水泥行業(yè)中變頻器應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

O 前言
　　交流變頻調(diào)速技術(shù)是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來的一種新型電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速器(以下簡稱變頻器)用于交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速具有調(diào)速范圍大、機(jī)械特性硬、精度高和運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此在水泥行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，特別是在風(fēng)機(jī)水泵的調(diào)整節(jié)能運(yùn)行和軟啟動(dòng)方面的作用就更加明顯。廣東南華水泥有限公司(以下簡稱我公司)從1992年引進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)，先后對選粉機(jī)、圓盤給料機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行了一系列的技術(shù)改造，收到了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。根據(jù)我廠這幾年變頻器使用及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，就如何有效地使用好變頻器，介紹幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。
1 使用環(huán)境 ．
　　每一種變頻器都有其要求的運(yùn)行環(huán)境，只有在規(guī)定的環(huán)境下才能可靠地工作，因此，若環(huán)境條件中有不滿足的，則要采取相應(yīng)的措施，力爭使整個(gè)運(yùn)行環(huán)境符合變頻器的安裝要求。
　　例如，我公司熟料廠窯尾排風(fēng)機(jī)及冷卻機(jī)風(fēng)機(jī)電機(jī)使用的富士FRENIC5000G7／P7系列變頻器，其使用環(huán)境要求為：①環(huán)境溫度一1 0～50℃；②相對濕度20％～90％，且不存在由于溫度銳變引起凝結(jié)水結(jié)冰現(xiàn)象；③不受陽光直曬，無腐蝕性氣體，易燃性氣體或水蒸氣空氣中所含的灰塵和油性灰塵量??；④海拔低于1 000m；⑤振動(dòng)小于O．5g。 ‘
　　在使用該變頻器時(shí)，我們逐條比較，采取一系列措施使環(huán)境條件能夠滿足其使用要求。例如我廠大氣中含塵量大、環(huán)境溫度高，我們通過增加空調(diào)并給變頻器“吹塵"的措施來滿足變頻器使用要求，保證使用時(shí)的可靠性和延長其使用壽命。
2 容量的選擇
　　由手變頻器的開關(guān)器件是大功率的晶體管，其過流能力比晶閘管小，所以其容量選擇正確與否直接與其使用安全有關(guān)。
2．1 與電動(dòng)機(jī)的功率和負(fù)載相匹配
　　相同容量的變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的能力因電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載性質(zhì)的不同而不同，相同功率的電動(dòng)機(jī)，因負(fù)載性質(zhì)不同所需的變頻器的容量也不相同。其中平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載(風(fēng)機(jī))所需的變頻器的容量較恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的低。通常情況下變頻器已直接地給出了適合驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定功率或其視在功率，在水泥行業(yè)對于風(fēng)機(jī)、水泵這類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，可按電動(dòng)機(jī)功率來選擇相應(yīng)的變頻器。而在下列情況下還必須增大變頻器的容量：①電動(dòng)機(jī)短時(shí)間起動(dòng)機(jī)械慣量較大的負(fù)載；②要求電動(dòng)機(jī)頻繁進(jìn)行加、減速；③在希望的加減速時(shí)間內(nèi)，電機(jī)最大電流大于變頻器的過載容量(當(dāng)l min內(nèi)達(dá)1．5倍額定電流時(shí))。上述情況下不能簡單地按電動(dòng)機(jī)功率來選配變頻器。
2．2 輕載的電動(dòng)機(jī)不可隨意配小容量變頻器
　　電動(dòng)機(jī)大馬拉小車，功率輸出不足，電動(dòng)機(jī)雖然允許配接比電動(dòng)機(jī)標(biāo)稱功率略小的變頻器，但是電動(dòng)機(jī)的容量越大，其電感越小，由諧波引起的脈動(dòng)電流分量將增大。所以當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷較小希望采用容量小一點(diǎn)的變頻器時(shí)，一方面要考慮到大容量電動(dòng)機(jī)的空載電流較大，一旦加載后總的負(fù)荷電流是否超過變頻器的額定電流，另一方面就是必須注意到上述脈動(dòng)電流將會(huì)增大的情況。
3 變頻器Vif圖形的正確選定
　　對于50Hz，380V的交流異步電動(dòng)機(jī)，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中應(yīng)按實(shí)際需要和電動(dòng)機(jī)允許的工作范圍去選擇合適的Vif圖形。在水泥行業(yè)，變頻器主要用于風(fēng)機(jī)的調(diào)速，因此，選擇Vif圖形時(shí)，通常應(yīng)滿足在額定電壓在380V時(shí)，輸出頻率和最大輸出頻率均為50Hz這一條件。我公司風(fēng)機(jī)調(diào)速用變頻器Vif圖形的選定就根據(jù)上述原則來選的。
4 轉(zhuǎn)矩提升曲線的選擇
　　轉(zhuǎn)矩提升可以有效地提高電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。該曲線選得過小會(huì)使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不足，啟動(dòng)困難；選得過大，電動(dòng)機(jī)磁通飽和損耗相應(yīng)增加，電機(jī)溫升提高也不利于節(jié)能。因此，在選擇轉(zhuǎn)矩提升曲線時(shí)，我們應(yīng)根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)來選擇。例如，我公司#5窯在窯筒體安裝完成時(shí)，曾用富士FRENICS000G9／P9系列的1 32kW的變頻器及
75kW的交流電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)窯，開始采用出廠設(shè)定值為3的曲線來轉(zhuǎn)窯，無法驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)窯，后重新將該參數(shù)設(shè)定為lO時(shí)(設(shè)定范圍為O~20)回轉(zhuǎn)窯便順暢啟動(dòng)。
5 控制變頻器頻率的方法
　　目前，各種型號(hào)的變頻器一般都有3種控制頻率的方法，其適應(yīng)的場合有所不同⑦，即：
　　(1)鍵盤輸人。主要適用于不經(jīng)常改變頻率的手動(dòng)操作以及系統(tǒng)調(diào)試。
　　(2)模擬量輸入。主要適用于須經(jīng)常改變頻率進(jìn)行調(diào)速的手動(dòng)操作，通過外接電位器實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制，可以用電壓信號(hào)或電流信號(hào)進(jìn)行控制，還可以與傳感器，PLC等組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)較精確的頻率調(diào)節(jié)水壓供水及伺服系統(tǒng)。我公司，#1-#4窯尾排風(fēng)機(jī)及#2風(fēng)掃磨抽風(fēng)機(jī)變頻器就是采用模擬量輸入來控制變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。
　　(3)數(shù)字量輸入?？捎糜谝蟛桓叩恼{(diào)速系統(tǒng)和節(jié)能的風(fēng)機(jī)、水泵控制系統(tǒng)。
6 變頻器配線
　　正確配線對發(fā)揮變頻器的功能有密切的關(guān)系，因此在使用中應(yīng)該注意以下幾方面③：①嚴(yán)禁將輸出端子(u，v，w)接到工頻電源上，否則會(huì)損壞變頻器；②變頻器輸出電壓因Vif特性的關(guān)系，在低頻時(shí)輸出電壓很低，因此必須重視變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的導(dǎo)線壓降，變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的導(dǎo)線不宜過長，導(dǎo)線的線徑除滿足載流量外，還要求導(dǎo)線壓降不大于實(shí)際工作電壓的2％左右；③如變頻器由外部信號(hào)控制是地，控制線需要使用屏敝線，該線應(yīng)在變頻器側(cè)就近接地端子接地，在強(qiáng)干擾環(huán)境中，頻率控制信號(hào)可由電壓控制方式改為電流控制方式，我公司#5窯生產(chǎn)線上的冷卻機(jī)2室風(fēng)機(jī)的變頻器就采用了電流控制方式提高其抗干擾能力。
7 外圍設(shè)備的選擇及設(shè)計(jì)
　　變頻器外圍設(shè)備——切換盤，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)和變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)的切換裝置，可以用來構(gòu)成更好的調(diào)速或節(jié)能系統(tǒng)。當(dāng)變頻器故障時(shí)，由切換盤將電動(dòng)機(jī)切換至電網(wǎng)維持運(yùn)轉(zhuǎn)；或當(dāng)需獲得更高的效率在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采用電網(wǎng)直接運(yùn)轉(zhuǎn)。目前我廠使用變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)大多是原有的設(shè)備，缺少切換盤，我廠自行設(shè)計(jì)了圖1所示的切換裝置。該裝置現(xiàn)已在我公司熟料廠#1，#2和#3窯窯尾排風(fēng)機(jī)及#2風(fēng)掃磨抽風(fēng)機(jī)所用的變頻器上應(yīng)用。為防止切換過程中的誤操作而損壞變頻器，在主回路上加裝兩個(gè)雙投隔離開關(guān)。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖一　變頻器手動(dòng)切換裝置
8 結(jié)語
　　交流變頻調(diào)速技術(shù)是電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。交流變頻調(diào)速裝置具有優(yōu)異的調(diào)速性能和節(jié)電、節(jié)能效果，是現(xiàn)代企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造和設(shè)備更新?lián)Q代的理想裝置；而且具有體積小、質(zhì)量輕、通用性強(qiáng)、保護(hù)功能完善，可靠性高，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，深受各行各業(yè)用戶的歡迎。要想充分發(fā)揮變頻器的優(yōu)良性能及功能，就必須充分了解它的工作原理和特性，以便于選擇和使用好變頻器。