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英威腾CHV190系列变频器在带式烧结机柔性传动主从上的应用
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  要:本文主要介绍了英威腾CHV190系列变频器在带式烧结机传动主从上的应用,及CHV190主从功率均衡模式的原理,经过生产实践证明,完全满足工艺要求,可靠性高。

关键词:CHV190变频器;带式烧结机;柔性传动;主从功率均衡模式

1.引言

烧结,就是冶金生产时,将各种粉状含铁原料,配入适量的燃料、熔剂以及适量的水,经混合和造球后在烧结设备上进行点火烧结,使之在不完全熔化的条件下烧结成块的方法。烧结主作业线长达数百米,在烧结机上进行的烧结过程持续时间不长,在几十分钟内完成。

英威腾CHV190变频器成功运用于四川某铸管公司新建烧结生产线中带式烧结机柔性传动上,以下简要介绍运用中的主要技术问题。

2. 四川某铸管公司带式烧结机柔性传动的电气要求

2.1    烧结机传动装置

烧结机的传动装置,主要靠机头链轮(驱动轮)将台车由下部轨道经机头弯道,运到上部水平轨道,并推动前面台车向机尾方向移动,相邻台车运动到上下平行位置时,间隙消失,台车就一个紧挨着一个运动


                                         1 带式烧结传动装置



2.2    台车

带式烧结机是由许多台车组成的一个封闭式的烧结带,所以,台车是烧结机的重要组成部分。它直接承受装料、点火、抽风、烧结直至机尾卸料,完成烧结作业。台车铸成两半,由螺栓连接。台车滚轮内装有滚柱轴承,台车两侧装有拦板。

                                   2 烧结机台车

3.  带式烧结机电气传动要求

3.1 两台交流异步机通过齿轮减速器,驱动带式烧结机机头链轮;

3.2 速度需要调速,由外部电位器进行调节;

3.3 需要正反转;

3.4  带式烧结机装料起动时,负载转矩很大,要求电机驱动装置输出起动转矩也足够大,才能保证能使带式烧结机顺利起动。

3.5  需要保证这两台电机输出功率相同,即功率均衡;避免电机之间输出功率不同,造成出力大的电机出现过载或过流故障。

4.  带式烧结机系统配置

4.1    工艺设备配置参数

客户新建烧结机的详细设备技术参数如下:

Ø  台车规格(长x宽)(m):1x2.5

Ø  烧结机有效烧结长度:84m

Ø  驱动装置形式:两点啮合全悬挂柔性传动,电动机变频调速;

Ø  为适应烧结机生产能力和烧结终点状况的变化,采用了专用变频调速电动机来调速,使台车的运行速度在1.03.5m/min之间实现无级调节。

Ø  正常生产时,根据现场生产要求,台车运行速度可在高速和低速间转换,对应柔性传动电机运行频率为:30HZ10HZ

Ø  为台车安装和检修更换的需要,电动机选用带失电制动的变频电机。

Ø  工作制度: 连续工作制,作业率90%

Ø  设备在连续工作和重载条件下可靠运行。

Ø  设备具有超载15%负荷启动的能力。

Ø  具有机械和电气双重过载自动保护的功能。

4.2    柔性传动电动机参数如下

两台交流变频调速三相异步电动机:YTSP180L-615KW380V,额定电流30A,极数:6,恒转矩范围:350Hz,恒功率范围:50100Hz,基频转速:970 r/min,额定转矩:148N.m

  

3 柔性传动主从电机现场照片

4.3    变频器配置

带式烧结机柔性传动变频系统配置1台变频柜(GGD型),柜内配置英威腾变频器CHV190-018G-4两台,每台变频器18KW380V,额定输出电流37A;每台变频器配输出电抗器一台。

4.4    柔性传动变频调速系统设计

柔性传动变频调速系统速度给定采用电位器给定,变频器加减速模式按S曲线设定, 变频电机带失电制动功能,变频器系统还设有过流、过载、缺相等多种保护功能,一旦系统保护,变频停机,同时抱闸失电紧急抱闸。两台CHV190变频器之间采用主从功率均衡模式,一台变频器为主机,另一台变频器为从机。

 

                                             4 柔性传动变频器主回路接线图



5. 英威腾CHV190变频器主从功率均衡在带式烧结机上的应用

5.1     CHV190变频器主从控制工作原理

CHV190变频器主从应用中主传动是典型的速度控制,而从机传动是速度或者转矩控制,一般情况下可分为:

5.1.1  当主传动和从传动的电机轴通过刚性连接(齿轮或链条),从传动与主传动之间不能有速度差,如图5所示,从传动使用转矩控制,以使传动单元之间不存在速度差异。其工作时只负责输出一定比例的转矩以减少主传动的负荷波动,整个传动的速度控制由主传动来完成。

5.1.2  当主传动和从传动的电机轴通过传输带等设备柔性地连接时,从传动与主传动之间允2许有细微的速度差,如图6所示,从传动使用速度控制。

5.1.3  在一些应用中,从传动既需要速度控制,也需要转矩控制。在这种情况下,通过从机的一个数字输入端来完成速度控制和转矩控制之间的自由切换


        图5 从传动使用转矩控制                                        6 从传动使用速度控制



5.2     现场变频器主从功率均衡应用

现场主从功率均衡接线如图7通信可以为485通信或CAN通信,现场实际使用的是CAN通信。

 

7 现场主从变频器功率均衡模式接线图



6. 现场调试

6.1     CHV190变频器电机参数调试

电机参数自学习结束后,在开环矢量模式下运行电机。调整电机电感、互感和空载电流参数,使电机运行正常,并保证输出电压对应频率线性增长,在额定频率时需保证输出额定电压。

开环速度模式调试结束后,再采用开环转矩模式,设置P3.12=1,通过给定不同的转矩值,观察电机运行情况,同时调整电机电感、互感和空载电流参数,使电机运行正常。这样电机参数调试完毕。

6.1.1 主从功率平衡模式调试

CHV190变频器驱动刚性负载时,主机采用速度控制,从机采用转矩控制。主机将当前输出转矩传递给从机,作为从机的主转矩给定;从机同时接收主机当前运行频率,并与其自身运行频率进行误差PID计算,作为当前给定转矩的一个调整量,最终达到主从机之间的同步控制和功率平衡。在主从控制模式下,主机的运行信号与从机的故障信号串联,一旦从机出现故障,不允许主机运行。系统框图中>Pb.24的含义是保证主机首先启动后,从机才开始进行PID运算,防止由于主机还没有启动导致PID运算初始累计。


8 主从功率均衡控制系统框图



6.1.2 参数设置

a)  主机参数设置(主要参数):

1 主机参数表

功能码

赋值

说明

P0.01

1

运行指令:端子指令运行

P0.02

1

速度指令:(AI1

P6.04

1

DO1:电机运行(抱闸打开)

P6.05

4

故障输出(DO2)

P6.07

0

运行频率(AO1

PA.07

1

内部主从控制协议

Pb.00

1

功率均衡模式

Pb.01

1

本机为主机

Pb.02

0

主机输出转矩

 

b)  从机参数(主要参数):

2 从机参数表

功能码

赋值

说明

P0.01

1

运行指令:端子指令运行

P3.12

7

从机内部设定转矩

P6.04

1

DO1:电机运行(抱闸打开)

P6.05

4

故障输出(DO2)

PA.07

1

内部主从控制协议

Pb.00

1

功率均衡模式

Pb.01

2

本机为从机

Pb.02

0

主机输出转矩

7. 应用效果与客户评价

经过带式烧结机柔性传动长期带载运行实测,整个烧结机系统具体效果如下:

7.1  烧结机台车运行速度为:1.03.0m/min,完全满足生产对台车的运行速度要求。

7.2  主机和从机之间的电流相差控制在0.5A左右,两台电机电流没有出现振荡现象。

7.3  带式烧结机传动采用变频器进行主从功率平衡控制,实现台车安全的软起软停,平稳运行,分配负载均衡。

8. 结束语

英威腾CHV190变频器主从功率均衡模式在冶金带式烧结机台车传动上的成功应用,不仅使两台电机之间的功率均衡问题得到了很好的解决,而且提高了现场自动化水平,对提高该厂的产能,保证安全生产都起到了非常积极的作用。

参考文献

[1] 《英威腾CHV190系列变频器说明书》[Z]深圳英威腾电气股份有限公司

[2]SPWM变频调速应用技术》[M]张燕宾主编,机械工业出版社,2001

[3].《带式烧结设备结构与安装、调试、运转》[M],北京冶金出版社

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