楊為民，許命壽

(1.洛陽正揚冶金技術股份有限公司，河南 洛陽 471003；洛陽有色金屬加工設計研究院，河南 洛陽 471039)

1 系統(tǒng)偏差帶的定義

從事有色金屬加工設備(熱軋機、冷軋機、鋁箔軋機等)及其電控系統(tǒng)的設計，都會遇到直流調速電氣傳動系統(tǒng)控制精度-偏差帶的問題。直流調速電氣傳動系統(tǒng)偏差帶有三種定義。

(1)穩(wěn)態(tài)調速精度

穩(wěn)態(tài)調速精度是轉速給定值n*與實際值n之差Δn的相對值(%)，其基值為轉速給定值n*：

(2)另一種穩(wěn)態(tài)調速精度

穩(wěn)態(tài)調速精度是轉速給定值n*與實際值n之差Δn的相對值(%)，其基值為電動機額定轉速nN。在計算Δn時，要考慮供電電網電壓變化、負載轉矩變化和環(huán)境溫度變化三大因素：

(3)偏差帶

對偏差帶，在GB/T12668.1-2002/IEC61800-1：1991 《調速電氣傳動系統(tǒng)第1部分：一般要求低壓直流調速電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定》(下文簡稱《規(guī)定》)中有定義與描述。天津電氣傳動設計研究所編著的《電氣傳動自動化技術手冊》摘錄并轉載了該《規(guī)定》。

由《規(guī)定》的定義與舉例可知，偏差帶是指由于使用條件或工作條件在其規(guī)定范圍內變化，直接受控變量在穩(wěn)態(tài)條件時的總偏移，控制精度被定義為允許偏差帶，偏差帶是相對于最大值或最大理想值以±%來度量的。

2 實際用例

低壓直流調速電氣傳動系統(tǒng)的工作偏差帶和使用偏差帶，是合約雙方根據生產機械如冷軋機、鋁箔軋機等的產品質量要求所確認的品質指標，用來評價或考核電氣傳動控制系統(tǒng)的品質。該指標可控，通過生產設備設計與制造者選擇適宜的硬件或軟件配置來實現(xiàn)，也需經過現(xiàn)場調試達到機械與電氣設備相互磨合與穩(wěn)定運行而實現(xiàn)。如果在合同中未規(guī)定或規(guī)定不完善或規(guī)定有不實之處，應通過協(xié)商規(guī)定新的偏差帶，建議在軋機技術附件中采用偏差帶定義。

(1)實例1

某Φ440/Φ1250mm×1800mm冷軋機參數：

主傳動電動機：Z900-400-4，2000kW，660V，3250A，400/900rpm，2臺；

開卷/卷取機電動機：Z4-450-42，453kW，400V，1251A， 360/1350rpm，2/3臺；

開卷/卷取機張力：2.5～140kN/1.6～140kN。

傳動系統(tǒng)偏差帶(未規(guī)定工作偏差帶和使用偏差帶使，認為是總的偏差帶)：

速度偏差帶： ±(0.1%～0.2%) (穩(wěn)態(tài)時)

± 0.5% (加減速時)

張力偏差帶：±1%額定張力(穩(wěn)態(tài)時)

±3%額定張力(加減速時)

偏差帶是相對于最大理想值以±%來度量。對于2.25(900/400)︰1的弱磁系統(tǒng)和速度偏差帶±0.2%的測速反饋系統(tǒng)，其速度偏差帶計算結果如下：

900 r/min 最大理想值

±1.8 r/min 偏差

90 r/min 最大值值1/10

±1.8 r/min 偏差

400 r/min 基本轉速

±1.8 r/min 偏差

其張力偏差帶計算結果如下：

140 kN 最大理想值(即額定值)

±1.4 kN 偏差

加減速時，其速度偏差帶計算結果如下：

900 r /min 最大理想值

±4.5 r/min 偏差

加減速時，其張力偏差帶計算結果如下：

140 kN 最大理想值(即額定值)

±4.2 kN 偏差

(2)實例2

某Φ260/Φ700mm×1730mm鋁箔精軋機參數：

開卷機電動機：Z4-315-21，143kW，400V，413A，450/1600rpm，1臺；

Z4-250-41，67kW，400V，201A，450/1600rpm，1臺；

開卷機最大張力：10kN；

主傳動電動機：Z4-450-21，600kW，690V，930A， 630/1500rpm，1臺，

卷取機電動機：Z4-315-21，143kW，400V，413A，450/1600rpm，1臺；

Z4-250-41，67kW，400V，201A，450/1600rpm，1臺；

卷取機最大張力：8.0kN。

傳動系統(tǒng)偏差帶(未規(guī)定工作偏差帶和使用偏差帶，認為是總的偏差帶)：

速度偏差帶： ±0.1% (額定值的)①(穩(wěn)態(tài)時)

±0.4% (額定值的)①(加減速時)

張力偏差帶：

開卷/卷取機張力偏差帶：

± 1%額定張力 (穩(wěn)態(tài)時)

± 3%額定張力 (加減速時)

對于2.38︰1的弱磁系統(tǒng)和速度精度±0.1%測速反饋系統(tǒng)，其速度偏差帶計算結果如下：

1500 r/min 最大理想值

±1.5 r/min 偏差

150 r/min 最大值值1/10

±1.5 r/min 偏差

630 r/min 基本轉速

±1.5 r/min 偏差

加減速時其速度偏差帶計算結果如下：

1500 r/min 最大理想值

±6.0 r/min 偏差

150 r/min 最大值值1/10

±6.0 r/min 偏差

630 r /min 基本轉速

±6.0 r/min 偏差

開卷機張力偏差帶計算結果如下：

10.0 kN 最大理想值

±0.1 kN 偏差

卷取機張力偏差帶計算結果如下：

8.0 kN 最大理想值

± 0.08 kN 偏差

加減速時開卷機張力偏差帶計算結果如下：

10.0 kN 最大理想值

±0.3 kN 偏差

加減速時開卷機張力偏差帶計算結果如下：

8.0 kN 最大理想值

±0.24 kN 偏差

3 總結

根據以上計算和其它指標可驗收軋機。檢測速度和張力偏差帶的方法各用戶不盡相同，歸納為以下幾個步驟：一是空載(將電機與機械的聯(lián)軸器或齒輪箱脫開)檢測速度偏差帶；二也是空載(但電機與機械的聯(lián)軸器或齒輪箱聯(lián)接)并零輥縫或設置小輥縫時檢測速度偏差帶。以上兩步檢測結果其速度偏差均在規(guī)定值之內時則應判定該直流調速電氣傳動系統(tǒng)速度偏差帶是合格的；三是帶負荷試車檢測，以冷軋機為例，按雙方約定準備負荷試車用料如10卷，每卷依次軋到最后或后兩道次②時，檢測速度和張力偏差帶。

檢測結果以及厚度和板型偏差均達到目標值并檢測到多個卷的速度和張力偏差帶在規(guī)定值范圍內時，認定為合格。這是由于軋機直流調速電氣傳動系統(tǒng)屬三階閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的調節(jié)時間為，從給定作用開始到被調量與給定量之間的偏差或超調量<2%所需時間；《規(guī)定》中調節(jié)時間定義為實際值進入偏差帶±δ%且不再超出該偏差帶的時間；此后軋機即進入穩(wěn)態(tài)運行。由于軋機開始軋制其輸出量即受到干擾，如該系統(tǒng)在單位階躍擾動作用下其輸出量在正、負之間振蕩三次才平穩(wěn)且其超調量還相當大。軋機軋制工況特點就是這種干擾接二連三且多個干擾重疊或交錯在一起，導致速度或張力值超調，使軋機在某些軋制道次中難以或不能進入穩(wěn)態(tài)運行。隨著軋制道次的增加，厚度和板型的逐步改善漸趨目標值。這種超調以冷軋機為最大，如果鋁箔精軋機殘存較大超調量時，除關注來料等常規(guī)問題之外還應特別關注軋輥表面及其熱凸度等。同樣在鋁箔軋機上，選定檢測的60%及以上道次的速度和張力偏差帶在規(guī)定值范圍內時，可認定為該鋁箔軋機品質指標合格。

檢測計算速度和張力偏差帶時應注意：(1)采樣周期要比軋機控制系統(tǒng)采樣周期長一些；(2)在計算偏差帶時其基值為速度或張力最大值；(3)軋機控制性能指標不可能在任一軋制道次上都能達到；(4)軋機已進入熱穩(wěn)定運行狀態(tài)且來料規(guī)格符合規(guī)定要素時進行這項檢測最為適宜，因為進行這項檢測需要安裝專門的測量設備及運算軟件如ibaAnalyzer等。

注： ①本軋機技術附件規(guī)定為額定值，應為最大值或最大理想值，故本例中取最大值；

②或雙方約定在任一卷的任一道次中選足夠數量的道次如選20道次中14道次的偏差帶在規(guī)定值范圍內等。