邦飞利ACT401系列变频器在山水集团水泥水磨生产线中的应用[1].doc

邦飞利ACT401系列变频器在山水集团水泥水磨生产线中的应用邦飞利ACT401系列变频器在山水集团粉磨站中得到了广泛采用。经过生产实践的检验，表明其无论在简单的变频节能控制(如风机、水泵变频调速)，还是在负荷状况复杂多变、电源状况较差的条件下，只要正确设置各控制参数，都能找到合适的解决方案。1 变频器控制方式及其特点：11 vf控制方式(即配置I10)vf控制方式是异步电动机变频调速最基本的控制方式，它在控制电动机频率(f)变化的同时，也控制变频器的输出电压(V)，并使两者之比( 为恒定，从而使电动机的磁通基本保持不变。电动机的速度与电压频率成正比，从而达到调速目的。该方式能够在较宽的调速范围内，保证电动机的效率和功率因数不下降。风机和泵类机械的节能及配料秤的调速可使用这种控制方式。vf控制的主要缺点是低速性能较差。其原因是低速时异步电动机定子的电压降所占比重增大，而定子电压仍保持不变，势必引起感应电动势减小，即电动机的磁通减小，电磁转矩减小。实际应用中表现为：水泵在启动过程中或低速运转时容易过负荷跳闸；配料秤在料层厚、配料量小的情况下皮带不易启动或运转中容易被料压住(通常伴随着过负荷跳闸)。解决的方法之一是：缩短加速时间，使电动机在尽可能短的时间内达到控制速度的最大值，即尽快获得最大转矩。但时间设置过短，有可能导致变频器出现“加速过电流”故障；之二是采用变频器的“转矩提升”功能，设置有关参数，通过试验，选择一个合适的“提升值”，即可解决此类问题。将ACT401变频器的控制参数30置为110，即可采用此种控制方式。12 PID控制方式(即配置111)通常在恒压给水、流量、液位的控制中采用这种方式，它实际上是通过软件扩充功能，在内部设置了一个PID控制器，方便用户的应用。此种方式，水泥生产线主机设备基本上不采用，在此不作多叙。将ACT401变频器的控制参数30设置为111，即可采用此种控制方式。13 磁场定向型开环矢量控制方式(即配置410)异步电动机的定子电流包括两个分量：励磁电流分量和转子电流分量。由于励磁电流是异步电动机定子电流的一部分，所以很难仅仅通过控制异步电动机的定子电流达到精确控制电动机转矩的目的。这是因为异步电动机的转矩不仅与电动机磁通和电流的大小有关，而且和它们之间的相位差有关。电动机的定子电流大并不能保证电动机的转矩大。例如异步电动机全压启动时，定子电流几乎是额定电流的57倍，而启动转矩仅仅是额定转矩的0812倍。在矢量控制理论中，通过“32、23”变换，将异步电动机三相绕组中三相对称的交流电流，变换为在空间上互差90。的两相绕组中的两相交流电流；同样，在空间上互差90。的两相绕组中的两相交流电流也可以用三相绕组中三相对称的交流电流等效。从产生旋转磁场的角度考虑，在矢量控制计算中还采用了所谓的“旋转变换”，将静止的两相定子绕组通以交流电产生的旋转磁场等效为两相绕组旋转，且通以直流电产生的旋转磁场。通过这两个变换，异步电动机就具有了和直流电动机类似的控制性能：有励磁绕组和转矩绕组，两套绕组在空间上互差90。；在励磁电流恒定时，电动机产生的电磁转矩和电枢电流成正比，控制电动机的电枢电流就可以控制电动机的转矩。当瞬时出现负载很大时，转矩电流和励磁电流的分离控制，可以提供很好的动态特性。这两个变换是矢量控制技术的基础。实际应用中，对电动机速度的控制没有利用速度检测反馈装置，故其为开环控制方式。将邦飞利变频器ACT401的控制参数30置为410，即可采用磁场定向型开环矢量控制方式。水泥粉磨系统中，特别是在闭路磨的循环风机、选粉机等负荷状态复杂、瞬间变化大的场合，变频器的控制都采用了这种控制方式。2 变频器的应用21 选粉机和循环风机的调速控制1)从图1闭路磨工艺流程中可以看出，在选粉机启动过程中，选粉机电动机本应该作为动力源驱动负载(即选粉机风叶)旋转，但由于刚启动时电动机转速较慢，而选粉机风叶遭受来自高浓度除尘器风机的较大抽力，出现带动着电动机旋转的非正常状况，使电动机处于发电状态(即“再生状态”)，这一过程极易出现直流母线过电压保护动作，设备跳停。图1 闭路屠工艺流程示意同样，生产过程中，有时需要降低选粉机转速(通过降低电动机转速来实现)。电动机降速过程中，由于高浓度除尘器风机抽力的影响，加大了变频器的“再生电压”，也容易出现直流母线过电压保护，设备跳停，严重影响生产的连续性和产品质量的稳定。在某粉磨站的投产调试中，经历了几次直流母线过电压跳停后，对变频器的运行状态、负荷特点有了了解，但由于对各参数的含义理解不够、设置不当，费了多次周折才使得选粉机的运转正常化。其实，针对这种负荷特性，只要采用磁场定向型开环矢量控制方式，采用其本身带有的自整定程序进行参数设置，并适当修正即可。具体参数的含义和操作过程，可参阅用户手册。2)我集团各水泥粉磨站循环风机的调速，基本上也都使用邦飞利ACT401系列变频器，并且采用了磁场定向型开环矢量控制方式。22 功能及其应用1)过压控制功能该系列变频器的电压控制器功能，在避免由于短期电源故障而造成停机方面，具有很好的作用。当变频器控制电动机以设定的斜率进行主动减速时(再生状态)，会导致直流母线电压升高。开启了过压控制功能后，如果母线电压超过了“直流电压限制值参考”(参数680)所设定的值，控制器会通过减小减速的斜率，即放慢减速，使直流母线电压的升高速率得到减缓或消除，以此防止直流母线过电压跳闸。减速斜率小的程度，“最大频率升幅”(参数681)规定。2)电源故障调整功能短期电源故障包括电源电压突然降低至限值、线路瞬间跳闸重合闸等，负载急剧增大带来的直流母线电压迅速降低也属于此类情况。该故障会导致母线直流电压下降。电压控制器负责对直流母线电压进行监控。电压控制器的开闭由参数670进行设置。0：电压控制器功能关闭；1：过压控制功能开启；2：电源故障调整功能开启；3：两功能同时开启。开启了电源故障调整功能后，当母线直流电压相对下降到“主电压闽值”(参数671)所设定的值以下时，会被看成出现电源故障。确认出现电源故障后，控制器试图将母线直流电压调节到“电源维持参考值”(参数672)设定的值。为此，控制器“有目的”的把变频器的输出频率持续降低，使存有剩磁的电动机进入发电状态，向变频器提供直流电压。如果电源电压持续无输入，并且变频器频率已经降低到“停机阈值”(参数675)确定的频率限值，变频器就会开始关闭，到完全关闭(输出频率降为0)，所需时间由系统的再生能量决定。电源故障调整功能在电源发生短期故障时，起到了提高直流母线电压的作用，显然，可以延长母线电压降至欠压值的时间，亦即延长了变频器关闭时间。有3种情形： 如果变频器关闭过程中输出频率还未减小到零，电源又恢复，变频器会加速到电源短时故障前的运行频率，加速的斜率采用由“电源恢复时加速”(参数674)的设定值，由于该值很大，所以需用的时间很短，对设备及安全没有任何影响，也不易直接发觉。 如果电源故障持续至变频器完全关闭，变频器会处于“备用”状态 当电源恢复时，如果再次接到开启命令，会开始正常的工作过程。 如