風(fēng)機(jī)的變頻改造

1、燒結(jié)風(fēng)機(jī)的變頻改造傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)功率大、改造難度大、周期長、風(fēng)險(xiǎn)高，同時(shí) 改造需長時(shí)間停機(jī)，對整個生產(chǎn)工藝將造成巨大影響。為此我們組織生產(chǎn)單位、 設(shè)計(jì)單位、施工單位、供貨單位召開分析會，將方案多次醞釀修改，要求必須在 不影響生產(chǎn)，保證原系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前題下，本著安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的原 則對燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。通過大家群策群力，周密計(jì)劃，最終制定可實(shí) 施的詳細(xì)的改造方案。1、變頻器的基本工作原理變頻器是將固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置。 它的控制方式有以下幾種。交流50/60112 I直流I裁率-幅值可變變流變頻器E圖2-2.變頻器示意圖A、VVVF

2、的控制方式交流電動機(jī)的感應(yīng)電勢E=4.44Nfm。忽略定子繞組的阻抗，定子電壓U E=4.44Nfm。當(dāng)改變頻率f調(diào)速時(shí)，如電壓U不變，則會影響磁通。例如，當(dāng) 電機(jī)供電頻率降低時(shí)，若保持電機(jī)的端電壓不變，那末電機(jī)中的中m將增大。由 于電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的磁通選為接近飽和值，中m的增大將導(dǎo)致電機(jī)鐵心飽和。鐵心飽 和后將造成電機(jī)中流過很大的勵磁電流，增加銅耗和鐵耗。而當(dāng)供電頻率增加， 電機(jī)將出現(xiàn)欠勵磁。因?yàn)門=CmI2 cos 6 2（Cm為電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的轉(zhuǎn)矩系數(shù)，I2 為轉(zhuǎn)子電流折算值，cos62為轉(zhuǎn)子功率因數(shù)），磁通的減小將會引起電機(jī)輸出轉(zhuǎn) 矩的下降。因此，在改變電機(jī)的頻率時(shí)，應(yīng)對電機(jī)的電壓或電勢同時(shí)

3、進(jìn)行控制， 即變壓變頻（VVVF）。壓頻比恒定（保持中不變）Ux n Ex = 4.44 fWkw *m _ EU：/ f 1 - Ex = 4-44W此心疽 4. 445常以定子電壓Ux與頻率fl保持同步變化來近似代替反電動勢Ex與頻率f 的同步變化。V/F控制的調(diào)速系統(tǒng)，電動機(jī)定子的頻率、電壓及電流均是以平均值來考慮的， 所以被控制的轉(zhuǎn)矩也是平均值。V/f協(xié)調(diào)控制可近似保持穩(wěn)態(tài)磁通恒定，方法簡單，可進(jìn)行電機(jī)的開環(huán)速度 控制。主要問題是低速性能較差。因?yàn)榈退贂r(shí)，異步電動機(jī)定子電阻壓降所占比 重增加，已不能忽略，不能認(rèn)為UE，這時(shí)V/f協(xié)調(diào)控制已不能保持恒定。由于V/f協(xié)調(diào)控制是依據(jù)穩(wěn)態(tài)關(guān)系得

4、出，因而動態(tài)性能較差。如欲改善V/f 協(xié)調(diào)控制的性能，需對磁通進(jìn)行閉環(huán)控制。異步電動機(jī)的矢量控制方式異步電機(jī)的矢量控制由來：V/F控制在穩(wěn)態(tài)下沒有問題，但在啟動過程和負(fù) 載突然變化的情況下，磁通和轉(zhuǎn)矩不能優(yōu)化，動態(tài)響應(yīng)慢。矢量控制解決的問題：如何保持磁通不變，如何使轉(zhuǎn)矩電流瞬間最大化。矢量控制方式是基于異步電動機(jī)建立轉(zhuǎn)矩的原理，通過數(shù)學(xué)模型將定子電流 的瞬時(shí)值il分解成與轉(zhuǎn)子磁通矢量平行和垂直的兩個分量，即勵磁電流分量iml 和轉(zhuǎn)矩電流分量itl （它分別與直流電動機(jī)的勵磁電流和電樞電流相對應(yīng)），并 以瞬時(shí)值的形式分別對iml和itl進(jìn)行控制，這樣就可以控制所產(chǎn)生的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩 值。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩

5、表達(dá)式為M=Cmmcos2。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電流和氣隙有效磁通中m有關(guān)，且與轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率s）有關(guān)， 和中m兩個參數(shù)既不成直角又不是兩個獨(dú)立變量，轉(zhuǎn)矩的這種復(fù)雜關(guān)系成為異步 電動機(jī)難于控制的根本原因。而異步電動機(jī)只有定子繞組與電源相接，定子電 流中包含勵磁電流分量和轉(zhuǎn)子電流分量，兩者混在一起（稱為耦合），電磁轉(zhuǎn)矩 并不與定子電流成比例。無速度傳感器的矢量控制方式在實(shí)際應(yīng)用中，高性能的調(diào)速系統(tǒng)都離不開轉(zhuǎn)速閉環(huán)，但是速度傳感器的安 裝、維護(hù)及低速性能等方面的問題會影響到系統(tǒng)的可靠性。不使用速度傳感器降 低了系統(tǒng)的成本、增加了整個系統(tǒng)的可靠性和魯棒性。要實(shí)現(xiàn)無速度傳感器控制 的關(guān)鍵之一是如何從容易得到

6、的定子電流、定子電壓中計(jì)算出與速度有關(guān)的量。 目前常用的有：a、利用電機(jī)的基本方程式（穩(wěn)態(tài)或動態(tài)）導(dǎo)出速度的方程式 進(jìn)行計(jì)算；b、根據(jù)模型參考自適應(yīng)的理論，選擇合適的參考模型和可調(diào)整模 型，利用自適應(yīng)算法辯識出速度；c、利用電機(jī)的次諧波電勢計(jì)算速度，或計(jì) 算轉(zhuǎn)差頻率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)取Ｖ苯愚D(zhuǎn)矩控制方式直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，是20世紀(jì)70年代空間電壓矢量控制技術(shù)之后又一種針 對交流電機(jī)控制的高性能交流調(diào)速技術(shù)。該控制方法在定子坐標(biāo)系下分析、計(jì)算 電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，從而使得控制系統(tǒng)線路簡單，對電機(jī)的參數(shù)不敏感，而且具 有高動態(tài)性能。直接轉(zhuǎn)矩控制的思想是:在維持定子磁鏈幅值不變的情況下，通過改變定子 磁鏈的旋轉(zhuǎn)

7、速度以控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。在電機(jī)的起動階段，直接轉(zhuǎn)矩控制可以針對電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩直接進(jìn)行控制， 因此具有響應(yīng)速度快、起動時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，但由于系統(tǒng)中沒有專門的電流環(huán)，在 轉(zhuǎn)矩和磁鏈同時(shí)增加的情況下，易引起過流而使系統(tǒng)起動失敗。2、改造的電氣方案整套系統(tǒng)電氣回路構(gòu)成：2臺高壓大功率變頻器，12個高壓開關(guān)柜、2個勵 磁柜、1#燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)、2#燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)、4套高壓開關(guān)柜監(jiān) 控系統(tǒng)，4個低壓配電柜及，散熱裝置。1#，2#燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)變頻改造后的電氣原理，采用其中一臺能滿足對應(yīng)一臺 電機(jī)可由任何一臺變頻器實(shí)現(xiàn)“軟啟動”并調(diào)速。任意一臺電機(jī)可由工頻運(yùn)行切 換到由任意一臺變頻器

8、驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行，任意一臺電機(jī)也可由任何一臺變頻 器驅(qū)動的變頻運(yùn)行切換到不同母線下的工頻運(yùn)行。3、上位DCS控制系統(tǒng)、MCC監(jiān)控系統(tǒng)改造方案 第一層網(wǎng)絡(luò):原有燒結(jié)系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)，Profibus DP網(wǎng)絡(luò)地址采用整個燒結(jié)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所規(guī) 定的站點(diǎn)地址，通過 AC01/AC02柜中CPU315-2DP獨(dú)立的Profibus DP模塊 CP342-5來實(shí)現(xiàn)與整個燒結(jié)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在此處對控制 系統(tǒng)實(shí)施硬件改造，通過ET200M替代過去的獨(dú)立的CPU分別成為AC01/AC02 一 個遠(yuǎn)程分站。由于中控系統(tǒng)與AC01/AC02的布線距離低于200m，故可以通過 Profibus DP 1.5M/S的速度進(jìn)行通信。第二層網(wǎng)絡(luò)：三套PLC與3臺觸摸屏、一臺PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通過三個CP342-5 Profibus DP模塊來實(shí)現(xiàn)CPU連接到網(wǎng)絡(luò)中。主要是實(shí)現(xiàn)PLC與觸摸屏的數(shù)據(jù)連接。第三層網(wǎng)絡(luò)：三套PLC之間的數(shù)據(jù)交換，通過MPI傳輸全局變量。第四層網(wǎng)絡(luò)：由于通過擴(kuò)充導(dǎo)軌的方式只能近距離的擴(kuò)充3個導(dǎo)軌，故通過從站方式架構(gòu) 起第四層網(wǎng)絡(luò)。AC01與一個就地從站ET200T、一個160m遠(yuǎn)的遠(yuǎn)程從站ET200T以及采集高壓 工頻柜的保護(hù)裝置UMG511實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，進(jìn)入邏輯控制。AC02與一個就地從站ET200T、一個160m遠(yuǎn)的遠(yuǎn)程從站