变频调速技术在高炉主卷扬机上的广泛应用

　　对于交流异步电机的转速调节，通常有变极调速、变频调速 、改变转差率调速。在变频设备制造尚未成熟与推广前．三相绕线式异步机的启动、调速大多采用转子回路外接电阻．通过改变转差率来调速。所在厂的新钢 1# 、 2# 、 3# 、 4# 高 i 炉上料主卷扬机，就是采用转子串电阻调速。这种调速方式有以下缺点：首先。启动电流大。对于上料卷扬 YZR355RL1 — 10 110kV 电机．电流为 550A 。因启动电流大，造成电气设备加速老化。故障增多，维修费用增加。

　　启动电流冲击还造成减速机高速挡齿轮磨损加速．机械接手并帽松动，电机轴丝口磨毛，料车刹不住车，造成料车翻车事故。高炉常被迫休风检修。其次．调速比低，调速范围窄。其三。制动电阻消耗大量电能，转子电流通过调速电阻消耗电能高达 12 万 kWh ／年。高炉上料主卷扬实际上要求调速范围要宽．当料车快到炉顶时，要求料车慢行，进入副轨时电机运行在再生发电制动．使料车顺利倾料。由于料车在接近副轨时，处于高速运行状态，在运行至副轨时，由于惯性极易造成掉道、挂车。

　　随着变频器技术成熟．通过调速方案的比较．我厂四座 300m3 高炉采用富士公司 FRENIC 5000G 9S160kW 型变频器作主卷扬电机的调速控制单元。经过近 8 年应用．总结变频器应用于上料卷扬上具有以下优点：启动冲击少、调速范围宽、停车准确、省电、完全能满足工艺要求。 8 年的使用．从未出现变频器本身故障。

　　更有突出的表现： 3# 、 4# 高炉为了提高上料速度，高炉主卷扬电机最高位运行频率已达 58Hz 。由于电机提速而满足了生铁高炉高产量的要求。

　　一、系统构成基本电路框图 。

　　绕线式异步电动机转子回路在碳刷架处将转子三相短接。 N 、 P 接制动单元。 1Z 、 1F 来自 PLC 输出点。控制电动机正反转。 23CA 、 24CA 正反转打车。 X1 、 X2 、 X3 处接多步减速控制。由 PLC 和主令开关共同控制。制动单元作用为吸收电动机减速反馈电压，以防变频器过压。多步速度排列组合见附表。

　　二、参数设定参数设定对变频器稳定运行至关重要。有些参数要根据工艺要求反复调整，达到运行稳定，保护可靠。

　　G9S 变频器通过入机对话面板键盘设定参数。操作方法设定由 FWD 或 REV 端子命令信号操作。最高频率设定 58Hz（ 已提速 160%） 。基本频率设定工频 50Hz 。加速时间设定 7s 。减速时间由 X1 、 X2 、 X3 组成多步减速，由 58Hz 减到 30Hz 维持 3s ．再减速到 15Hz 。由 15Hz 低速运行到炉顶受料斗边副轨。频率限制上限 58Hz ．下限 0Hz 。电机极数设定 10 极，额定电压 380V 。

　　三、调速过程分析异步电动机的转速 n= 60f 1（1-s） ／ P ．式中 P 为电机极对数。 n 正比于供电频率 f1 ．若平滑地改变 f1 ．则可平滑地调节 n 。为保证电机在频率变化时有过载能力．选定用恒转矩调速。对于恒转矩调速。要求：定子电压／定子频率 = 常数。其机械特性曲线如图 2 所示。变频器控制的电动机所拖动的料车的负载曲线如图 3 。通过调整变频器加减速时间，以满足电动机拖动负载要求 。

　　对电动机按梯形图进行控制。开始时料车在 5 秒钟之内加速达到最高频率 58Hz 。以 58Hz 稳定运行 34 秒．已接近炉顶，需要下降转速。我们设定 58Hz 在 2 秒内减到 30Hz ．后维持运行 3 秒．再减速至 15Hz ．又维持运行 7 秒到副轨．受主令控制到位停车。

　　四、存在问题及解决办法变频器安装使用初期遇到了以下几个问题：首先是料车一启动．抱闸也同时打开．由于电动机启动力矩小于负载所需转矩．造成料车下滑．另一部料车往上冲，掉道挂车。这种异常现象与料车拉的负荷种类有关，不是经常出现。但在拉废铁时易出现。采取反转矩调大加以解决。其次，在减速时出现过压保护。原因为减速阶段反馈电能使系统过压．采取提高制动电压吸收值办法解决。三是液压抱闸打开和变频器开通受 PLC 两对点分别控制，出现变频器未开通。而抱闸已打开现象。后采取 PLC 控制变频器，变频器控制液压抱闸的方式，解决了这个问题。

　　五、结束语新钢 1# 、 2# 、 3# 、 4# 高炉主卷扬机由电阻调速改为变频调速，能完全满足炼铁生产工艺要求。运行稳定．维修量少，节能降耗．取得了显著的经济效益。经测算仅减少掉道翻车产生效益年达 260 万元．一年节约维修费 10 万元．一年节约电费 9 万元．直接经济效益 279 万元。这样一年即可收回全部投资．且有盈余。

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