陳紅濤

（冀東水泥鳳翔有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721400）

1 轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速技術(shù)在高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

風(fēng)機(jī)作為水泥生產(chǎn)用量最大的通用耗電設(shè)備之一，其能耗對(duì)生產(chǎn)成本影響很大。但目前我國的實(shí)際情況是，大部分風(fēng)機(jī)不是在設(shè)定工況下運(yùn)行，而是處于變工況下運(yùn)行，為滿足其要求，就需對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)，不僅能獲得顯著的節(jié)能效果，而且能很方便地實(shí)現(xiàn)平滑的無級(jí)調(diào)速，準(zhǔn)確地控制風(fēng)量，滿足生產(chǎn)工藝的特殊需要。

2 1600KW 高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)的工程應(yīng)用與分析

如圖1 所示，其特征在于：升壓斬波器（BC）、逆變器（TI） 采用全可控絕緣門雙極開關(guān)管IGBT，不可控整流器（DR） 和升壓斬波器（BC） 之間接有第一電流電壓采集系統(tǒng)（UIMl），第一電流電壓采集系統(tǒng)（UIMl） 的輸出和第一內(nèi)環(huán)電流控制器（NFCl） 連接至第一可編程控制器（PLCl），第一可編程控制器（PLCl） 以及與其連接的第一內(nèi)環(huán)電流控制器（NFCl） 的PWM 輸出連接至升壓斬波器（BC） 的輸入端，升壓斬波器（BC） 和逆變器（T1） 之間接有第二電流電壓采集系統(tǒng)（UIM2），第二電流電壓采集系統(tǒng)（UIM2） 輸出和第二內(nèi)環(huán)電流控制器（NFC2） 連接至第二可編程控制器（PLC2），第二可編程控制器（PLC2） 以及與其連接的第二內(nèi)環(huán)電流控制器（NFC2） 的PWM 輸出連接至逆變器（T1） 的輸入端。

第二可編程控制器（PLC2） 以及與其連接的第二內(nèi)環(huán)電流控制器（NFC2） 實(shí)施對(duì)逆變器（T1） 的內(nèi)環(huán)電流進(jìn)行控制，第一可編程控制器（PLCl） 實(shí)施對(duì)逆變器（T1） 的電壓進(jìn)行控制，第一可編程控制器（PLCl） 連接至調(diào)速系統(tǒng)（FC） 中的過流過壓過熱檢測(cè)，以及連接至電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（MD） 和調(diào)速系統(tǒng)（FC），第一可編程控制器（PLCl） 和第二可編程控制器（PLC2） 互聯(lián)。第一可編程控制器（PLCt）以及與其相連的第一內(nèi)環(huán)電流控制器（NFCl） 實(shí)施對(duì)升壓斬波器（BC） 的內(nèi)環(huán)電流進(jìn)行控制，第一可編程控制器（PLCl） 實(shí)施對(duì)調(diào)速系統(tǒng)（FC） 的外環(huán)速度控制，同時(shí)實(shí)施對(duì)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（MD） 和調(diào)速系統(tǒng)（FC） 的程序控制以及可調(diào)水阻（FR） 控制。

第一可編程控制器（PLCl） 和第二可編程控制器（PLC2） 用于：1） 電機(jī)上電后，對(duì)自身進(jìn)行初始化，使控制系統(tǒng)處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)；2） 讀入系統(tǒng)參數(shù)；3） 觸摸屏顯示開始工作，用戶輸入操作信息，如工藝類型，工藝參數(shù)等，決定逆變電壓給定值；4） 由可調(diào)水阻啟動(dòng)器FR 進(jìn)行啟動(dòng)電機(jī)；5） 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)未轉(zhuǎn)換至調(diào)速前，斬波器BC 脈寬跟蹤實(shí)際轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)全速至調(diào)速的無擾動(dòng)切換；6） 檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到額定值否，如果未達(dá)到，則返回步驟（5）；7） 從第一電流電壓采集系統(tǒng)（UIMl） 獲取信號(hào)來判斷檢測(cè)信號(hào)調(diào)速系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)，如果不正常，進(jìn)入步驟（5）；8） IGBT 逆變器（T1） 投入工作，為升壓斬波器（BC） 建立直流母線電壓；9） 當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度上升到調(diào)速預(yù)置值時(shí)，則調(diào)速系統(tǒng)無擾動(dòng)的由水阻啟動(dòng)器（FR） 切換到數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)，升壓斬波器（BC） 的脈寬給定切換至預(yù)置值；在進(jìn)入調(diào)速狀態(tài)后，內(nèi)環(huán)電流控制和外環(huán)速度控制系統(tǒng)工作，采用電流環(huán)和速度環(huán)的雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)和模糊PID 的控制算法，保持電動(dòng)機(jī)的速度恒定和有良好的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)；在調(diào)速過程中第一可編程控制器（PLCl） 同時(shí)對(duì)水阻器的阻值進(jìn)行控制，使之實(shí)時(shí)跟蹤當(dāng)前的調(diào)速值；從第二電流電壓采集系統(tǒng)（UIM2） 獲取信號(hào)檢測(cè)逆變回路是否存在過流、過壓等故障，若無則跳至步驟（10）；10） 系統(tǒng)保護(hù)，轉(zhuǎn)入可調(diào)水阻器的調(diào)速狀態(tài)。

高溫風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)與轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置須先斷開，通過水阻調(diào)速柜啟動(dòng)電機(jī)。在高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)前，變頻調(diào)速裝置內(nèi)的真空交流接觸器KMl 須閉合，高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子接水阻調(diào)速柜，整流柜的真空交流接觸器KM2 斷開，從而高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置斷開，逆變柜的真空交流接KM4 須斷開，使得轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置逆變器與10KV 高壓電網(wǎng)斷開，為高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)通過水阻柜啟動(dòng)創(chuàng)造條件。

3 1600KW 高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)性能分析

1600KW 高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)的無擾動(dòng)切換雙PLC 智能調(diào)速技術(shù)，能使電機(jī)在調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下仍能維持調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，且無需停機(jī)，轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)可檢修，不影響生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)；轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能會(huì)遇到電機(jī)過載，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)故障，轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制技術(shù)瞬時(shí)降低轉(zhuǎn)速，使設(shè)備避開過載電流，設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性大大提高。

4 結(jié)語

本文研究的高壓大功率異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)，雖然已用于實(shí)際工程項(xiàng)目開發(fā)，本人認(rèn)為以下方面還有待后續(xù)研究和完善：1） 采用PWM 整流器與PWM 逆變器，優(yōu)化系統(tǒng)；2） 與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)實(shí)施遠(yuǎn)程通信，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)直接對(duì)所述調(diào)速系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；3） 轉(zhuǎn)子短接，直接變頻啟動(dòng)和調(diào)速。