风机的变频改造

1、烧结风机的变频改造传统的观念认为烧结主抽风机功率大、改造难度大、周期长、风险高，同时 改造需长时间停机，对整个生产工艺将造成巨大影响。为此我们组织生产单位、 设计单位、施工单位、供货单位召开分析会，将方案多次酝酿修改，要求必须在 不影响生产，保证原系统稳定运行的前题下，本着安全、可靠、优质、经济的原 则对烧结主抽风机进行变频改造。通过大家群策群力，周密计划，最终制定可实 施的详细的改造方案。1、变频器的基本工作原理变频器是将固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置。 它的控制方式有以下几种。交流50/60112 I直流I裁率-幅值可变变流变频器E图2-2.变频器示意图A、VVVF

2、的控制方式交流电动机的感应电势E=4.44Nfm。忽略定子绕组的阻抗，定子电压U E=4.44Nfm。当改变频率f调速时，如电压U不变，则会影响磁通。例如，当 电机供电频率降低时，若保持电机的端电压不变，那末电机中的中m将增大。由 于电机设计时的磁通选为接近饱和值，中m的增大将导致电机铁心饱和。铁心饱 和后将造成电机中流过很大的励磁电流，增加铜耗和铁耗。而当供电频率增加， 电机将出现欠励磁。因为T=CmI2 cos 6 2（Cm为电机结构决定的转矩系数，I2 为转子电流折算值，cos62为转子功率因数），磁通的减小将会引起电机输出转 矩的下降。因此，在改变电机的频率时，应对电机的电压或电势同时

3、进行控制， 即变压变频（VVVF）。压频比恒定（保持中不变）Ux n Ex = 4.44 fWkw *m _ EU：/ f 1 - Ex = 4-44W此心疽 4. 445常以定子电压Ux与频率fl保持同步变化来近似代替反电动势Ex与频率f 的同步变化。V/F控制的调速系统，电动机定子的频率、电压及电流均是以平均值来考虑的， 所以被控制的转矩也是平均值。V/f协调控制可近似保持稳态磁通恒定，方法简单，可进行电机的开环速度 控制。主要问题是低速性能较差。因为低速时，异步电动机定子电阻压降所占比 重增加，已不能忽略，不能认为UE，这时V/f协调控制已不能保持恒定。由于V/f协调控制是依据稳态关系得

4、出，因而动态性能较差。如欲改善V/f 协调控制的性能，需对磁通进行闭环控制。异步电动机的矢量控制方式异步电机的矢量控制由来：V/F控制在稳态下没有问题，但在启动过程和负 载突然变化的情况下，磁通和转矩不能优化，动态响应慢。矢量控制解决的问题：如何保持磁通不变，如何使转矩电流瞬间最大化。矢量控制方式是基于异步电动机建立转矩的原理，通过数学模型将定子电流 的瞬时值il分解成与转子磁通矢量平行和垂直的两个分量，即励磁电流分量iml 和转矩电流分量itl （它分别与直流电动机的励磁电流和电枢电流相对应），并 以瞬时值的形式分别对iml和itl进行控制，这样就可以控制所产生的瞬时转矩 值。异步电机的转矩

5、表达式为M=Cmmcos2。异步电动机的转子电流和气隙有效磁通中m有关，且与转速（转差率s）有关， 和中m两个参数既不成直角又不是两个独立变量，转矩的这种复杂关系成为异步 电动机难于控制的根本原因。而异步电动机只有定子绕组与电源相接，定子电 流中包含励磁电流分量和转子电流分量，两者混在一起（称为耦合），电磁转矩 并不与定子电流成比例。无速度传感器的矢量控制方式在实际应用中，高性能的调速系统都离不开转速闭环，但是速度传感器的安 装、维护及低速性能等方面的问题会影响到系统的可靠性。不使用速度传感器降 低了系统的成本、增加了整个系统的可靠性和鲁棒性。要实现无速度传感器控制 的关键之一是如何从容易得到

6、的定子电流、定子电压中计算出与速度有关的量。 目前常用的有：a、利用电机的基本方程式（稳态或动态）导出速度的方程式 进行计算；b、根据模型参考自适应的理论，选择合适的参考模型和可调整模 型，利用自适应算法辩识出速度；c、利用电机的次谐波电势计算速度，或计 算转差频率进行补偿等。直接转矩控制方式直接转矩控制技术，是20世纪70年代空间电压矢量控制技术之后又一种针 对交流电机控制的高性能交流调速技术。该控制方法在定子坐标系下分析、计算 电机的磁链和转矩，从而使得控制系统线路简单，对电机的参数不敏感，而且具 有高动态性能。直接转矩控制的思想是:在维持定子磁链幅值不变的情况下，通过改变定子 磁链的旋转

7、速度以控制电机转矩，进而控制电机转速。在电机的起动阶段，直接转矩控制可以针对电机的转速和转矩直接进行控制， 因此具有响应速度快、起动时间短等优点，但由于系统中没有专门的电流环，在 转矩和磁链同时增加的情况下，易引起过流而使系统起动失败。2、改造的电气方案整套系统电气回路构成：2台高压大功率变频器，12个高压开关柜、2个励 磁柜、1#烧结主抽风机控制系统、2#烧结主抽风机控制系统、4套高压开关柜监 控系统，4个低压配电柜及，散热装置。1#，2#烧结主抽风机变频改造后的电气原理，采用其中一台能满足对应一台 电机可由任何一台变频器实现“软启动”并调速。任意一台电机可由工频运行切 换到由任意一台变频器

8、驱动，实现变频运行，任意一台电机也可由任何一台变频 器驱动的变频运行切换到不同母线下的工频运行。3、上位DCS控制系统、MCC监控系统改造方案 第一层网络:原有烧结系统控制网络，Profibus DP网络地址采用整个烧结系统网络所规 定的站点地址，通过 AC01/AC02柜中CPU315-2DP独立的Profibus DP模块 CP342-5来实现与整个烧结系统网络的无缝连接，进行数据交换。在此处对控制 系统实施硬件改造，通过ET200M替代过去的独立的CPU分别成为AC01/AC02 一 个远程分站。由于中控系统与AC01/AC02的布线距离低于200m，故可以通过 Profibus DP 1.5M/S的速度进行通信。第二层网络：三套PLC与3台触摸屏、一台PC机进行数据交换。通过三个CP342-5 Profibus DP模块来实现CPU连接到网络中。主要是实现PLC与触摸屏的数据连接。第三层网络：三套PLC之间的数据交换，通过MPI传输全局变量。第四层网络：由于通过扩充导轨的方式只能近距离的扩充3个导轨，故通过从站方式架构 起第四层网络。AC01与一个就地从站ET200T、一个160m远的远程从站ET200T以及采集高压 工频柜的保护装置UMG511实现数据交换，进入逻辑控制。AC02与一个就地从站ET200T、一个160m远的远程从站