abb变频器应用解析

abb变频器应用解析（精选6篇）

篇1：abb变频器应用解析

ABB变频器在煤气加压机上的应用

摘要：在煤气加压机控制系统中运用变频调速技术对其进行改造，从而实现煤气加压机运转的自动调节，控制煤气流量，年节电效益12.91万元.关键词：煤气加压机

变频器节能 一 概述

炼铁厂竖炉车间煤气加压系统有220kW加压风机两台，一用一备，煤气的恒压供给是保证竖炉系统正常工作的重要条件，一般情况下要求出口压力为20KPa，原系统采用液力耦合器调速，电机以额定转速运行。

液力耦合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电机能量并改变输出转速的，电动机通过液力耦合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力耦合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载，这样，可以通过控制工作腔内的油压来控制输出轴的力矩，达到控制负载的转速的目地。二 原系统工况及存在的问题

竖炉从投产以来，煤气加压机采用液力耦合器调速，存在诸多的问题如下:

1、电机直接启动时，冲击电流加大，影响电网的稳定性。

2、电机的效率低，损耗大，尤其低速运行时，效率极低。

3、采用液力耦合器时，在低速向高速运行过程中，延迟性较明显，不能快速响应，同时这时候的电流较大。

4、液力耦合器的附件——水冷却系统，长期运行，维护跟不上，冷却管内的水垢越积越多，易堵塞，导致冷却效果差，最终油温过高。

5、特别是进口压力过低，通过液力耦合器调速后，出口压力要求在20KPa左右，那么就会出现油温过高，结果转速没法调节到指定范围内，出口压力还是低，造成常常减料，球团产量相应降低。

6、液力耦合器运行时间稍长，就会严重漏油，对环境污染大，地面也被油严重污蚀。

从以上运行情况分析：要提高电动机的工作效率、节约电能，为满足生产工艺的要求，需要对其进行改造。在风机电动机上装设变频调速装置，取代液力偶合器调速，要求变频器有高可靠性，长期运行无故障。三 变频改造方案

电动机采用变频调速后，电动机转轴与负载直接相连，但电动机不再由电网直接供电，而是由变频器供电，变频器通过改变电动机的供电频率来改变电机转速，因此可以实现相当宽的频率范围内无级调速，而且在全范围内具有优异的效率和功率因素特性。

采用变频调速后，异步电动机转速n=60f(1-s)/p，其中f 为变频器输出频率，s 为异步电动机转差率，p 为电动机极对数。由式可见，交流电动机的同步转速n与电源频率f成正比，所以改变电源频率就能改变电机转速，从而实现调速的目的。

可以根据工艺状况需要而调节变频器的输出频率，以满足工艺要求。当工艺状况需要时，让电动机高速运行以达到工艺要求；当工艺

状况允许时，使电动机低速运转节约电能。

另外，用变频器对风机进行改造不必对原系统进行大的改动。取消液力耦合器，以及液力耦合器的水冷却系统，电机前移。

1、实际应用设备参数

加压风机型号为JLM—250D，其性能如表1所示

表1 风机参数

2、电机型号为YB315M1-2，其性能如表2所示

表2 电机参数

3、根据风机和电机的配置选择变频器的容量 型号：ACS800-04P-0320-3＋P901 250KW 输入项目 U：3～380－415V I：501A f：48～ 63Hz

输出项目 U：3～uinput I：521A f：0～ 300Hz

4、变频改造方案：

在风机上装设变频系统，拆除液力耦合器（如图一）；保留原工频系统。

图1

风机变频改造示意图

5、变频器调试：

首先将电机的额定功率、电压、电流及工作频率输入变频器，并确认它们与变频器的额定数据相匹配，其次是选择控制方式，命令源，最后设置速度设定值，斜坡上升/下降时间等一些必要的参数。

6、变频调速与液力耦合器调速的其他性能比较

变频调速与液力耦合器调速除了节能方面的差别外，还在功率因素、起动性能、运行可靠性、运行维护、调节及控制特性、投资及回报等方面有较大差异。6、1功率因素

变频调速可以在很宽的转速范围内保持高功率因素运行（例如20%以上转速时功率因素大于0.95%），而液力耦合器低速运行时功率

因素低于电动机额定功率因素，如果在70%以下转速时，功率因素将低于0.7。采用液力耦合器如果需要提高功率因素，则需另加功率因素补偿装置。6、2 起动性能

采用变频调速时，如电动机保持额定转矩起动，电网输入起动电流小于电动机额定电流的10%，对于风机泵类负载，其起动电流更小。而且起动的全过程可控，起动点和爬坡时间可设置。而液力偶合器不能直接改善起动性能，起动电流达到额定电流的5-7倍，即使是绕线型转子，采取转子串电阻方法需改善起动性能，需增加起动装置，但起动电流仍将是额定电流的2倍以上，是变频起动的20倍以上。起动对电动机和电网的冲击相当大，对电动机来说，造成转子鼠笼断条和定子绕组开焊，据统计，约15%的电动机故障由直接起动引起。对于电网来说，直接起动造成电网电压短时下降，干扰其它设备运行。6、3 运行可靠性、运行维护

液力耦合器机械结构和管路系统复杂，要长期可靠运行，系统维护工作量增大，如果出现故障，无法直接定速运行，必须停机检修。低压变频装置电子线路比较复杂，但目前技术已趋成熟，尤其是单元串联多电平方式的低压变频装置具有单元自动切换和冗余运行特性，在单元故障时可不停机连续运行，可靠性得以保证，而且检修维护相当容易，只需定期更换进风滤网即可。6.4 调节及控制特性

液力耦合器依靠调节工作腔油量大小改变输出转速，因此响应

慢，可能跟不上控制的需要，而变频调速的频率改变速度相当快，完全可以以系统允许的最高速度进行调节。液力耦合器的速度调节精度较低，而变频调速属于数字式控制，其稳频精度达到0.1%以上，因此可以实现精确控制。四 节能情况分析

液力偶合器从电动机输出轴取得机械能，通过液力变送后送人负载，其间存在功率损耗；变频器从电网取得电能，通过电动机变送后送人负载，其间同样存在功率损耗。在转速范围内，两种调速方式的效率—转速曲线如下：

两种调速方式的效率—转速对比曲线

1、理论上计算节能效果：

220kW风机的风量从100%降低到70%，由于流量与转速一次方成正比，因此转速可以降低70%，而负载功率与转速的立方成正比，所以负载功率理论上降为34.3%。

采用变频调速，其效率按0.95计算，再考虑电动机效率0.85，管道系统效率0.95，则电网总输人功率约为：

220（34.3%/0.95/0.85/0.95）=220×44.71%=98.36kW 采用液力偶合器，其效率按0.665计算，再考虑电动机效率0.85，管道系统效率0.95，则电网总输人功率约为：

220（34.3%/0.665/0.85/0.95）=220×63.87%=140.51kW 二者之差为节约的电能，即：140.51-98.36=42.15kW，全年按330日计算，年节电: 42.15×330×24=333828度

2、实际测量节约电能比较：出口压力达到20KPa为标准 2、1 改造前实测数据 u1=380V；i1=140A；cosφ1=0.92 P1=1.732ui =1.7321×380×140×0.92= 84.78kw 每年耗电量（全年运行330天计）为：84.78×24×330=671458度 2、2 改造后实测数据

u2=380V ；i2=50－70A ；cosφ2=1 取个中间值 i2=60A P2=1.732ui =1.7321×380×60×1=39.5kw 每年耗电量（全年运行330天计）为：39.5×24×330=312840度 2、3 每年节省的电量： 671458－312840=358618度 节电率：358618÷671458=53.4% 每年节约电费（按0.36元/度计）：358618×0.36=12.91万元

3、节约循环新水比较

根据在水泵房的新水流量表的指示比较得知：(19-14.5)×24×330=35640吨

五 结束语

对煤气加压风机改造表明：采用变频器对风机进行节能改造具有结构简单、改造方便、节能效果明显、投资回收期短的特点；风机可软起软停、减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、降低设备的维修费用；拖动系统应用变频调速技术，在大大节约电能的基础上，使长期轻载运行的引风机工作在低转速、低电压的状态下，这样就使电机发热少、温升低，延长了使用寿命。变频调速技术也提高了功率因数，使电网损耗减少，效率提高，同时降低了风机噪音，改善了生产环境。另外变频器自我检测、故障诊断、保护功能齐全，可有效地防止事故扩大化。

作者简介:王长林,男

篇2：abb变频器应用解析

型号：100短接线：

8、9。启动线：

7、10。型号：140短接线：

9、10。启动线：

8、11。型号：150短接线：

6、7。启动线：

5、8。

型号：350短接线：

10、11。启动线：

9、12。型号：510 短接线：

11、12。启动线：

10、13。型号：550 短接线：

11、12。启动线：

10、13。型号：800短接线：

8、11。启动线：

篇3：ABB变频器在石油钻机中的应用

1 工作要求

(1) 绞车电机:工艺要求, 负荷变化较大, 有正反转无极变速, 过载能力强。 (2) 转盘电机:工艺要求, 能精确设定、限制扭矩, 正反转无极变速, 短期过载。 (3) 泥浆泵电机:工艺要求, 精确设定转速。

2 ABB变频器的选型

目前, 使用最多的是ABB公司的AC800系列变频器, ABB变频器的核心控制技术就是直接转矩控制DTC (Direct Torque Control) , 图1为直接转矩控制方法的原理图, 直接转矩控制系统由电机的电压和电流计算出定子磁通, 为了达到一定的定子磁通和电机转矩, 变频器的开关器件 (功率半导体器件) 受调控, 只有在实际转矩值和给定值的偏差超过规定值时, 功率模块的给定才会改变。这和西门子的矢量控制技术有所区别。

根据50DBS钻机变频电机的功率 (两台绞车2×600kW, 一台转盘600kW, 两台泥浆泵2×2×600kW) , 选型如下。

(1) 整流单元 (DSU) ACS800-704-2721-7二极管整流单元, 2套3×D4 (功率2721kV A) 结构的整流单元并联, 由发电机提供600V交流到交流母线, 通过整流进线断路器向其供电, 其中包括供电单元 (二极管供电单元) 、交流电抗器、直流熔断器、主开关、冷却风机电源及其控制。

(2) 逆变单元。选用R8i的逆变单元, 逆变器就是把整流后的直流电源逆变为频率和电压可控的交流电源去控制电机, 逆变柜主要由刀熔开关、预充电回路、逆变模块、逆变控制回路 (包括主控板、光纤分配板等) 组成。刀熔开关带有快熔保护, 主控板通过光纤分配器与R8i逆变模块通讯, 以实现对逆变器的控制、逆变器运行参数的检测和保护。其中用于驱动绞车电机的逆变柜为2×R8i结构, 安装2个R8i模块, 功率900kW, 其中一台可带转盘电机, 即将转盘电机接到绞车逆变器使用、用于驱动转盘电机的逆变柜为2×R8i结构, 安装2个R8i模块, 功率900kW、用于驱动泥浆泵电机的逆变柜为3×R8i结构, 安装3个R8i模块, 功率1400kW;2台均可通过改接电机电缆带不同的泥浆泵, 即1号逆变器带2号泵, 2号逆变器带1号泵。这些R8i逆变器采用模块化书架式设计, 具有冗余功能, 每个模块都是一台单独完整的三相逆变器, 如果其中一台有故障, 能够抽出故障模块后继续轻载运行, 减少停工时间。

(3) 能耗制动单元。能耗制动单元由安装于两台制动柜内的两组 (6个) 斩波器与房外的制动电阻组成, 制动斩波器单元的功能是当直流回路的电压超过规定的限值时, 接通能耗电路, 使直流回路通过制动电阻释放能量, 此时, 绞车电机处于发电状态, 向电网馈电, 直流母线的电压会升高, 接在直流母线上的制动斩波器自动投入。每组斩波器制动功率400kW。制动电阻内部由4组电阻组成, 每组电阻2.3Ω。长时制动功率100kW, 通过这种方式, 与制动电阻一起组成能耗制动装置, 用于消耗直流母线上的所有逆变装置产生的回馈能量, 完成能耗制动的功能, 这套装置取代直流系统的能耗制动, 拓展了交流数字变频钻机的功能。

(4) 自动送钻单元。智能自动送钻系统用ABB 400V 55kW的变频器, 它控制45kW变频电动机, 这个单元和能耗制动单元结合, 取代了直流调速钻机中常采用的电磁涡流刹车, 采用速度传感器闭环控制技术, 实现大范围的调速控制、电动机四象限运行以及零速度悬停功能, 操作简便, 使用安全。自动送钻系统有恒压送钻、恒速送钻、恒泵压、恒扭矩四种模式。主要包括以下部分:送钻电动机编码器、精密压力变送器、操作控制系统。系统具有钻压、钻速和转盘转矩上限限制功能。当实际钻压、钻速和转盘转矩超过设定的上限值时, 系统不仅会报警, 而且会降低转盘变频柜的输出, 防止卡钻, 确保系统安全。

3 结语

纵观这套钻机的ABB变频调速系统, 能同时满足绞车, 转盘, 泥浆泵的工况要求, 由于ABB变频器的强大功能, 模块化, 冗余化设计, 结构紧凑, 滑轮设计, 维修方便, 结合西门子高性能的双通道PLC系统, 数字化显示系统, 现场总线等技术使得这套钻机的性能在已经达到了世界一流的水平。

参考文献

[1]陈如恒.电动钻机的工作理论基础 (二) [J].石油矿场机械, 2005, 34 (5) :1～6.

篇4：abb变频器应用解析

【关键词】ABB变频器；石油钻机；应用

前言：传统的石油钻机在工作时采用的是直流电机，但是在半导体技术及动控制理论得到了快速的发展之后，石油钻机的驱动方式变为交流变频电，而且，随着应用的加深，交流变频电已基本取代了直流电机。在工业领域中，最主要的一个设备就是标准感应电机，ABB变频器就是对该设备进行控制，主要是控制速度和转矩，通过ABB变频器的控制，石油钻机实现了更好的驱动，同时，交流变频电驱动系统也成为石油钻机驱动的发展趋势。

一、ABB变频器简介及其优越性

（一）ABB变频器简介

ABB变频器是一种交流变频器，由ABB集团研发生产，在全球市场上都具有举足轻重的地位，是同行业的领导者。三相交流异步电机在工作时，主要依靠速度和转矩来驱动，而ABB变频器就是对其速度和转矩进行控制，从而实现优良的驱动，ABB变频器具有稳定性强、组合功能丰富、矢量控制技术性能优异等方面的特点。ABB变频器在进行研发时，设定了固定的工作原理：首先通过整流滤波的功能，变380V交流电压为510V直流电压，接着通过逆变器，将510V直流电压变为交流电流电压，这个交流电压的频率及电压都可以在一定的范围内进行调节，最终实现电动机无极调速。通过ABB变频器。电机的转速范围得到了扩大，这样一来，生产效率就得到了有效的提高。在安装、设置及使用方面，ABB变频器都非常的简单，而且具有非常广泛的应用范围，所以，ABB变频器也被叫做标准变频器。

（二）ABB变频器的优越性

ABB变频器具有非常多的优异的特点，而这些特点也使得其在石油钻机中应用时，具有非常好的优越性，对于石油钻机的钻井工艺要求，ABB变频器能够极大的满足。ABB变频器在对标准感应电机进行控制时，采用的控制方式为数字控制，这是ABB变频器最大的优点。在不同的控制单元中，都可以通过精确的设置执行控制，从而实现了多台电机并联驱动，而且在驱动的过程中，每台电机的功率差都控制在1%之内，这样一来，当绞车在工作时，如果出现载荷超重的现象，系统依然会继续工作。未应用ABB变频器的电动机需要设置固定的制动时间，同时还需要专门的刹车装置，而应用了ABB变频器之后，制动之间可以任意设置，而且当电机处于动态的情况时，可以实现自动刹车，从而有效地提高了安全性。另外，对于直流电机的谐波污染问题，ABB变频器也很好的进行改善，不会出现污染问题。

二、ABB变频器的选型

（一）整流单元

在整流单元，通过两种型号并联，来实现发电机为交流母线提供600V交流，这两种型号分为为（DSU）ACS800-704-2721-7二级管整理单元和3*D4结构整流单元。

（二）逆变单元

逆变单元所选的ABB变频器型为R8i，通过整流单元的整理之后，电源为直流电源，因此要利用逆变器对其进行逆变，变为可调节频率和电压的交流电源，从而对电机进行有效的控制。逆变柜主要包括四个部分：刀熔开关、预充电回路、逆变模块、逆变控制回路。在刀熔开关中，为了实现与R8i逆变模块通讯，利用了光纤分配器，通讯之后，就可以有效的控制逆变器，同时，检测和保护运行参数。在实现绞车电机的驱动时，需要安装2个功率为900kW的R8i模块；当驱动泥浆泵电机时，R8i模块的安装数量为三个，而功率则变为1400kW。逆变单位采用R8i型ABB变频器的优点是每台三相逆变器都具有独立性，一旦其中一台发生故障，可以以较少的停工时间来保持继续进行。

（三）能耗制动单元

在能耗制动单元，由两大部分组成：一是两组斩波器，分别安装在两台逆变柜中，数量为6个，直流回路的电压值具有一定的限制，当超出该限制时，斩波器就可以与耗能电路相接通，将直流回路中过多的能量予以释放；二是房外的制动电阻，在其内部包含四组电阻。能耗制动单元通过斩波器与制动电阻的相互配合，有效的实现了能耗制动。

（四）自动送钻单元

在这个单元中，所选用的ABB变频器为400V、550kW，在对变频电动机进行控制时，自动送钻单元需要与能耗制动单元相互配合，从而有效地实现调速控制，并将控制单位有效的增大。在该单元中，通过简单的操作实现了安全使用的目的。在自动送钻系统中，主要有四种模式，一是恒壓送钻模式，二是恒速送钻模式，三是恒泵压模式，四是恒扭矩模式，通过这四种模式的运转，有效的实现了系统钻压、钻速等功能。在实际的工作过程中，钻压、钻速等都会设置合理的上限值，当超出这个上限值时，该系统就会自动的发出警报，同时，将转盘变频柜的输出予以降低，以避免卡钻现象的出现，最终实现保护系统安全。

结论

随着科学技术的发展，石油钻机变得越来越智能化，传统石油钻机应用的直流电机已经无法满足其驱动的要求，因此，在石油钻机中应用了ABB变频器，这是ABB集团研发生产的高效的交流电变频器，具有无可比拟的优越性能，通过ABB变频器的应用，标准感应电机的频率及电压都可以在一定的范围内进行调节，从而有效的提升了石油钻机的性能。

参考文献

[1]佟超伦.变频器绿色节能技术在石油钻机中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2012，（05）：116.

[2]马亮.变频器技术在石油钻机中的应用[J].科技创新与应用，2012，（34）：31.

篇5：abb变频器应用解析

随着时代的不断发展，矿山开采所使用的设备也日益尖端化、自动化、信息化。而电铲、钻机作为矿山开采中不可或缺的工具，将变频调速技术应用于电铲、钻机设备中无疑对提高工作效率，降低工的工作量，创造经济价值等都有极大的帮助。本文将针对变频调速技术在电铲、钻机中的使用现状，以及对其改进应用现状措施进行粗略的分析。以期进一步促进变频调速技术在电铲、钻机中的推广运用。

电铲、钻机大都被使用于大型矿山开采之中，这就要求有优良的电气传动系统，从而来确保大型设备如电铲、钻机等的高效率、高准确度的运作。同时这也对节约电能，提高经济效益起到巨大作用。但是，现实情况是，很多相关开采部门没能很好地利用变频调速技术在电铲、钻机中的运用。因此，有必要对相关使用现状予以关注，以期引起更多相关部门的重视。

变频调速技术在电铲、钻机设备中的使用现状解析

2.1变频调速技术在电铲设备的使用还不够广泛。我们知道，电铲是用于装载矿岩或煤炭的工具，它所面临的工作环境一般相对较恶劣，尤其是在.不好的情况下容易出现过大的冲击载荷，有时还会出现堵转情况。因而，电铲对电气传动系统有较高的要求。例如要求电气传动系统的特性曲线的包络面积大，有足够的有用功率；且要求其有良好的调速性能，能四象限运行，能快速地进行加速、减速和反转等。而在我国广泛运用的直流调速电铲往往不能达到此种效果，而交流变频调速技术的应用就大大改善了这种现状。因其不仅能节约电能、使调速性能达到优良、提高工作效率、降低维护工作量等都有极大作用。但在实际运用中许多开采部门还不能很好地意识到这一点，对变频调速技术的推广也不能予以足够重视。

2.2变频调速技术在钻机设备中的推广应用还存在一定缺陷。钻机是一种在矿山开采中常用的穿孔设备。而将变频调速技术应用于钻机设备的使用当中无疑对节能，提高钻机的生产效率，降低维修工作量等都有极大益处。我国以往使用的钻机中的回转机构电动机安装在钻杆的顶端，工作条件比较恶劣，且所使用的直流电动机经常损坏，因而带来维修量大、维修难的问题，从而也就影响钻机的正常作业和工作效率的提高。因此采用经久耐用的交流型电动机取代直流电动机，用变频调速装置取代直流调速装置是现今钻机设备改进的一个方向。但是，现在的困境是许多部门不能投入一定的人力与物力、资金来改进钻机设备的局限性。这就导致变频调速技术的推广不普遍的现象。

2.3有关变频调速技术在电铲、钻机设备的推广使用的制度建设不完善，对变频调速技术的重视意识还不够强[3]。促进一项技术的推广所需要的不仅是资金、人力、物力的投入，它更需要的时间。因此，要全面改变以往电铲、钻机设备的应用状态就需要相关的制度建设，将要求制度化，将规定科学、合理化。并且要加大相关部门及其工的思想政治教育，使其认识到对电铲、钻机设备技术的及时改进与更新的重要性。现实状况往往不如人意，变频调速技术在电铲、钻机设备的推广制度建设方面尚不完善，因而实际应用变频调速技术的普及面还不够广。

对进一步改善变频调速技术在电铲、钻机设备中的应用现状的解析

3.1加大推广变频调速技术在电铲、钻机设备中的应用力度。针对现在广泛存在变频调速技术推广应用不够普遍的现状，我们需要促进变频调速技术的相关知识的普及，对它的优良之处，如能大大节约电能、提高工作效率、降低操作人员工作量等相关优点加以普及；以及对有关变频调速技术最新应用进展予以宣传。从而大大改善相关开采部门对变频调速技术在电铲、钻机中应用的认识[4]。同时，我们也要善于比较，比较变频调速技术在电铲、钻机设备中得以应用后的改进情况，并及时总结相关经验，以便促进变频调速技术的不断提升。

3.2理论联系实践，将变频调速技术真正应用于电铲、钻机的实际运用之中。我们在明白有关变频调速技术的工作原理之后，最重要的就是将其投入实际操作当中。电铲、钻机是开采作业中的两个重要工具，为使其更好地开展工作，降低各项投入成本，这就需要利用到变频调速技术。实践是检验真理的唯一标准，我们推广变频调速技术的最终目的是真正创造实际价值，将其投入电铲、钻机的实际应用中，从而提升经济与.效益。达到科技能带来无尽生产力的实际效用。

3.3完善变频调速技术在电铲、钻机中普及应用的制度建设。无规矩不成方圆，在变频调速技术的推广应用过程中，也应注意规范使用技术，强调变频调速技术在电铲、钻机中的科学应用。对使用到变频调速技术的电铲、钻机设备的日常维护应合理，并要培养专门技术人才来开展维修工作，同时，要想变频调速技术得以长久应用就少不了相关工的不断改进与创新[5]。所以，相关开采部门应开创良好平台，促使更多的工对变频调速技术在电铲、钻机设备中的使用予以不断改造，争取创造更大的经济效益。而这些目标的实现都需要一个科学的制度建设。

篇6：abb变频器应用解析

在高炉冶炼金属过程中, 上料系统的控制是高炉自动化控制的核心部分, 其水平和可靠性也是冶炼技术现代化、自动化的重要指标之一。上料系统根据生产工艺要求, 把槽下备好的原料安全、可靠地送到高炉炉顶, 故其控制过程一旦出现故障, 将直接影响高炉生产。

高炉上料的形式主要有料车卷扬上料、皮带上料2种。料车上料由于占地面积小, 在中小高炉中得到了广泛的应用, 中型高炉卷扬系统一般采用双电机控制, 小高炉一般采用单电机控制。

1 控制系统设计方案

某厂高炉卷扬设计采用2台YTSZ355L-4 (3相380 V, 355 kW, 4极, Ie=660 A, ne=960 r/min, 50 Hz) 冶金及起重用变频调速三相异步电机驱动。此电机过载能力强, 额定电压、额定功率时, 能够承受额定转矩的200%过载, 历时1 min;低频 (1 Hz左右) 启动时启动转矩可达额定转矩的150%。变频器配置时有如下方案: (1) 一拖二:1台大功率变频器驱动2台电机, 再备用1台同功率变频器; (2) 一拖一:1台变频器驱动1台电机, 2台电机再各备用1台变频器; (3) 二用一备:1台变频器驱动1台电机, 1台备用变频器通过单刀双掷开关进行切换。

随着工艺冶炼强度的不断提高, 料批重量越来越大, 要求变频器的容量越来越大, 但是受机械强度和供电系统的限制, “一拖二”方案中超大容量的变频在实际应用中比较困难;“一拖一”是当前广泛采用的设计方案, 既能满足生产需要, 又不受机械和供电的约束, 但是备用2台变频器增加了业主的成本;“二用一备”只备用了1台变频器, 但是2台电机出线都来自同一台切换柜, 增加了施工难度, 且日后维护也较繁琐。经过权衡, 最终采用“二用一备”, 设计时考虑变频器容量一般为1.1～1.5倍的电机容量, 选用3台ACS800-07-0610-3 (额定电压400 V, 重载应用时Ihd=657 A, Phd=400 kW) 变频器, 配套制动单元和制动电阻, 系统原理图如图1所示。

2 ABB变频器的功能及特点

2.1 直接转矩控制 (DTC) 技术

继德国的Blaschke博士和他的同事Depenbrock在1971年和1985年提出DTC理论后, ABB从1988年开始了DTC的研究。DTC是直接基于电机电磁状态来控制转矩和速度的一种方式, 即在变频器内部建立一个交流异步电机的软件数学模型, 根据实测的直流母线电压、开关状态和电流计算出一组精确的电机转矩和定子磁通实际值, 并将这些参数直接应用于控制输出单元的开关状态。变频器的每一次开关状态都是单独确定的, 这意味着可以产生最佳的开关组合并对负载变化作出快速的转矩响应, 并将转矩响应限制在一拍以内, 且无超调, 真正实现了对电机转矩和转速的实时控制。

图2为DTC与其他交流控制方式的控制框图。

通过比较, DTC采用电机参数直接控制转矩, 不需要测速计或编码器来反馈速度和位置信号, 可以在低频实现零速满转矩, 且不使用调试器, 响应时间快。

2.2 主从控制技术

主从控制技术是ABB公司专门为多电机传动应用而设计的, 变频器之间通过光纤连接, 其中一台变频器被设置为主机, 其他变频器被设为从机, 主机和从机的电机轴通过减速机、钢丝绳和卷筒刚性连接在一起。外部信号 (包括启动、停止、给定信号等) 只与主机变频器相连, 主机通过光纤将控制字和转速给定值、转矩给定值传给从机, 实现对从机的控制。从机一般不通过主从通讯链路向主机发送任何反馈数据, 从机的故障信号单独连至主机的运行使能信号端, 形成联锁。一旦发生故障, 联锁将停止主机和从机的运行。

主机实行速度控制, 从机实行转矩控制, 从机的转矩、速度控制信号由主机根据自身的转矩输出比例进行计算给出, 可以有效地控制负载的平衡。在正常的运行范围内, 从机的速度调节器输出为0, 从机时刻跟随主机的转矩给定, 保持负载平衡。如果主从机速度略有偏差 (速度给定值—实际转速值) , 且偏差值在窗口范围内, 窗口控制将使从机速度调节器的输入和输出保持为0, 从机跟随主机的转矩给定, 满足负载平衡要求;如果偏差值超出窗口范围, 窗口控制把速度偏差与速度调节器相连, 速度调节器输出增加或减少内部转矩给定, 停止转速的进一步上升或下降, 直至达到新的平衡。

3 系统调试

3.1 启动力矩建立

料车运行过程中, 2个料车交替上料, 始终是重车向上的过程, 重车在向上行驶过程中不能有后溜的现象。由于重车在斜桥中间再启动时极易发生这种情况, 这就要求变频器驱动电机在启动时有足够的转矩, 当启动转矩建立并保持一定时间后才能松开抱闸, 重车上行。启动转矩应根据变频器所能驱动的最大负载量 (工艺要求料车最大能承载的重量) 进行设置。

3.2 多段速运行

根据料车轨道长度及生产工艺要求, 料车在上行过程中须经历启动、加速、稳定运行、减速、倾翻和制动6个阶段。料车速度如图3所示, 图中a、b、c、d、e的实际速度和斜率可根据生产工艺要求进行合理的调节。

料车全程中的速度切换由智能型主令控制器实现。智能型主令控制器由1套西门子S7-200小型控制器和1台编码器组成, 编码器随减速机转动将信号传送给控制器, 经过程序处理, 输出信号分别接到变频器的DI5、DI6输入点 (DI4不接线) , 通过表1进行高低速的选择和设定。

3.3 减速检查点保护

料车高速运行过减速点, 切换至低速后, 方可安全到达炉顶。为了防止发生飞车现象, 在主令控制器中设置减速检查点信号, 该信号触发变频器的监控极限值功能块, 一旦实时速度高于设定值, 变频器输出信号切断安全回路, 停车抱闸, 并按程序设定采取断电等其他保护措施。

4 结语

该套上料系统采用“二用一备”的设计方案, 避免了设备大型化, 减少了投资, 应用变频器的DTC和主从技术, 解决了高炉料车重载启动和多传动的同步问题, 实现了生产工艺要求, 达到了生产指标。

摘要：针对某钢铁厂新建1080m3高炉上料系统, 主要从控制系统设计、变频器功能及特点、系统调试等几个方面介绍了ABBACS800变频器在高炉卷扬上料中的应用。

关键词：变频器,DTC控制,主从控制,多段速

参考文献

[1]王士政.工矿企业电气工程师手册[M].北京:中国水利水电出版社, 2002