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变频调速及其控制系统

变频调速及其控制系统

烧结厂的变频调速的应用主要有三类:

(1)需要调速的三相低压中小功率的异步电动机,如圆盘给料机的驱动电动机;

(2)需要调速的三相高压异步电动机,如余热回收风机的驱动电动机;

(3)不需要调速的大功率的;为减少起动电流对电网的冲击和减少跳闸,而需设置软起动的异步或同步电动机,如一二次混料机、主抽风机等的驱动电动机。下面将举例说明。

A 圆盘给料机的驱动电动机的变频调速及其控制系统

圆盘下料量闭环自动调节原理图见图1图中圆盘给料机把料落到电子皮带秤上,电子秤检测实际的下料量即过程变量PV,设定值SP是根据烧结机的需求量与各种原料的配比关系计算得到的。通过PID或SM1TH和变频调速装置调节圆盘给料机的转速,反过来圆盘给料机的转速引起下料量发生变化使系统形成一个闭环。

B 余热回收风机的驱动电动机的变频调速及其控制系统

烧结余热回收风机的驱动电机一般为功率较大的高压绕线型电动机(如宝钢一期工程450m2烧结机的烧结余热回收风机的驱动电机为880kW电压3kV,按工艺生产的要求,需要调速以控制其风量,过去是采用晶闸管串级调速方式、由于串级调速装置的总功率因数很低、在低速运行时功率因数更低、为提高功率因数要在主回路采用多重化或增加相数等措施或装设补偿的电容器,故现在已基本上改用变频调速了。

余热回收风机是将鼓风型环式冷却机给矿部冷却区所排出的高温气体送往点火炉及保温炉、作为燃烧用的热空气。对该风机的风量控制,生产工艺的要求是:

(1)保持点火装置合适的煤气)空气比例、并按冷却机排气的压力和温度进行校正。

(2)随点火装置的煤气燃烧量变化而变动、煤气燃烧量则取决于烧结台车速度等参数。

(3)在刚点火时、冷却机排气温度较低、其烧嘴的燃烧量为额定值的1/3左右,风量应与此适应,为此在刚点火时采用了转速控制和阀门控制相结合的方式,这在使用晶闸管串级调速方式时是必要的,在使用变频调速时,阀门可全开,不必参与控制。

余热回收风机的驱动电动机的变频调速控制系统实质上是一个随动系统,亦即驱动电动机的转速随点火装置的助燃空气量而变、其中主要是高压大功率的变频调速装置。可以选用各个电气公司生产的变频调速装置来实现、这要看各个用户的客观情况和要求来定,其特性结构如下:

(1)额定功率可选、调速范围为1:16.5,可使用中压变频装置、电动机电压为3.3kV,

(2)整个变频器包括整流变压器隔离变压器(整流器)、直流电容器、高压IGBT管组成的逆变器、电流电压检测用的电流电压互感器、正弦波输出滤波器以及控制系统等。

(3)主回路部分。包括一个一次侧有30度电角相移的三绕组变压器,为电网侧提供12脉冲的变频装置以便有效地减少对电网的谐波影响,其隔离变压器是油浸式,阻抗电压6%,附有油温监测器、呼吸器和浮点继电器等、变频器的逆变器是由高压IGBT管和嵌位二极管组成一个“三电平”的电压源型逆变器,通过适当的导通与关断进行变频,并让电机的三相绕组与直流电源的“+”;“-”和“零”电平相应接通,这种电路的优点是加到每个功率元件的功率是普通“二电平”逆变器中功率元件的一半。

(4)控制部分。它使用德国西门子公司的SIMASYN-D控制系统,全数字式,对于变转矩或变速系统是通过比较频率设定值和实际值,用其差值来调整的,频率的实际值是通过测量电机的实际电压和电流值后计算得出,故无需测速电机、变频器设有下列操作装置:

1)输出频率操作装置;

2)输出电压操作装置;

3)输出电流操作装置;

4)灯光指示装置,如准备就绪、运行、报警、故障、就地操作和远程操作等;

5)各种选择开关,用于就地,远程操作选择、开动、停止和紧急停止等选择和操作;

6)操作面板、它装在变频器的门上,有一个液晶显示器,可给操作员和检修人员一个快捷及明了的重要信息概况显示可给出所有测量值以及它的正确值。报警信息文字显示和缓冲存储以及报警识别,其他外部处理信号可通过相应模块或共用总线。

(5)保护系统及自诊断。为保护装置本身和系统中的关键元部件,以免损坏,设有一个综合保护系统,该系统将在系统出现故障时能发出各种不同的信号,这些信号有两类;

1)发出报警信号,但不立即跳闸的故障,如运行错误或允许再起动、控制电压偏低、电源欠压、速度控制丢失IGBT触发故障、变压器故障报警、电机绕组超温、电机轴承过温等;

2)发出报警信号并立即跳闸的故障,如供电电压太高(太低)内外部短路,IGBT立即关闭)、过流)、接地故障、直流环节过压或欠压(失相保护)、控制电压故障、微处理器故障、冷却丢失等。所有这些故障报警均在操作面板上显示,

C 一、二混料机的驱动电动机的变频调速软起动控制系统

为了消除因起动电流过大(特别是混料机筒内有料时,发生的起动跳闸故障,采用软起动电气控制系统,对电机的起动电流进行控制。软起动器作为软起动控制系统的核心设备,采用三相反并联晶闸管作为调压器,将其接入电源和电机定子之间,通过控制电机端电压,达到调速和控制电机的目的,使用软起动器起动电机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速直至晶闸管全导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑起动,降低其起动电流,从而避免起动过流跳闸,待电机达到额定转速时,起动过程结束,软起动自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸管的热损耗,延长软起动器的使用寿命及提高其工作效率,软起动器同时还提供软停车功能,软停车与软起动过程相反,电压逐渐降低,转速逐渐下降到零。

自动工作方式时:把选择开关JXK转到“自动”位置:其接点JXK-2、JXK-3闭合,控制电源经过ZK1-熔断器RD-安全开关AK-JXK-2接点-接通PC工作方式继电器PZJ-PZJ向PLC发送自动工作信号-PLC通过接点PJ1开闭来控制运行继电器ZJ线圈,ZJ线圈得电吸合,其常开点ZJ-1自锁,常闭点ZJ-2断开,常开点ZJ-3闭合,软起动器接起动指令软起动电动机,ZJ线圈失电释放,常闭点ZJ-2闭合:常开点ZJ-3断开,软起动器接停车指令对电机进行软停车。手动工作方式时,把选择开关JXK转到“手动”位置,其接点JXK-1闭合,由人工按起动按钮QA使ZJ线圈得电吸合,按停车按钮TA使ZJ圈失电释放,其他与自动工作方式同.

软起动器在电机起动和运行过程中,实时监控电机运行状态:当出现电机缺相、过载和过流等故障时:通过外接报警器鸣叫报警:并自动停机(过载时延时停机),从而对电机进行有效保护。

D 主抽风机驱动用同步电动机的变频调速软起动控制系统

起动过程如下:

(1)由控制系统发出允许起动的信号;

(2)同步电机的励磁系统开始工作,同步电机的励磁系统采用无刷励磁方式(无刷励磁场的建立过程为,与转轴同轴的交流励磁机产生的交流电经过安装在转轴上的旋转整流器整流后(通过空心轴内的电缆供给主机的直流励磁线圈:

(3)起动电机(盘车电机)开始工作。系统所配的起动电机为感应式异步电机,通过起动电动机使同步电机达到40r/min。根据生产厂家的要求,电机在由静止状态起动初期,由于起动转矩大,所以采用起动电机使转速由0r/min达到40r/min而有利于变频器的可靠工作。

(4)当转速达到40r/min时,变频器开始工作:此变频器是自控式昆山伟创变频器(系统的基准频率不是随意由外部给定的,而是由与电机本身转速相应的频率决定的,因此它永远是同步的,不会产生失步:而与电机本身转速相应的频率是通过与电机转子同轴的转子位置检测器。又称测频器,来检测的。转子位置检测器是此系统特有的元件,是检测转子磁极和定子旋转磁场间相对位置并向变频器发出控制信号的装置。

(5)在变频器输出频率达到5Hz左右之前,电机的驱动系统采用逆变断流法换流,变频器的输出通过升压变压器的旁路接触器直接供给电机,在输出频率由5Hz上升到50Hz的过程中,变频器采用反电势换流法换流。在此种方式下,变频器的输出通过升压变压器供给电机。

(6)电机达到起动的最大转速时,控制系统的同步器开始工作.系统检测得到的电压、频率、相角等参数均符合要求后,控制系统发出,系统同步,信号,使主电机同10kv电网并网。整个起动过程是由PLC自动完成并要求约在360s内完成(如超过则发报警并自动停车。PLC控制系统将完成以下工作:

(1)起动控制,包括励磁、变频器、高压柜、盘车、风门等顺序控制及联锁。

(2)同步电动机保护及监控。包括同步电动机油压和线圈、轴瓦温度、润滑油温度、变压器瓦斯、冷却水、润滑等工艺参数及状态。

(3)操作台大型CRT或模拟盘显示。每台同步电动机有它的画面或模拟盘。各种信号及状态都在它上面显示出来。

公司为veichi伟创总代理、kinco步科核心代理,其他代理品牌有三菱、西门子、松下、欧姆龙、永宏、禾川、信捷、威纶、深圳显控。

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