容器变频传动方案，是一种常见的大功率轧机电气传动方案，由交流电动机、变频控制器及电容器构成。
该方案电容器为三极电容，它能将电动机的电流脉冲分解成三相脉冲，变频控制器能够控制电容器的脉冲数，从而控制电动机的转速，实现转速调节的功能。
优点：该方案具有驱动简单、可靠性高等优点，可以实现快速、精确的转速调节，调速范围可达-25%~+25%；硬件设备成本较低，安装容易，对调速器参数调节灵活；缺点：该方案的缺点是电容器调节电流脉冲分解时，会消耗一定的功率，降低系统效率；由于电容器存在温度变化、年龄老化等因素，可能造成电机不稳定运行；2、恒频传动恒频传动也称为恒频变压器传动，是一种常见的电气传动方案，其结构由电动机、恒频变压器构成。
恒频变压器是一种自动变压器，可以根据负载变化自动调节供电电压，从而达到调节电动机转速的目的，而不损失功率。
优点：该方案调节迅速、容易控制、静态调节精度高等优点，可以有效地切断过载电流；同时，因为不需要复杂的电路，且抗干扰性较好，使得恒频变压器传动方案的可靠性更高，维护成本也更低；缺点：该方案的缺点是调速幅度较小，而且由于恒频变压器的损耗比较大，使得系统效率相对较低；此外，恒频变压器的成本也较高，对用户的投资压力较大；3、变矩器传动变矩器传动也称为变桨传动，是一种常见且经济高效的大功率轧机电气传动方案。
轧机主传动系统动态特性有限元分析
１ 引 言
对轧制产 品数量需求 的增大和对产品质量要 求的提高使轧制设备 向大型化 、 高速化 、 自动化 、 精密化方 向发展 的趋势越来越 明显。在轧钢机生 产过程 中， 由于其特殊 的工艺 ， 如频繁的启动和制 动、 轧件的突然咬人和抛 出， 都会引起 的轧机负荷 的突然变化 ， 从而会引起轧机主传动系统 的扭振 ［ １ １ 且扭振现象可 以分为三类口 Ｉ ： ①由负载变化引起 的扭 振 现 象 ， 包 括 咬 钢 时 的扭 振 、 抛 钢 时 的扭 振 、 双锭轧 制时 的扭 振 、 热带 轧机穿 带时 的扭振 等 。 ②控 制系统引起 的扭振现象 ， 包括 机 电耦 合时的 扭振 等 。③其他情况下 的扭振现象 ， 包括咬钢打 滑时的扭振 、 轧 制 中 打 滑时 的扭 振 、 跳 闸时 扭 振 、 电流 限幅时扭振等。而 由扭振造成接轴上 的最大 扭矩 比正常轧制时的静态扭矩要大得多 ， 严 重时 会超过接轴材料的强度 ， 损坏轧机设备 ， 影响生产 的正常进行 ， 甚 至危及人身安全。此外 ， 当上下轧 辊轧制时速度不一致而导致咬入和轧制过程 中打 滑时 ， 使机械系统受到冲击 ， 并且频繁地作用于系 统， 从而 引起系统 中最薄弱环节 的万 向接轴两端 联 轴器 的破 坏ｐ 】 。
ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｌ １ ． Ａ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｌ ｌ ｉ Ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｔ ｏ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ． Ａ ｌ ｓ ｏ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｌ ｌ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
对轧制产 品数量需求 的增大和对产品质量要 求的提高使轧制设备 向大型化 、 高速化 、 自动化 、 精密化方 向发展 的趋势越来越 明显。在轧钢机生 产过程 中， 由于其特殊 的工艺 ， 如频繁的启动和制 动、 轧件的突然咬人和抛 出， 都会引起 的轧机负荷 的突然变化 ， 从而会引起轧机主传动系统 的扭振 ［ １ １ 且扭振现象可 以分为三类口 Ｉ ： ①由负载变化引起 的扭 振 现 象 ， 包 括 咬 钢 时 的扭 振 、 抛 钢 时 的扭 振 、 双锭轧 制时 的扭 振 、 热带 轧机穿 带时 的扭振 等 。 ②控 制系统引起 的扭振现象 ， 包括 机 电耦 合时的 扭振 等 。③其他情况下 的扭振现象 ， 包括咬钢打 滑时的扭振 、 轧 制 中 打 滑时 的扭 振 、 跳 闸时 扭 振 、 电流 限幅时扭振等。而 由扭振造成接轴上 的最大 扭矩 比正常轧制时的静态扭矩要大得多 ， 严 重时 会超过接轴材料的强度 ， 损坏轧机设备 ， 影响生产 的正常进行 ， 甚 至危及人身安全。此外 ， 当上下轧 辊轧制时速度不一致而导致咬入和轧制过程 中打 滑时 ， 使机械系统受到冲击 ， 并且频繁地作用于系 统， 从而 引起系统 中最薄弱环节 的万 向接轴两端 联 轴器 的破 坏ｐ 】 。
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浅析舞钢4100mm轧机主传动系统的应用模式和结构特点
研究。 １ 主传动 系统供 电 电源的结 构特 点
主传动系统采用 ３ ５ ｋ Ｖ双路供 电， Ａ Ｃ Ｓ ６ ０ ０ ０ 变频调速系统中无熔断器或 断路器保护 ， 主断路 器仅能远程操作 ， 且设有 ２ 套分闸线圈， 其过流保
图ｌ 主变压 器绕组接线示 意图
Ｏ 前 言
舞钢 ４ １ ０ ０ ｍ ｍ双机架宽厚板生产线由西 门
护器需承受冲击电流而不跳闸。 每套主传动装 置 由 ３台变压器供 电， 每 台容 量为 ４ ０ ０ ０ ｋ Ｖ Ａ， ３ ５ ／ ３ １ ５ ０ Ｖ， ３台变压器的原边绕 组采用 串联方式连接 ， 副边绕组分别采用 Ｙ型和 曲边三角型接法。这种连接方式可以实现最优的 相位差， 消除谐波 ， 使系统无需再加装 Ｓ Ｖ Ｃ装 置 即可满足电网的要求 ， 如图 ｌ 所示 。
ｐ ｒ ａ ｃ ｉ ｔ ｃ ｅ ｓａ ｎｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｗｕ ｇ ａ ｎ ｇｔ ｏｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ ｎ ｄｌ ａ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏｍｏ ｔ ｏ ｒ
李群堂
（ 舞阳钢铁有限责任公司 ） 摘 要 对舞钢 ４ １ ０ ０衄 四辊可逆式轧机主传动系统的应用模式及结构特点进行 了分析研究 ， 总结 了舞
钢为 Ａ Ｂ Ｂ中压传动装置配套国产化大型整流变压器及大型同步电机所做 的尝试和取得的应用经验 ， 可供宽 厚 板生产企业在轧机主传动系统改 造 、 设计 、 设备选 型时参考借鉴 。 关键词 轧机 主传动 应用 研究
ｗ ｉ ｔ ｈ ＡＢ Ｂ ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｅ ｇ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ． ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ Ｃ ｎ ａ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｅｓ ｃ ｆ ｏ ｒ ｏ ｈｅ ｔ ｒ ｉｄ ｗ ｅ ｎｄ ａ ｈ ｅ ａ ｙ ｖ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ｓ Ｏ Ｒ ｅ－ ｒ
主传动系统采用 ３ ５ ｋ Ｖ双路供 电， Ａ Ｃ Ｓ ６ ０ ０ ０ 变频调速系统中无熔断器或 断路器保护 ， 主断路 器仅能远程操作 ， 且设有 ２ 套分闸线圈， 其过流保
图ｌ 主变压 器绕组接线示 意图
Ｏ 前 言
舞钢 ４ １ ０ ０ ｍ ｍ双机架宽厚板生产线由西 门
护器需承受冲击电流而不跳闸。 每套主传动装 置 由 ３台变压器供 电， 每 台容 量为 ４ ０ ０ ０ ｋ Ｖ Ａ， ３ ５ ／ ３ １ ５ ０ Ｖ， ３台变压器的原边绕 组采用 串联方式连接 ， 副边绕组分别采用 Ｙ型和 曲边三角型接法。这种连接方式可以实现最优的 相位差， 消除谐波 ， 使系统无需再加装 Ｓ Ｖ Ｃ装 置 即可满足电网的要求 ， 如图 ｌ 所示 。
ｐ ｒ ａ ｃ ｉ ｔ ｃ ｅ ｓａ ｎｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｗｕ ｇ ａ ｎ ｇｔ ｏｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ ｎ ｄｌ ａ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏｍｏ ｔ ｏ ｒ
李群堂
（ 舞阳钢铁有限责任公司 ） 摘 要 对舞钢 ４ １ ０ ０衄 四辊可逆式轧机主传动系统的应用模式及结构特点进行 了分析研究 ， 总结 了舞
钢为 Ａ Ｂ Ｂ中压传动装置配套国产化大型整流变压器及大型同步电机所做 的尝试和取得的应用经验 ， 可供宽 厚 板生产企业在轧机主传动系统改 造 、 设计 、 设备选 型时参考借鉴 。 关键词 轧机 主传动 应用 研究
ｗ ｉ ｔ ｈ ＡＢ Ｂ ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｅ ｇ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ． ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ Ｃ ｎ ａ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｅｓ ｃ ｆ ｏ ｒ ｏ ｈｅ ｔ ｒ ｉｄ ｗ ｅ ｎｄ ａ ｈ ｅ ａ ｙ ｖ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ｓ Ｏ Ｒ ｅ－ ｒ
基于大功率交交变频器的轧机主传动系统
Sl l l C
电子 科学
骥 VA L 翔
基于 大功率交交 变频器 的轧机主传 动系统
雷慧杰1 张艳伟2
1 ( 安阳工学院 河南 安阳 45500 ; 2. 安阳钢铁集团 河南 安阳 455000 0 )
[摘 要」 以改进以往轧机主传动采用直流调速系统性能差为目的，将交交变频矢量控制理论应用于SIM D N D A Y 一全数字交一 交变频主传动系统中，介绍交一 交变频 主电路结构、原理及组成和一些控制电路。应用结果表明，该系统具有良 好的稳定性和静、动态性能。 [关键词」 轧机主传动 交流调 速 交交变频器
度、点 动速度由 E G go7oPL 通过 C
网络送到S M五 一 I 冉 Y D控制器。轧 N
育 辊定位由 撇K 一本身 1 5 N Y 给定实
行 闭环控制 。内环为转车速度 通 过操 作面板O 给 定 ，在 调 I P
试、维护、处理故障时用。所 图2 变频波形图
有速度给定都经过相应的斜率
机主传动投入工业应用。在工业发达国家，新建IO O W O K 以上的轧机主传动 系统，无论是初轧机、中板轧机还是热、冷连轧机，无一例外均采用交流 变频调速【 。在大功率轧钢机主传动领域己出现交流调速传动取代直流传 1〕
பைடு நூலகம்
图1 交一交变频主电路结构图
其电源进线必须隔离，就分别用三个变
压器供 电，所构成的三相变频电路的六
祝 E=， ￡9 ’ s ’
( 1)
其中: 1 ‘ 是定子坐标下的转子电流给定值。 5 E
组桥式电路至少要有不同输出相的两组桥中四个晶闸管同时导通才能构成 回路，形成电流。每相电路有独立的变换器，由6只晶闸管构成正组半桥
RE I ， 是转子控制回路电流给定值。 9 是定子坐标下的转子电流给定值送给转子电流控制回路时的转换
电子 科学
骥 VA L 翔
基于 大功率交交 变频器 的轧机主传 动系统
雷慧杰1 张艳伟2
1 ( 安阳工学院 河南 安阳 45500 ; 2. 安阳钢铁集团 河南 安阳 455000 0 )
[摘 要」 以改进以往轧机主传动采用直流调速系统性能差为目的，将交交变频矢量控制理论应用于SIM D N D A Y 一全数字交一 交变频主传动系统中，介绍交一 交变频 主电路结构、原理及组成和一些控制电路。应用结果表明，该系统具有良 好的稳定性和静、动态性能。 [关键词」 轧机主传动 交流调 速 交交变频器
度、点 动速度由 E G go7oPL 通过 C
网络送到S M五 一 I 冉 Y D控制器。轧 N
育 辊定位由 撇K 一本身 1 5 N Y 给定实
行 闭环控制 。内环为转车速度 通 过操 作面板O 给 定 ，在 调 I P
试、维护、处理故障时用。所 图2 变频波形图
有速度给定都经过相应的斜率
机主传动投入工业应用。在工业发达国家，新建IO O W O K 以上的轧机主传动 系统，无论是初轧机、中板轧机还是热、冷连轧机，无一例外均采用交流 变频调速【 。在大功率轧钢机主传动领域己出现交流调速传动取代直流传 1〕
பைடு நூலகம்
图1 交一交变频主电路结构图
其电源进线必须隔离，就分别用三个变
压器供 电，所构成的三相变频电路的六
祝 E=， ￡9 ’ s ’
( 1)
其中: 1 ‘ 是定子坐标下的转子电流给定值。 5 E
组桥式电路至少要有不同输出相的两组桥中四个晶闸管同时导通才能构成 回路，形成电流。每相电路有独立的变换器，由6只晶闸管构成正组半桥
RE I ， 是转子控制回路电流给定值。 9 是定子坐标下的转子电流给定值送给转子电流控制回路时的转换
轧制成形设备)第6章-1轧机主传动装置组成和与类型
功能
轧机主传动装置的主要功能包括 传递动力、调整轧制速度、控制 轧制压力以及实现轧机的启动、 停止和反转等操作。
发展历程及现状
发展历程
轧机主传动装置经历了从机械传动到液压传动，再到电气传动的发展历程。随着科技的不断进步，轧机主传动装 置的性能不断提高，实现了高效、精准的控制。
现状
目前，大多数轧机主传动装置采用电气传动方式，利用先进的交流或直流调速系统实现高精度、高响应速度的控 制。同时，随着自动化和智能化技术的不断发展，轧机主传动装置的自动化程度不断提高，实现了远程监控和故 障诊断等功能。
轧机主传动装置类型研究
针对不同类型的轧机，我们对其主传动装置进行了分类研究，探讨了各种传动装置的特点 、适用范围和优缺点，为轧机的选型和设计提供了重要参考。
轧机主传动装置性能优化
在深入研究轧机主传动装置的基础上，我们提出了一系列性能优化措施，如提高传动效率 、降低噪音和振动、增强稳定性和可靠性等，为轧机的改进和升级提供了有力支持。
市场需求与应用前景
市场需求
随着全球制造业的快速发展，金属轧制行业对高性能、高效率的轧机主传动装置的需求 不断增长。同时，随着环保意识的提高，市场对低噪音、低能耗、环保型的轧机主传动
装置的需求也在不断增加。
应用前景
未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，轧机主传动装置将面临更多的挑战和机遇。例 如，高强度、高韧性材料的出现将对轧机主传动装置的性能提出更高的要求；而新工艺 的开发和应用将有望降低轧制过程中的能耗和排放，提高生产效率和质量。因此，未来
传动轴将电机的动力传递给轧辊，联 轴器则起到连接和传递扭矩的作用。
减速机构
通过减速机构降低电机输出转速，同 时增大输出扭矩，以满足轧制工艺要 求。
轧机主传动装置的主要功能包括 传递动力、调整轧制速度、控制 轧制压力以及实现轧机的启动、 停止和反转等操作。
发展历程及现状
发展历程
轧机主传动装置经历了从机械传动到液压传动，再到电气传动的发展历程。随着科技的不断进步，轧机主传动装 置的性能不断提高，实现了高效、精准的控制。
现状
目前，大多数轧机主传动装置采用电气传动方式，利用先进的交流或直流调速系统实现高精度、高响应速度的控 制。同时，随着自动化和智能化技术的不断发展，轧机主传动装置的自动化程度不断提高，实现了远程监控和故 障诊断等功能。
轧机主传动装置类型研究
针对不同类型的轧机，我们对其主传动装置进行了分类研究，探讨了各种传动装置的特点 、适用范围和优缺点，为轧机的选型和设计提供了重要参考。
轧机主传动装置性能优化
在深入研究轧机主传动装置的基础上，我们提出了一系列性能优化措施，如提高传动效率 、降低噪音和振动、增强稳定性和可靠性等，为轧机的改进和升级提供了有力支持。
市场需求与应用前景
市场需求
随着全球制造业的快速发展，金属轧制行业对高性能、高效率的轧机主传动装置的需求 不断增长。同时，随着环保意识的提高，市场对低噪音、低能耗、环保型的轧机主传动
装置的需求也在不断增加。
应用前景
未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，轧机主传动装置将面临更多的挑战和机遇。例 如，高强度、高韧性材料的出现将对轧机主传动装置的性能提出更高的要求；而新工艺 的开发和应用将有望降低轧制过程中的能耗和排放，提高生产效率和质量。因此，未来
传动轴将电机的动力传递给轧辊，联 轴器则起到连接和传递扭矩的作用。
减速机构
通过减速机构降低电机输出转速，同 时增大输出扭矩，以满足轧制工艺要 求。
轧机主传动系统扭振仿真分析
１． 辊 （ ２下轧 含支撑辊）
】一 ５
维普资讯
重 工 与 起 重 技 术
ＨＥ ＡＶＹ Ｉ ＮＤＵＳ ｒ ｒ ＵＡＬ ＆ ＨＯＩ Ｔ ＮＧ ｒ ＳＩ ＭＡＣ Ｎ ＨＩ ＥＲＹ
确定。
时 ，则 必 须建 立相 应 的齿 轮一 转 子 系 统扭 振 模型 。 文献 ［给 出 了齿 轮一 转 子 系统 扭 振 的 数 学模 型 ， ５ 但 该 模 型并未 考 虑扭振 计算 时转 动惯 量 及扭 转 刚度 等
合刚度 Ｃ。正常情况下 ， ｒ 斜齿轮对副重合度 都大 于 Ｉ 图 Ｉ中的减速器齿轮副 为 ２ ８ ， ， ． ６ 这说 明在 ９ 齿轮副连续运转过程 中，减速器齿轮副啮合的齿数 有 时是 ３ 有 时是 ２这 样 轮齿 的啮合 刚度也 会 随之 ， ， 发生变化 ， 即齿轮副的啮合刚度为时变刚度。 一般时 变啮 合 刚度 由两 部 分组 成 ， 一部 分是平 均啮 合 刚度 Ｃ； ｒ 另一部分则是 呈余 弦函数变化 ， 幅值为 Ｃ ａ 的变刚度 。即：
入点 线速度 的 水平分 量 Ｒ ｃｓ 之 间差值为 ： ｗ ｏｃ ￣
Ａ ＝ ｏＲ ｃ ｓ Ｖ ｖ－ ｗ ｏｏ ｔ （） ２ 式中： Ｏ ／ 坯 的咬入 角 。 —钢
‘
１电机 ．
图 １ 轧机主传 动系统布置 ２电机联 轴器 ３减速器 ４联接轴输入端 ． ． ．
６分配箱 齿轮 ． ７上主轴输 入端 ． ９上轧辊 （ ． 含支撑辊） １ ． ０下主轴
３ 齿轮时变啮合刚度的确定 － ３
减速器齿 轮和分配箱齿轮在传动过程 中，其啮 合刚度会随时间发生周期性变化，从而引起刚度激 励。 所以在进行轧机主传动系统扭振分析时， 应该考 虑 齿轮啮 合 刚度 的影响 。 据标 准 Ｇ ￣１４６ ２０／ 根 ＢＩ９０ —０ ３ ＇
轧机主传动系统机电振动特性分析及控制措施研究
》ｖ ｙ ｅ ｌ ａ ｚ ｇ ｙａ ｉ ｒｃ ｌ ｌ ｇ ｉ ｓ ｔ ， ｄ ｔａ ｐｏ ｄｄ ｎ ｒａｏ ｒ ｉ ５ ｅ ￣ｆ ａ ｙ ｎ ｎ ｃ ｉ ｉｅ ｏｒｌ ｌ ｙｅ ａ Ｃ ｖ ｅ ｆ ｍ ｔｎ 一 ｒ ｕｉ ｎ ｉ ｄ ｍ ｎｐ ｓｆ ｏｉ ｍ ｌ ｓｍ ｎ ｉ ｎ ｒ ｉ ｉｏ ｉ ｎ ｌ ｐ ｎ ｓ ｖ
张瑞成 陈至坤 王福斌 （ 河北理 工大 学 计算机 与 自动控制学 院 ， 唐山 ０ ３０ ） ６ ０９
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基于键合图和Simulink的轧机主传动系统的建模及应用
中质 量 的轴 盘 系统 ， 以建 立 能 如 实 反映 其 动 力学 特 性 的 力学 模 型 。简 化 模 型 时 将 系统 中质 量 较 大
图２ １２ 冷 轧 机 主 传 动 系统 质 量 弹 簧 模 型 ４０
而 弹 性 较 小 的 部 件 简 化 成 不 计 弹性 的 集 中质 量 ，
械系统 ，无法以统一的方式在计算机上实现机 电系统动力学建模与仿真的问题 。
关键词 ：键合图 ；轧机主传动系统 ；机电耦合 ；建模 ；仿真
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ３ ５ Ｇ ３． 文献 标 识 码 ：Ａ 文 童编 号 ：１ ０ － １４ ２１ ） ２上 ） ０ ４ —０ ９ ０ （ ０ ０ （ － ０４ ４ ０ ３ ２
收稿日期：２ １－１ － １ ０ １ ０ ２ 作者简介：王明恒 （ ９ ０一），男，吉林松原 人，＿程 师，在读 工程硕士 ，主要从事洗选煤机械设备的研发工作 。 １８ 【 ＝
【 ４ 第３ 卷 ４】 ４
第２ 期
２１— ２上 ） ０２ ０ （
务ｌ 勺 化
表 １主传动 系统模型 中各参数值
５ ４ ３ ８ ０ ５
６ ７ ８ ９ ３０ ０ １ ．
１ ５ ３ ０． ０ １ ５ ２． ４ １ Ｏ ２． ４ ６ ７ － ７８ — ８
—
０
于 ｃ
豆
—
— ＝ ）上
，
）
一争
弋
一
Ｎｍ／
ｒｄ ａ Ｃ
５ ６ｃ ７． ９６ ７ ９ ｅ ４． ８６ ｌ２ ＿ ２３ －
基 本连 接 方式 ；在 此基 础上 利 用ｍａｌ ／ｉ ｌ ｋ ｔ ｂＳｍｕｉ Ｉ ａ ｎ
具 箱 以实 现 对 键 合 图模 型 的仿 真 。 采用 本 文 的方 法 使仿 真模 型 更为直 观 。
图２ １２ 冷 轧 机 主 传 动 系统 质 量 弹 簧 模 型 ４０
而 弹 性 较 小 的 部 件 简 化 成 不 计 弹性 的 集 中质 量 ，
械系统 ，无法以统一的方式在计算机上实现机 电系统动力学建模与仿真的问题 。
关键词 ：键合图 ；轧机主传动系统 ；机电耦合 ；建模 ；仿真
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ３ ５ Ｇ ３． 文献 标 识 码 ：Ａ 文 童编 号 ：１ ０ － １４ ２１ ） ２上 ） ０ ４ —０ ９ ０ （ ０ ０ （ － ０４ ４ ０ ３ ２
收稿日期：２ １－１ － １ ０ １ ０ ２ 作者简介：王明恒 （ ９ ０一），男，吉林松原 人，＿程 师，在读 工程硕士 ，主要从事洗选煤机械设备的研发工作 。 １８ 【 ＝
【 ４ 第３ 卷 ４】 ４
第２ 期
２１— ２上 ） ０２ ０ （
务ｌ 勺 化
表 １主传动 系统模型 中各参数值
５ ４ ３ ８ ０ ５
６ ７ ８ ９ ３０ ０ １ ．
１ ５ ３ ０． ０ １ ５ ２． ４ １ Ｏ ２． ４ ６ ７ － ７８ — ８
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５ ６ｃ ７． ９６ ７ ９ ｅ ４． ８６ ｌ２ ＿ ２３ －
基 本连 接 方式 ；在 此基 础上 利 用ｍａｌ ／ｉ ｌ ｋ ｔ ｂＳｍｕｉ Ｉ ａ ｎ
具 箱 以实 现 对 键 合 图模 型 的仿 真 。 采用 本 文 的方 法 使仿 真模 型 更为直 观 。
轧机主传动电气系统的选型
轧机主传动电气系统的选型(总5页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除连轧管机主传动电气系统的选型胡宇（中冶赛迪工程技术股份有限公司重庆钢铁冶金工程技术研究中心，重庆400013）摘要：介绍了连轧管机的传动系统选型要点，包括连轧管机的负载特性；电机，传动装置，以及整流变压器的参数匹配。
并以华菱衡钢无缝钢管厂180无缝管项目为例介绍了轧机主传动系统的构成方案。
关键词：负载，电机，主传动装置，变压器0 前言连轧管机主传动电气系统的选型在轧钢传动系统的选型中具有代表性。
连轧管机是钢管轧钢生产过程的核心机组，而且工况比较复杂，环境也较恶劣。
连轧管机传动系统的好坏直接影响到整个生产，因此对其传动系统的性能要求很高，尤其要求传动系统有很高的静态和动态精度。
连轧管机主传动系统包括变压器、传动装置、电机。
其中，传动装置一般选用国际一流产品，如西门子，ABB等公司的产品。
现在主流连轧管机采用三辊连轧，每个轧辊的单机容量不是很大，但参与轧制的电机数量较多，一般20台以上，因此总投资很大，连轧管机主传动系统占了钢管车间大部分电气投资。
综上所述，对连轧管机主传动系统配置一个合理的选型至关重要，既要有充足的余量以满足轧钢复杂的工况，也要注意容量不能过大否则浪费投资。
以下就华菱衡钢无缝钢管厂180无缝管项目为例，介绍一下主传动系统的构成。
1 系统概述衡阳180无缝管项目采用六机架三辊连轧管机机组，三辊连轧是当今最先进的钢管轧制工艺。
其中，每个机架有三个轧辊，每个轧辊由一台电机传动，电机功率400～600kW；轧辊、电机、变频器等共同组成轧机的主传动系统；另外轧机还有芯棒限动系统、芯棒循环系统、轧机辊缝控制系统等，它们一起组成完整的钢管连轧机组。
下面就对衡阳180连轧管机主传动系统的电气选型情况做一个简要介绍。
2 连轧管机负载特性一般来说，轧钢的负载特性和电机负载特性相吻合，即在某个基速以下是恒转矩，在基速以上负载转矩下降而近似恒功率的特性。
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EGT 整流与逆变器的主要构成： - IEGT 功率单元 （包括IEGT器件，阻容吸收二极 管等） - 冷却配件 - 主回路快熔，接地保护熔断器 - 电流互感器 - 预充电回路 （包括接触器，变压器，晶闸管整流， 保险等） - 冷却水管 - 排气风扇 - 触发电路板 - 操作面板（安装在控制柜上）
实现的功能： 1.全逆变能力 2.在装置容量范围内可控制功率因数（PF） 到1.0 3.高次谐波电流最小化 4.系统不需外部谐波滤波装置和动态无功补 偿（SVC）装置。
整流器的主要技术参数：
额定容量: 8MVA and 10MVA (3400V)
输入电压:
+/-2430VDC AC
输出电压: 最大3400VAC DC
传动设备的调试与维护
“Navigator”是专为TMEIC 系列传动 系统装置的调试维护工具， 它可用于TMD-70 , TMD-50, TMD-10e2 等TMEIC 的传动设备。
基本用户界面
1450mm酸轧联合机组 主传动控制系统
谢谢
输入功率因数：>0.95
能量回馈： 能
电压波动： 在进线母线上+/-10 %波动
频率:
50+/-0.5Hz
冷却方式： 水冷和空冷
逆变器
逆变器是一种把直流电 能转变成交流电的装置。 我们常见的应急电源， 一般是把直流电瓶逆变 成220V交流的。简单来 讲，逆变器就是一种将 直流电转化为交流电的 装置。
4200KW
4200KW
4200KW
电机转速
300/900 r/min
400/1200 r/min
400/1200 r/min
400/1200 r/min
400/1200 r/min
传动类型
TMdrive-70 （Conv+Inv）
TMdrive-70 （Conv+Inv） TMdrive-70 （Conv+Inv）
项目
应用
数量
2101
Mill Stand 1
1
2102
Mill Stand 2
1
2103
Mill Stand 3
1
2104
Mill Stand 4
1
2105
Mill Stand 5
1
Tension
2106
Reel
1
No.1
Tension
2107
Reel
1
No.2
主电机选型
电机功 率
3000KW 4200KW
轧机主传动概述
TMDrive-70传动采用三电平PWM脉 宽调制，全数字矢量控制的整流器和 逆变器构成的传动系统。采用共同直 流母线的控制模式。
轧机主传动电机
主传动电机传动采用直流母线的方式，由 变压器、整流装置给直流母线供电，通过 逆变器给主传动变频调速电机提供驱动。
电机采用异步电机，自带编码器和风机。 风机的操作与电机联锁，由变频器进行控 制。
轧机主传动系统
1 基础自动化系统配 置
2
主传动概述
3
主电机
4
逆变器
5
整流器
6 传动设备的调试
基础自动化系统配置
酸轧机组轧机部分的整个自动化系统由交流传动 （传动系统采用TMIEC的全数字交流变频调速装 置）、远程I/O站、高性能工艺控制器（Siemens 公司的TDC）及PLC可编程系统组成。 交流传动装置和远程I/O站与PLC之间采用 Profibus-DP网通讯。过程计算机系统和TDC与PLC 之间采用以太网通讯。
本传动系统使用的是PWM控制的三电平带 IEGT逆变器。 实现功能： 1.输出电压的正弦化从而减少电机侧高 次谐波，减小转矩波动 2.很低的电机转矩脉动 3.较高输出电压减少电缆成本的功能。
逆变器的主要技术参数： 额定容量: 8MVA and 10MVA (3400V) 输入电压: +/-2430VDC 输出电压: 最大3400VAC 控制模式:自动速度控制(ASPR) 自动电流控 制 (ACR) 速度反馈传感器: 速度编码器 冷却方式：水冷和空冷
2000KW
285/1060 r/min
TMdrive-70
（Conv+Inv）
2000KW
285/1060 r/min
传动配置
1x 10MVA(Conv) 2x 8MVA(Inv)
1x 10MVA(Conv) 1x 8MVA(Inv)
1x 10MVA(Conv) 1x 8MVA(Inv)
1x 10MVA(Conv) 3x 8MVA(Inv)
整流器
整流器是一个整流装置， 简单的说就是将交流（AC） 转化为直流（DC）的装置。 它有两个主要功能：第一， 将交流电（AC）变成直流 电(DC)，经滤波后供给负 载，或者供给逆变器；第 二，给蓄电池提供充电电 压。因此，它同时又起到 一个充电器的作用。
本传动系统使用的是三电平PWM IEGT 整流器。
实现的功能： 1.全逆变能力 2.在装置容量范围内可控制功率因数（PF） 到1.0 3.高次谐波电流最小化 4.系统不需外部谐波滤波装置和动态无功补 偿（SVC）装置。
整流器的主要技术参数：
额定容量: 8MVA and 10MVA (3400V)
输入电压:
+/-2430VDC AC
输出电压: 最大3400VAC DC
传动设备的调试与维护
“Navigator”是专为TMEIC 系列传动 系统装置的调试维护工具， 它可用于TMD-70 , TMD-50, TMD-10e2 等TMEIC 的传动设备。
基本用户界面
1450mm酸轧联合机组 主传动控制系统
谢谢
输入功率因数：>0.95
能量回馈： 能
电压波动： 在进线母线上+/-10 %波动
频率:
50+/-0.5Hz
冷却方式： 水冷和空冷
逆变器
逆变器是一种把直流电 能转变成交流电的装置。 我们常见的应急电源， 一般是把直流电瓶逆变 成220V交流的。简单来 讲，逆变器就是一种将 直流电转化为交流电的 装置。
4200KW
4200KW
4200KW
电机转速
300/900 r/min
400/1200 r/min
400/1200 r/min
400/1200 r/min
400/1200 r/min
传动类型
TMdrive-70 （Conv+Inv）
TMdrive-70 （Conv+Inv） TMdrive-70 （Conv+Inv）
项目
应用
数量
2101
Mill Stand 1
1
2102
Mill Stand 2
1
2103
Mill Stand 3
1
2104
Mill Stand 4
1
2105
Mill Stand 5
1
Tension
2106
Reel
1
No.1
Tension
2107
Reel
1
No.2
主电机选型
电机功 率
3000KW 4200KW
轧机主传动概述
TMDrive-70传动采用三电平PWM脉 宽调制，全数字矢量控制的整流器和 逆变器构成的传动系统。采用共同直 流母线的控制模式。
轧机主传动电机
主传动电机传动采用直流母线的方式，由 变压器、整流装置给直流母线供电，通过 逆变器给主传动变频调速电机提供驱动。
电机采用异步电机，自带编码器和风机。 风机的操作与电机联锁，由变频器进行控 制。
轧机主传动系统
1 基础自动化系统配 置
2
主传动概述
3
主电机
4
逆变器
5
整流器
6 传动设备的调试
基础自动化系统配置
酸轧机组轧机部分的整个自动化系统由交流传动 （传动系统采用TMIEC的全数字交流变频调速装 置）、远程I/O站、高性能工艺控制器（Siemens 公司的TDC）及PLC可编程系统组成。 交流传动装置和远程I/O站与PLC之间采用 Profibus-DP网通讯。过程计算机系统和TDC与PLC 之间采用以太网通讯。
本传动系统使用的是PWM控制的三电平带 IEGT逆变器。 实现功能： 1.输出电压的正弦化从而减少电机侧高 次谐波，减小转矩波动 2.很低的电机转矩脉动 3.较高输出电压减少电缆成本的功能。
逆变器的主要技术参数： 额定容量: 8MVA and 10MVA (3400V) 输入电压: +/-2430VDC 输出电压: 最大3400VAC 控制模式:自动速度控制(ASPR) 自动电流控 制 (ACR) 速度反馈传感器: 速度编码器 冷却方式：水冷和空冷
2000KW
285/1060 r/min
TMdrive-70
（Conv+Inv）
2000KW
285/1060 r/min
传动配置
1x 10MVA(Conv) 2x 8MVA(Inv)
1x 10MVA(Conv) 1x 8MVA(Inv)
1x 10MVA(Conv) 1x 8MVA(Inv)
1x 10MVA(Conv) 3x 8MVA(Inv)
整流器
整流器是一个整流装置， 简单的说就是将交流（AC） 转化为直流（DC）的装置。 它有两个主要功能：第一， 将交流电（AC）变成直流 电(DC)，经滤波后供给负 载，或者供给逆变器；第 二，给蓄电池提供充电电 压。因此，它同时又起到 一个充电器的作用。
本传动系统使用的是三电平PWM IEGT 整流器。