西門子變頻器改造以及GL150變頻器在高爐鼓風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

1、    西門子變頻器改造以及gl150變頻器在高爐鼓風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用    于大彭單立偉摘 要：本文介紹了西門子公司的中壓變頻器simadyn d在高爐鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用以及由simadyn d向gl150的升級改造，并闡述了gl150控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和運行特點，各個部位設(shè)備的實現(xiàn)功能，以及兩個系統(tǒng)的區(qū)別，闡述一臺gl150變頻器控制兩臺電動鼓風(fēng)機(jī)，實現(xiàn)“一拖二的”應(yīng)用，以及改造后的應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞：gl150 simadyn d 升級改造 區(qū)別：tf321 ：a ：1674-098x（2019）04（a）-0052-02大型高爐煉鐵鼓風(fēng)機(jī)采用超大型同

2、步電動機(jī)傳動取代透平傳動，已成為當(dāng)今世界煉鐵裝備發(fā)展的趨勢。這得益于電力電子技術(shù)及微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，成功地利用交-直-交變頻器。解決了超大型同步電動機(jī)的軟啟動問題，平滑啟動功率只需電動機(jī)功率的25%左右，從而避免了同步機(jī)異步啟動時對電網(wǎng)難以承受的沖擊。平滑的啟動過程經(jīng)過200s左右將加速到準(zhǔn)同步速度即95%額定轉(zhuǎn)速，然后并入電網(wǎng)，拉入同步運行。1 升級原因2008年投產(chǎn)以來，simadyn d系統(tǒng)在啟動電動鼓風(fēng)機(jī)中表現(xiàn)的非常穩(wěn)定，但進(jìn)入2013年以來，集中出現(xiàn)了大量的故障，尤其是變頻器內(nèi)部板卡損壞，嚴(yán)重影響了煉鐵高爐的穩(wěn)定運行。直到系統(tǒng)改造之前，運行平穩(wěn)。但由于simadyn d控

3、制系統(tǒng)備件已經(jīng)不生產(chǎn)，需要從國外采購，并且難以買到，對運行中的控制系統(tǒng)存在安全隱患，一旦控制系統(tǒng)板卡出現(xiàn)故障，將難以恢復(fù)?；谏鲜鲈?，我廠計劃對原有控制系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。2 系統(tǒng)配置2.1 勵磁控制系統(tǒng)plc s7-300：是整個系統(tǒng)的控制中心，負(fù)責(zé)啟停邏輯、運行邏輯、信號監(jiān)控和多種保護(hù)。勵磁系統(tǒng)6sg70：是給電動機(jī)的勵磁機(jī)供勵磁的裝置。因為此同步電機(jī)的勵磁機(jī)啟動時需要單獨提供勵磁電源，6sg70是三相調(diào)壓裝置，直接與ups相連接。7um62：是電機(jī)綜合保護(hù)裝置。在電機(jī)并網(wǎng)之后運行過程中全程保護(hù)，包括兩級的過流保護(hù)、熱過載變化、負(fù)載不平衡、差動、逆功率、欠壓、過壓、頻率超限、定子接地、欠勵

4、等多種保護(hù)。7ve61：是同期并網(wǎng)裝置，負(fù)責(zé)電機(jī)與電網(wǎng)進(jìn)行并列運行的裝置。op17b：是操作和監(jiān)控面板。系統(tǒng)運行的控制模式選擇，各種電氣數(shù)據(jù)的顯示，電動機(jī)的各種溫度的顯示，以及故障記錄和事件記錄等等。2.2 變頻器系統(tǒng)2.2.1 控制單元cu320-2dp：cu320是整個gl150的控制中心，是變頻器系統(tǒng)的核心部位，負(fù)責(zé)整個變頻器的運行、通信、故障顯示等功能。如圖1。tm15：數(shù)字量輸入/輸出接口模塊，負(fù)責(zé)整個cu320的輸入和輸出。tm31：模擬量、數(shù)字量輸入/輸出模塊，負(fù)責(zé)整個cu320的輸入和輸出。vsm：同步電壓檢測模塊，mbc1進(jìn)線電壓采集，采集電網(wǎng)100v電壓，作為啟動可控硅的參

5、考電壓。drivecliq：新的一種通訊網(wǎng)線，負(fù)責(zé)cu320-2dp與tm51、tm31、vsm、psa等之間的通訊線。aop30操作面板：負(fù)責(zé)與變頻器各驅(qū)動裝置之間的通訊，包括變頻器啟動過程中的狀態(tài)顯示、故障保溫以及調(diào)試等功能。psa：電源模塊適配器，是作為電源模塊和控制器之間的接口。通過drive-clik高速串行通訊接口實現(xiàn)電源適配模塊（psa）和控制單元（cu）之間的數(shù)據(jù)通訊。2.3 功率單元該功率單元有四組功率器件模塊和中間電抗器柜。四組功率器件是由可控硅組成，形成兩路進(jìn)線、兩路出線的結(jié)構(gòu)。采用可控硅作為整流及逆變單元。中間采用電抗器作為穩(wěn)流元件。2.4 去磁單元simovert m

6、aserdrive：負(fù)責(zé)消除電動機(jī)啟動結(jié)束后變頻器輸出側(cè)的升壓變壓器的剩磁。當(dāng)電動機(jī)啟動、并網(wǎng)完成后，升壓變壓器會殘留有剩磁，如果不把剩磁及時消除，會影響電動機(jī)的下一次快速啟動，因此就需要一個去磁單元處理這些剩磁。3 gl150變頻器啟動器的應(yīng)用方案根據(jù)系統(tǒng)工藝機(jī)電機(jī)控制要求，制定了變頻軟啟動器“一拖二”方案，電機(jī)的啟動和同步是由電機(jī)控制單元mmcp控制，以1#機(jī)組啟動過程為例，首先由主控室dcs發(fā)出1#鼓風(fēng)機(jī)請求啟動命令，mmcp1在接到命令后判斷主電機(jī)啟動條件滿足后，反饋“允許啟動信號”給dcs。dcs發(fā)給主電機(jī)啟動命令，mmcp1閉合輸出側(cè)與電機(jī)相連的斷路器mbm1，然后發(fā)出一個“啟動”

7、信號給mmip（主電機(jī)接口單元）。mmip啟動它所有的輔助設(shè)施并檢查是否就緒，在收到所有必要的反饋信號后，mmip閉合進(jìn)線側(cè)與變頻變壓器相連的斷路器mbc1，之后檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，找到位置后，sfc（變頻器控制單元）按照事先調(diào)整好的加速轉(zhuǎn)矩曲線給電機(jī)加速，直至約95%的額定轉(zhuǎn)速。從此時開始，mmcp1中的并行切換裝置接過電機(jī)的速度控制功能并繼續(xù)給電機(jī)加速直至變頻器輸出的頻率和相位與電網(wǎng)上的頻率和相位相同。一旦電機(jī)與電網(wǎng)同步，并行切換裝置立即閉合旁路主斷路器mbl1是電機(jī)直接由電網(wǎng)拖動定速運行；同時，變頻器直流環(huán)節(jié)的電流將迅速降為零，逆變器的脈沖被關(guān)斷，斷路器mbm1斷開，1#機(jī)組啟動完畢，gl

8、150變頻軟啟動器回到備用狀態(tài)，此時如果得到2#電機(jī)啟動請求，同樣，gl150變頻器將引導(dǎo)2#電機(jī)啟動，實現(xiàn)“一拖二”控制方式。如圖2所示。4 升級后的效果自2015年9月系統(tǒng)升級改造投產(chǎn)以來，此gl150系統(tǒng)運行穩(wěn)定，未發(fā)生異常故障，升級改造后的系統(tǒng)在“一拖二”的運行方式下穩(wěn)定運行，一臺風(fēng)機(jī)啟動成功后，對變頻器進(jìn)行復(fù)位、消磁后就可以啟動另一臺風(fēng)機(jī)，啟動成功率100%，消除了之前系統(tǒng)老化不穩(wěn)定的問題，保證高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)。參考文獻(xiàn)1 陸思黨，趙中川.國產(chǎn)超大功率高壓變頻器在煉鐵高爐鼓風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用j.變頻器世界，2011（1）：70-74.2 張家強(qiáng). 電壓源型變頻器應(yīng)用于高爐鼓風(fēng)機(jī)可行性研究a. 鋼鐵