某公司的窯爐高溫風(fēng)機(jī)高壓變頻設(shè)備于07年3月投入使用，已連續(xù)運(yùn)行12年多。由于設(shè)備功率單元器件和電路板老化嚴(yán)重，故障率上升，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。同時(shí)，舊版的電源單元和板卡已經(jīng)停產(chǎn)，一旦出現(xiàn)故障極難修復(fù)。隨著近年來(lái)，企業(yè)對(duì)高溫風(fēng)機(jī)變頻器(以下簡(jiǎn)稱-VFD)進(jìn)行了升級(jí)改造，保留了原有的變頻干式變壓器，對(duì)所有動(dòng)力單元和控制系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造。改造后效果良好。主要問(wèn)題是變頻調(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和欠額定值(144A)不能滿足工況要求。
1.過(guò)程分析
表2#3窯尾高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)銘牌參數(shù)
啟動(dòng)后，當(dāng)高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)850轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，變頻調(diào)速振蕩并限制電流，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的需要。監(jiān)控變頻模式下變頻的運(yùn)行情況，在850轉(zhuǎn)/分以下正常運(yùn)行。在給定的880轉(zhuǎn)/分鐘后，變頻驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始自動(dòng)降低頻率。
根據(jù)以上分析:現(xiàn)場(chǎng)窯爐額定出力2000t/d，實(shí)際運(yùn)行2600W，電機(jī)過(guò)載。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)，輸出電流因負(fù)載過(guò)大、負(fù)壓波動(dòng)而振蕩，轉(zhuǎn)矩達(dá)到保護(hù)值后VFD自動(dòng)降頻(變頻設(shè)定的保護(hù)值為6000n·m)。
2.解決方法
對(duì)于常規(guī)的VF控制，電機(jī)的電壓隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的降低而相對(duì)增加，導(dǎo)致勵(lì)磁不足，電機(jī)無(wú)法獲得足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)力。為了彌補(bǔ)這一不足，變頻需要增加電壓來(lái)補(bǔ)償電機(jī)轉(zhuǎn)速下降引起的壓降，這就是所謂的轉(zhuǎn)矩提升。扭矩提升是為了增加VFD的輸出電壓。但是，即使輸出電壓增加很多，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也不能對(duì)應(yīng)其電流增加，因?yàn)殡姍C(jī)電流和電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量。因此，必須引入矢量控制來(lái)分配電機(jī)的電流值，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)的電流分量和勵(lì)磁分量的值。矢量控制可以通過(guò)電機(jī)端的降壓響應(yīng)優(yōu)化補(bǔ)償，讓電機(jī)在不增加電流的情況下產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩，解決變頻保護(hù)的降頻問(wèn)題，改善電機(jī)低速時(shí)的溫升。
轉(zhuǎn)矩增加增加了VFD的輸出電壓，從而增加了電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與電壓平方的關(guān)系，從而提高了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。為改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的問(wèn)題，采用“矢量控制”，電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩可達(dá)到電機(jī)50Hz輸出轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)上述分析，采取了以下措施:
(1)停機(jī)后，變頻控制方式變?yōu)殚_(kāi)環(huán)矢量控制。異步電機(jī)的開(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)矩電流進(jìn)行獨(dú)立控制。當(dāng)扭矩不夠時(shí)，可以獨(dú)立調(diào)節(jié)扭矩電流，提高VFD的承載能力。
(2)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，變頻調(diào)速的轉(zhuǎn)矩較大。為了防止變頻保護(hù)因瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩過(guò)大而降低頻率，將變頻的限流系數(shù)從110%調(diào)整到120%。
3.效果
根據(jù)再次啟動(dòng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)VFD運(yùn)行到842r/min時(shí)，扭矩顯示7170n·m，加速時(shí)扭矩顯示9000n·m。給定890轉(zhuǎn)/分，變頻運(yùn)行穩(wěn)定，扭矩顯示8600?！っ?，電機(jī)電流達(dá)到額定值。高溫風(fēng)機(jī)變頻器自3月15日啟動(dòng)至6月1日運(yùn)行穩(wěn)定，無(wú)降頻問(wèn)題。
