某公司#3窯高溫風(fēng)機(jī)高壓變頻設(shè)備于2007年3月投入使用，連續(xù)運(yùn)行超過(guò)12年，由于設(shè)備功率單元器件、電路板件等老化嚴(yán)重，故障率升高，對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響；同時(shí)老版本功率單元及板件均已停產(chǎn)，一旦出現(xiàn)故障修復(fù)極為困難。公司于2020年底對(duì)高溫風(fēng)機(jī)變頻器進(jìn)行升級(jí)改造，保留原變頻干式變壓器，對(duì)所有功率單元及控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，改造后效果良好，主要問(wèn)題是在變頻器調(diào)速超過(guò)850r/min過(guò)程中出現(xiàn)自動(dòng)降頻，電機(jī)電流132A，未超額定值(144A)無(wú)法滿足工況要求。

#3窯高溫風(fēng)機(jī)變頻器及電機(jī)基本參數(shù)見(jiàn)表1，2。

開(kāi)機(jī)后，高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行超過(guò)850r/min后變頻器振蕩限流，無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。監(jiān)控VF模式下變頻器運(yùn)行情況，850r/min以下運(yùn)行正常，給定880r/min后變頻器開(kāi)始自動(dòng)降頻運(yùn)行。

根據(jù)以上情況分析：現(xiàn)場(chǎng)窯產(chǎn)量額定2000t/d，實(shí)際運(yùn)行到2600W，電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行。異步機(jī)通用模式的控制方式為V/F曲線恒轉(zhuǎn)矩控制，轉(zhuǎn)矩?zé)o法自動(dòng)調(diào)節(jié)，負(fù)荷過(guò)大與負(fù)壓波動(dòng)引起輸出電流振蕩，力矩達(dá)到保護(hù)值(變頻設(shè)定保護(hù)值為6000N·m)后變頻器自動(dòng)降頻。

對(duì)于常規(guī)的VF控制，電機(jī)的電壓隨著電機(jī)速度的降低而相對(duì)增加，導(dǎo)致勵(lì)磁不足，而使電機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。為了補(bǔ)償這個(gè)不足，變頻需要通過(guò)提高電壓來(lái)補(bǔ)償電機(jī)速度降低引起的電壓降，這叫轉(zhuǎn)矩提升。轉(zhuǎn)矩提升是提高變頻器的輸出電壓，然而即使提高很多輸出電壓，電機(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電流對(duì)應(yīng)提高，因?yàn)殡姍C(jī)電流和電機(jī)產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量。因此必須引入矢量控制，把電機(jī)的電流值進(jìn)行分配，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)電流分量和勵(lì)磁分量的數(shù)值。矢量控制可以通過(guò)電機(jī)端的電壓降低響應(yīng)，進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償，在不增加電流的情況下，允許電機(jī)產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩，解決變頻保護(hù)降頻問(wèn)題，同時(shí)也改善了電機(jī)低速時(shí)的溫升。

轉(zhuǎn)矩提升增加變頻器的輸出電壓，使電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和電壓的平方成正比的關(guān)系增加，從而改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足，使用“矢量控制”，可以使電機(jī)在低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到電機(jī)在50Hz時(shí)供電輸出轉(zhuǎn)矩。

根據(jù)以上分析，采取了如下措施：

(1)停機(jī)后將VF控制方式改為開(kāi)環(huán)矢量控制，異步機(jī)開(kāi)環(huán)矢量控制方式將電機(jī)定子電流分解為勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流單獨(dú)控制，力矩不夠時(shí)可單獨(dú)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩電流，提升變頻器帶載能力。

(2)變頻器在增加轉(zhuǎn)速時(shí)力矩較大，為防止瞬間力矩過(guò)大造成變頻器保護(hù)降頻，將變頻器限流系數(shù)由110％調(diào)整為120％。

再次開(kāi)機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，變頻器運(yùn)行到842r/min時(shí)轉(zhuǎn)矩顯示7170N·m，加速過(guò)程轉(zhuǎn)矩顯示9000N·m，給定890r/min變頻穩(wěn)定運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩顯示8600N·m，電機(jī)電流達(dá)到額定值。高溫風(fēng)機(jī)變頻器自3月15日開(kāi)機(jī)至6月1日，運(yùn)行穩(wěn)定，未再出現(xiàn)降頻問(wèn)題。

作者：張振華，陳作海，白建東，王興盛

來(lái)源：《山東水泥廠有限公司》

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