(中国第一重型机械股份公司黑龙江齐齐哈尔161041)
摘要:目前ACS800变频器主要是广泛应用在加热炉风机中,通过采用变频器控制后,缩短了加热时间,提高了热效率,取得了明显的经济效益,并取得了良好的评价。本文主要阐述变频器在加热炉炉风机控制的应用情况。
关键词:ACS800变频器;加热炉风机;应用
1ACS800变频器在加热炉炉风机应用中存在的问题
压延厂推进式加热炉的各区炉风机在设计时均采用单速电机,自动定时正反转换向控制,交流接触器直接启动。该炉的各区炉风机在经历了十多年的运行后,主要存在以下问题:
(1)采用自动开关供电,接触器直接全压启动,带过热保护,保护功能少,启动电流大。
(2)如某区炉风机电机被烧,该区不能点火,将影响到整个炉子的加热效率,其风叶在炉内受高温烘烤,易出现变形,将影响电机负载平衡,造成恶性炉。
(3)炉子正常加热时,电机只能以额定速度运行,在炉子不需要加热时,按要求炉温在200℃以下,必须停风机。从设定温度降到停机温度,随着炉温下降,空气对风机的阻力加大,电机负载增加,电机电流增大,不利于节能与电机保护。
(4)每次风机换向炉子停止加热,从运动到停止,电机处于自由停车状态,停车时间长,重新启动时,是从1区依次启动,7个区启动时间长,加上停车时间,势必造成炉子加热时间延长,将影响到整个炉子的加热效率,不利于节能。
因此,如何解决以上问题,是提高推进式加热炉加热效率,节约能源的关键。
2ACS800变频器原理、特点,使用中出现的故障及处理
2.1变频调速原理
对炉风机实施变频调速就可以改变电机的转速,提高电机效率。风机负载具有变转矩的特性,即转矩随速度的上升而上升。负载和速度的平方成正比,从输出功率P与风机转速关系P=Kω³(K—风机常数,ω—电机旋转角频率)功率和速度是三次方的正比关系。
当电机转速下降时,其输出功率会有很大的下降,这样的变速——节能传动方式非常适合风机运行控制。ACS800变频器正是专门设计适用于这种变转矩特性的负载,节能效果好。
2.2变频器的特点
2.2.1主要特点
(1)多个继电器输出。(2)6个带隔离的数字输入。(3)2个模拟量输入。(4)详细的变频器状态信息量和全面的信息功能。(5)脉宽调制的频率高,因而电动机运行噪音低。
2.2.2性能特征
(1)快速电源限制功能,避免运行中不应有的跳闸。(2)加速/减速斜坡特性,可以使电机起、制动平稳,对负载冲击小。(3)独特的抛物线V/F控制,可用于可变转矩负载起:风机水泵类。
2.2.3保护特性
(1)短路保护。(2)接地故障保护。(3)变频器过热保护。(4)过电压/欠电压保护。
2.3变频器使用中出现的故障及处理
2.3.1过流故障(2310)
过流故障是变频器故障中最为频繁发生的现象,主要有以下几种原因:(1)参数设置错误,加速时间过短,对于这种情况,依据不同的负载情况相应地调整参数就能消除此故障;(2)负载引起的过流故障,如机械卡死等。
2.3.2通讯故障
通讯故障也是变频器故障中的常见故障,主要有以下几种原因:(1)光纤老化引起的通讯故障,更换新光纤后正常。(2)由于跳闸引起的通讯故障。将变频器切到本地控制模式,输入一个低转速值如“1”,启动变频器,然后再停止变频器,再切回远程控制,通讯恢复。
2.3.3短路故障(2340)
系IGBT损坏导致,检查发现变频器IGBT与电容接触的螺栓松动,导致打火将IGBT损坏。
2.3.4马达堵转(7121)
主要有以下几种原因:(1)负载问题导致,此为变频器正常反应,处理完复位即可。(2)当负载过大时,若参数设置不合理会出现此报警。应修改变频器参数至合理范围,在厦顺铝热轧厂应用中,是调整参数30.14从20改到5降低堵转报警频率,参数30.15从20改到25延长堵转保护时间,效果很好。
2.4ACS800多传动控制系统日常点检和定期检查
ACS800多传动控制系统的检查采用日常点检和定期检查两种方法。值班电气负责设备日常点检和定期检查的各种事项,具体检查项目参照《表1日常点检项目和内容》和《表2定期检查项目和内容》。对于系统中各种保护整定值,不得做任意改动。巡检中发现设备有异常情况时,值班电气随手能处理的须随手及时有效的处理,随手无法处理的须马上通知相应的责任工程师。
2.5故障信息查看:
通过DriveWindow软件能方便的查看故障信息,以利于解决问题。
开始菜单Start――Programs――DriveWindow
选择相应的变频器――双击鼠标左键――在右边选择Faults,查看相应信息。
3采用变频器控制系统配置在控制系统中,具体配置如下:
扩展机架1块,连接电缆1根,开关量输入模块1块,开关量输出模块1块,模拟量输出模块1块,ACS800变频器7台,进线电抗器7台
在原温控系统中的公司A系列PLC上增加模块,风机调速用变频器采用西门子专用风机,水泵MICROMASTER430变频器,ACS800对电机变频调速,从而达到保护电机和节能效果。
4ACS800变频器在炉风机中的应用
变频器在炉风机中应用原理图见图3所示。炉风机的高速运转、低速运转、正转、反转、启动、停止。由于PLC通过开关量输入、输出模块、模拟量输出模块信号控制ACS800变频器的运行状态来实现的。
在冷炉子加热时,PLC通过开关量输出模块,给变频器一个运行信号,同时,模拟量输出模块输出一个最小设定频率给定信号,使风机低速运转,随着炉温的增加,PLC根据设定温度与实际温度的比较值,通过计算,逐步增加频率给定信号,提高风机转速,最终达到设定转速。炉风机定时换向时,可通过对变频器斜坡时间的设定来减小电机起/制动电流,能实现7台电机同时启停,并减少对电网的冲击,大大缩短炉风机的换向时间,为风机换向时不停火创造了条件,大大提高了炉子的加热效率,降低能耗。加热炉改造前后能源消耗情况如表所示。
2003年度加热炉产量145716.530t,节约电量557840kWh,节约天然气255140m³,节约价值41.4491万元。
5结论
采用ACS800变频器调速装置控制炉风机后,可增加电机保护功能,有利于设备的正常运行。电机换向时可实现7台电机同时启停,减少了电网冲击和换向时间,实现不停火换向,同时根据炉温调节电机转速,提高加热效率,有助于控制电机负荷节约电能与天然气用量,节能效果十分明显。
参考文献:
[1]李耀辉,刘永新.浅析高压变频器在锅炉风机中的应用[J].电气应用,2014,04:18-21.