變頻調(diào)速技術(shù)在高爐主卷?yè)P(yáng)機(jī)上的廣泛應(yīng)用

　　對(duì)于交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，通常有變極調(diào)速、變頻調(diào)速 、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。在變頻設(shè)備制造尚未成熟與推廣前．三相繞線式異步機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速大多采用轉(zhuǎn)子回路外接電阻．通過(guò)改變轉(zhuǎn)差率來(lái)調(diào)速。所在廠的新鋼 1# 、 2# 、 3# 、 4# 高 i 爐上料主卷?yè)P(yáng)機(jī)，就是采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。這種調(diào)速方式有以下缺點(diǎn)：首先。啟動(dòng)電流大。對(duì)于上料卷?yè)P(yáng) YZR355RL1 — 10 110kV 電機(jī)．電流為 550A 。因啟動(dòng)電流大，造成電氣設(shè)備加速老化。故障增多，維修費(fèi)用增加。

　　啟動(dòng)電流沖擊還造成減速機(jī)高速擋齒輪磨損加速．機(jī)械接手并帽松動(dòng)，電機(jī)軸絲口磨毛，料車(chē)剎不住車(chē)，造成料車(chē)翻車(chē)事故。高爐常被迫休風(fēng)檢修。其次．調(diào)速比低，調(diào)速范圍窄。其三。制動(dòng)電阻消耗大量電能，轉(zhuǎn)子電流通過(guò)調(diào)速電阻消耗電能高達(dá) 12 萬(wàn) kWh ／年。高爐上料主卷?yè)P(yáng)實(shí)際上要求調(diào)速范圍要寬．當(dāng)料車(chē)快到爐頂時(shí)，要求料車(chē)慢行，進(jìn)入副軌時(shí)電機(jī)運(yùn)行在再生發(fā)電制動(dòng)．使料車(chē)順利傾料。由于料車(chē)在接近副軌時(shí)，處于高速運(yùn)行狀態(tài)，在運(yùn)行至副軌時(shí)，由于慣性極易造成掉道、掛車(chē)。

　　隨著變頻器技術(shù)成熟．通過(guò)調(diào)速方案的比較．我廠四座 300m3 高爐采用富士公司 FRENIC 5000G 9S160kW 型變頻器作主卷?yè)P(yáng)電機(jī)的調(diào)速控制單元。經(jīng)過(guò)近 8 年應(yīng)用．總結(jié)變頻器應(yīng)用于上料卷?yè)P(yáng)上具有以下優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)沖擊少、調(diào)速范圍寬、停車(chē)準(zhǔn)確、省電、完全能滿(mǎn)足工藝要求。 8 年的使用．從未出現(xiàn)變頻器本身故障。

　　更有突出的表現(xiàn)： 3# 、 4# 高爐為了提高上料速度，高爐主卷?yè)P(yáng)電機(jī)最高位運(yùn)行頻率已達(dá) 58Hz 。由于電機(jī)提速而滿(mǎn)足了生鐵高爐高產(chǎn)量的要求。

　　一、系統(tǒng)構(gòu)成基本電路框圖 。

　　繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路在碳刷架處將轉(zhuǎn)子三相短接。 N 、 P 接制動(dòng)單元。 1Z 、 1F 來(lái)自 PLC 輸出點(diǎn)?？刂齐妱?dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。 23CA 、 24CA 正反轉(zhuǎn)打車(chē)。 X1 、 X2 、 X3 處接多步減速控制。由 PLC 和主令開(kāi)關(guān)共同控制。制動(dòng)單元作用為吸收電動(dòng)機(jī)減速反饋電壓，以防變頻器過(guò)壓。多步速度排列組合見(jiàn)附表。

　　二、參數(shù)設(shè)定參數(shù)設(shè)定對(duì)變頻器穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。有些參數(shù)要根據(jù)工藝要求反復(fù)調(diào)整，達(dá)到運(yùn)行穩(wěn)定，保護(hù)可靠。

　　G9S 變頻器通過(guò)入機(jī)對(duì)話面板鍵盤(pán)設(shè)定參數(shù)。操作方法設(shè)定由 FWD 或 REV 端子命令信號(hào)操作。最高頻率設(shè)定 58Hz（ 已提速 160%） 。基本頻率設(shè)定工頻 50Hz 。加速時(shí)間設(shè)定 7s 。減速時(shí)間由 X1 、 X2 、 X3 組成多步減速，由 58Hz 減到 30Hz 維持 3s ．再減速到 15Hz 。由 15Hz 低速運(yùn)行到爐頂受料斗邊副軌。頻率限制上限 58Hz ．下限 0Hz 。電機(jī)極數(shù)設(shè)定 10 極，額定電壓 380V 。

　　三、調(diào)速過(guò)程分析異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n= 60f 1（1-s） ／ P ．式中 P 為電機(jī)極對(duì)數(shù)。 n 正比于供電頻率 f1 ．若平滑地改變 f1 ．則可平滑地調(diào)節(jié) n 。為保證電機(jī)在頻率變化時(shí)有過(guò)載能力．選定用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。要求：定子電壓／定子頻率 = 常數(shù)。其機(jī)械特性曲線如圖 2 所示。變頻器控制的電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的料車(chē)的負(fù)載曲線如圖 3 。通過(guò)調(diào)整變頻器加減速時(shí)間，以滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載要求 。

　　對(duì)電動(dòng)機(jī)按梯形圖進(jìn)行控制。開(kāi)始時(shí)料車(chē)在 5 秒鐘之內(nèi)加速達(dá)到最高頻率 58Hz 。以 58Hz 穩(wěn)定運(yùn)行 34 秒．已接近爐頂，需要下降轉(zhuǎn)速。我們?cè)O(shè)定 58Hz 在 2 秒內(nèi)減到 30Hz ．后維持運(yùn)行 3 秒．再減速至 15Hz ．又維持運(yùn)行 7 秒到副軌．受主令控制到位停車(chē)。

　　四、存在問(wèn)題及解決辦法變頻器安裝使用初期遇到了以下幾個(gè)問(wèn)題：首先是料車(chē)一啟動(dòng)．抱閘也同時(shí)打開(kāi)．由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩小于負(fù)載所需轉(zhuǎn)矩．造成料車(chē)下滑．另一部料車(chē)往上沖，掉道掛車(chē)。這種異?，F(xiàn)象與料車(chē)?yán)呢?fù)荷種類(lèi)有關(guān)，不是經(jīng)常出現(xiàn)。但在拉廢鐵時(shí)易出現(xiàn)。采取反轉(zhuǎn)矩調(diào)大加以解決。其次，在減速時(shí)出現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。原因?yàn)闇p速階段反饋電能使系統(tǒng)過(guò)壓．采取提高制動(dòng)電壓吸收值辦法解決。三是液壓抱閘打開(kāi)和變頻器開(kāi)通受 PLC 兩對(duì)點(diǎn)分別控制，出現(xiàn)變頻器未開(kāi)通。而抱閘已打開(kāi)現(xiàn)象。后采取 PLC 控制變頻器，變頻器控制液壓抱閘的方式，解決了這個(gè)問(wèn)題。

　　五、結(jié)束語(yǔ)新鋼 1# 、 2# 、 3# 、 4# 高爐主卷?yè)P(yáng)機(jī)由電阻調(diào)速改為變頻調(diào)速，能完全滿(mǎn)足煉鐵生產(chǎn)工藝要求。運(yùn)行穩(wěn)定．維修量少，節(jié)能降耗．取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)測(cè)算僅減少掉道翻車(chē)產(chǎn)生效益年達(dá) 260 萬(wàn)元．一年節(jié)約維修費(fèi) 10 萬(wàn)元．一年節(jié)約電費(fèi) 9 萬(wàn)元．直接經(jīng)濟(jì)效益 279 萬(wàn)元。這樣一年即可收回全部投資．且有盈余。

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