ACS800变频器在加热炉风机中的应用

ACS800变频器在加热炉风机中的应用

高凤起

（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.