ABB变频调速

ABB变频调速（精选七篇）

ABB变频调速篇1

空分系统生产氩气(含液氩)是以5个氩塔的正常工作为核心,以工艺循环液氩泵作为重要生产动力设备。一般工艺循环液氩泵配置为2台,一用一备,但在现场运行中存在一些问题使其不能真正的达到热备用。

(1)常温下液体气化速度较快,使泵无法正常工作,而且起动之前未预冷,会导致设备轴承严重损坏、变型;液体汽化量大,长时间打不上液体会造成叶轮气蚀。

(2)长时间保持预冷状态有损设备,液体冷量也是慢性消耗。

液氩泵是氩系统粗氩一塔和粗氩二塔的纽带,如出现设备故障跳闸,会导致粗氩系统工艺中断,氩馏份气体不能从主塔上段抽出,粗氩二塔液体无法回到主塔,直接影响上塔精馏,氧气、氮气纯度,主塔工况,最终导致空分系统无法正常运行。因此,需要通过改变一种运行方式来解决此问题。

2 方案提出及过程分析

新疆某制氧厂40 000m3/h制氧机组氩系统在工作中采用2台液氩泵同时运行的方式来解决上述问题。氩系统AP703A泵转速设定为53Hz正常运行,VA703A回流阀全关,液体通过VA713送至C701-1塔上部;AP703B泵转速设定为20Hz热备运行,VA703B回流阀打开,部分液体送回C701-2塔。若AP703A泵突然发生电气故障停车,DCS系统工控机操作画面弹出警告,操作人员应迅速将AP703B泵转速设定为53Hz运行,将VA703A回流阀全关,调节VA703B回流阀,控制好主塔产品气体纯度、产量及氩系统工况,保证生产顺利进行。若AP703B泵没有热备运行,VA703B回流阀全关,AP703A泵突然跳停,这时操作人员应及时通过调整阀门保住主塔生产,否则会造成空分产量、纯度降低乃至空分停车。空分氩系统工艺流程图如图1所示。

图1中,C701-1为粗氩一塔;C701-2为粗氩二塔;AP703A为1#工艺循环液氩泵;AP703B为2#工艺循环液氩泵;VA703A、VA703B为回流阀;VA701为液空阀;VA713为液氩输送阀。

3 液氩泵的变频调速控制

工艺循环液氩泵采用ABB-ACS550系列变频器驱动,液氩泵变频器控制原理图如图2所示。通过转换开关(HK1)实现就地、远程两地控制方式的切换。当就地控制时,按下SB2,变频器工作,通过调节W1(可调电位器)来改变电机转速;当远程控制时,DCS远程起动变频器,可通过工控机操作画面设定信号(4～20mA)来调节转速。变频器还输出运行信号和实际运行电流信号,故障信号可通过控制面板编程输出(常开、常闭)。

变频调速控制技术在此应用中起到了关键作用,对整个系统的稳定运行带来很大帮助。

(1)采用变频器控制液氩泵电机的转速,可准确定时、定量的输送液体,随着液面的变化控制液体量。

(2)变频器的电流、功率、转速等信号可传送至DCS系统,在画面中显示以便操作人员监控,还可远程设定转速或频率,控制泵的工作状态,调节工况。

(3)利用变频器控制电机低速运行,可有效抑制电机堵转和转速脉动。

4 变频器参数设置

液氩泵变频器主要参数设置见表1。

5 变频器控制电机运转时注意的问题

在实际运行中,变频器控制电机运转时应注意以下几个方面的问题。

(1)在变频器控制高速电机的系统中,需采用特殊变频电机,不可用普通电机;同时考虑电机的振动和噪音,确认电机轴承及机械装置的使用速度范围。变频器在一定的输出频率范围内,可能会遇到负载装置的机械共振点,必须设置跳跃频率来避开该共振点。

(2)电机首次使用或长时间放置后再使用之前,应检查电机绝缘,防止因电机绕组绝缘失效而损坏变频器。测试时用1000V电压型兆欧表,应保证测得绝缘电阻不小于5MΩ。

(3)变频器工作时,内部有高压电,为了确保人身和设备的安全,变频器不可与其它大功率的设备共同接地,接地线越短越好。

(4)如果需要在变频器输出侧和电机之间安装接触器等开关器件,需确保在变频器无输出时进行通断操作,否则可能损坏变频器。

ABB变频器在刮板机电路中的应用篇2

关键词：ABB变频器；破碎机；刮板输送；控制回路；交流电机文献标识码：A

中图分类号：TH215 文章编号：1009-2374（2015）25-0046-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.023

1 ABB变频器的投入与运行概述

我公司破碎站刮板电机变频器使用的是ABB系列产品，其型号为ACS800-04-0320-3+E210+P901，控制方式为一拖二（即一台变频器拖动两台变频电机）。电动机功率为90kW/台，电机轴采取刚性耦合，冲击型负载通过电机拖动链节式刮板运行。其控制方式有两种：远程控制和就地控制。自变频器投入以来，不仅延长了电动机的使用寿命，同时也降低了吨煤耗电量，给维修带来了很大的便利，也为企业降低了生产成本。由于频繁启车操作，变频器及其系统曾出现过一些影响生产的不稳定因素，通过多年的维修经验，针对不同的故障现象，本文对一些常见的电气设备故障进行了总结分析。

2 ACS800系列变频器在刮板输送机控制电路中的应用

2.1 ACS800系列变频器概述

ACS800系列传动产品最大的优点就是在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如启动向导、自定义编程、DTC控制、通用备件、通用的接口技术以及用于选型、调试和维护的通用软件工具，其通用性及操作的智能性尤为突出。它的核心技术就是直接转矩控制（DTC），是目前较为先进实用的交流异步电机的调速控制方式。DTC稳定杰出的性能使ACS800适用于各种产业领域，尤其在露天煤矿应用较为广泛。

2.2 ACS800系列变频器在刮板输送机上的应用原理

随着工业技术的不断发展，内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司根据实际生产需要，采用了变频器一拖二功能，即用一台变频器带动两台变频电机，实现对刮板输送机的控制。其控制方式有两种：一是就地；二是远程操作。根据工控要求，安装设备后通过面板输入相应的控制参数，其主要参数设置为：99组参数组内严格按照电机名牌直接输入，电机的极限电流为两台电机最大启动电流之和并留有一定的裕量。用一台变频器带动两台电机通过外部给定（0～50Hz）范围内调节转速，从而实现一机多用，最大限度地提高设备利用率，降低吨煤单耗。其中外部给定是通过GE公司PLC及相应的触摸屏操作系统来实现，并结合适当的外围设备搭建了该控制变频器的控制系统。

3 刮板机变频控制常见故障的处理

3.1 常见故障一

故障现象：刮板变频器上电跳闸故障，控制盘上显示：OVERCURRENT（2310）输出电流过大，且变频器不能复位。

主要原因：模块损坏；驱动电路损坏；电流检测电路损坏，导致输出电流过大，超过软件的过流跳闸极

限值。

处理方法：首先检查逆变模块是否有问题；其次检查驱动电路是否异常现象；最后检查过流信号处理元件电路传感器是否已坏，更换损坏的电子元器件。

3.2 常见故障二

故障现象：在启动刮板输送机过程中，频率给定值逐渐增大时变频器会故障跳闸，控制盘上显示：OVERCURRENT（2310）输出电流过大。

主要原因：电动机或电机电缆有短路情况发生；机械机构变形卡死；单台电机作业等原因引起。

处理方法：利用兆欧表遥测绝缘性确定是否短路；检查机械传动装置有无异常；检查控制板是否发生短路；检查是否单台作业。

3.3 常见故障三

故障现象：刮板变频器运行过程中停机，控制盘上显示：ACS 800 TEMP（4210）。这是传动的IGBT温度过高或并行连接的逆变器单元模块内部过温。

主要原因：环境条件恶劣，通风不好，变频器积灰过多，电机功率超过了单元功率。

处理办法：检查变频器内灰尘并清理；检查变频器主板温度；检查周围环境，改善通风条件。

3.4 常见故障四

故障现象：启动变频器时，无论启动正转还是反转均按正转运行。

主要原因：变频器转向被锁死为正向。

处理办法：检查变频器参数10.03项发现参数变为FORWARD（固定为正向），把参数改为REQUEST（允许用户定义转向）后，试机正常。

3.5 常见故障五

故障现象：变频器打到远程控制，但在远程触摸屏上输入频率无响应，变频器一直按照一个频率运行不受远程输入的控制。

主要原因：远程输入不被变频器所识别，给定值的百分比被更改。

处理办法：检查参数组11.05（REF1）、11.08（REF2）项中给定值是否为100%；检查参数组13.03之前设置的启动模式是否被改变。

3.6 常见故障六

故障现象：变频器操作面板显示PPCC LINK（5210），连接至INT板的光纤出现故障，而且故障清不掉。

主要原因：逆变模块主电路接口板INT和PPCC分配单元PBU之间的连接不好，光纤本身故障。

处理办法：检查逆变模块主电路接口板INT和PPCC分配单元PBU之间的连接正常，检查光纤性能正常，用酒精擦拭光纤头使其清洁，重新连接光纤故障消除。

4 结语

在煤炭行业的生产中，变频器起到了至关重要的作用，虽然一次性购买变频器的价格很昂贵，但从长远的发展角度看，使用变频器不仅能节约电能，而且在使用过程中能减少很多不必要的故障，节约了材料，也减少了维修频率，从而大大提高了生产的效率。所以面对昂贵、高新科技的变频器，维修人员在使用过程中一定要做好对变频器的保养和维护，使其充分发挥作用，达到最高性价比。

参考文献

[1] ACS800标准控制程序7.x固件手册[S].2008.

[2] 王兆义.变频器应用故障200例[M].北京：机械工业出版社，2013.

[3] 李方圆.变频器故障排除DIY[M].北京：化学工业出版社，2008.

作者简介：李忠飞（1981-），内蒙古通辽人，内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司煤炭加工公司维修一部电修队队长，工程师，研究生，研究方向：控制理论与控制工程。

ABB变频调速篇3

河南安阳钢铁股份有限公司第一炼轧厂100t转炉工程—高速线材生产线是一条年产150万t钢、70万t轧材的国内一流水平的生产线,在其冶炼加料跨间共安装A7级跨度27.5m的200t冶金铸造起重机行车2台,主要用于吊运铁水罐、钢水罐等高温液态金属。行车的主起升高度26m,最大起重量200t,主起升驱动采用2台200kW绕线式转子异步电动机,经过一级行星齿轮减速器传递到二级2台卧式减速器,驱动2套对称的起升机构卷筒,通过钢丝绳缠绕系统控制龙门钩升降。额定提升速度0.9~8.6m/min。由于是2台电动机驱动的二自由度的2套起升机构,所以工作方式为:2套机构以额定速度正常工作,或任一套机构以1/2额定速度正常工作,2台电动机可同时启动,也可分别启动。能够满足作业工况较为恶劣、作业率较高的冶金生产现场工作需要。

1 ABB交流定子调压、调速技术

冶金炼钢生产用起重机大都是在粉尘大、高温、高湿度或室外露天场所等环境中使用,工作条件通常十分恶劣。其工作性质是间歇的(时开时停、有时轻载、有时重载),工作负荷属于重复短时工作制。电动机经常处于频繁启动、制动反向工作状态,同时承受较大的机械冲击,并对调速有一定的要求,其调速范围要求达到5:1~10:1。

ASTAT全数字式绕线式异步电动机控制器能适应最恶劣的运行环境,具有以下功能及控制特点:

(1)坚固的、紧凑的、低损耗型晶闸管控制综合设计。A S T A T是一个成熟的晶闸管相位控制的起重机电动机控制系统,包含了所有起重机控制常用功能,如主令控制器控制、带减速及停止功能的限位开关逻辑、接近零速时的自动制动及闭环速度控制。使用新开发的转矩及电流调节器,并在固有的稳压控制特性支持下,A S T A T通过改进起重机的响应优化了电动机控制,并通过控制的平滑处理,减少冲击,延长了部件寿命。能量损耗少、部件寿命长、对于传动系统及操作人员的压力小,这些特点意味着A S T A T能提供更高的利用率及更好的控制。

(2)全数字控制系统,保证参数设定不会发生漂移,以及控制器综合信息简明显示。A S T A T提供综合的信息,显示方式简单,通过起重机状态的L E D阵列,迅速提供起重机状态的面板显示,使操作者对关键信息一目了然。主令控制器可以是有级或无级,由用户决定是用速度控制还是转矩控制。

(3)快速的安装及试运转。该系统的模块化特性使其容易适应单一用途的起重机结构,对于电气室的要求较低,主要部件恒温的成本低。电源及控制信号易于连接,布线简单。A S T A T调试也同样容易,大多数参数在交付前已设置好,现场只需设置少数参数。一种专门的试运转方式允许对机械轴系和主要电路进行快速的现场测试。使用一台标准的个人电脑来设置现场运行参数及通过对话框进行试运转,并可对所有参数进行动态监视、记录、打印。

(4)高性能的可选模块式设计,方便灵活地适应不同要求。A S T A T是一套灵活的模块化系统,针对不同要求有众多的选件,既可选择带测速发电机或脉冲编码器的单个传动,也可选择所有控制接线在可控硅控制屏内的全套系统,以对起重机实行全冗余自动化控制。

2 常见故障分析、判断及处理方法

(1)故障一:机构运行速度太快,一档就是四档速度。

故障分析:ABB采用速度外闭环控制,若其开路,会造成负反馈为零,输入量增大,不能抑制超调。

处理方法:检查测速机是否正常,绕组是否开路,若开路更换测速机;检查测速机线路是否开路或似接非接,若开路或似接非接更换线路。

典型案例:200/63T行车小车有时正常有时快,经检查发现小车拖缆测速机线有一处似接非接,更换线路后正常;200/80T行车主钩太快,经检查测速机绕组开路,更换测速机后正常。

(2)故障二:机构多次烧快熔,而且经常为两相,偶尔为一相。

故障分析:A B B采用可控硅控制,若其中一相晶闸管还没来得及关断,而另一相已导通,会造成参与换相的两相短路,多次烧快熔。这主要是触发脉冲错误或误触发造成的。

处理方法:适当加大触发脉冲;在脉冲回路加电感线圈,在主回路串电感,如果晶闸管击穿,更换晶闸管。

典型案例:2部2 0 0 T行车大车A B B装置经常烧快熔,经上述处理后均正常。

(3)故障三:行车主钩溜钩高达1m,有时0.5m。

故障分析:主钩零速调的太低;制动时间太慢;斜坡时间太长。

处理方法:适当加大零速;缩短制动时间;缩短斜坡时间。分别调节这3个参数,不一定3个同时调,可能调其中一两个就会好,要具体情况具体分析。

典型案例:2部20 0T行车主钩经常出现溜钩现象,经协调这3个参数后正常。

(4)故障四:制动器接触器二次吸合。

故障分析:A B B参数调整不对;接触器机械机构卡住,到适当位置后才释放。

处理方法:调整A B B有关参数,如零速、制动时间;更换接触器。

典型案例:200/63T行车主钩制动器动作2次,经检查后发现A B B制动器输出指示灯闪2次,制动器接触器二次得电,调整这2个参数后正常;200/80T行车主钩制动器动作2次,经检查后发现A B B制动器输出指示灯正常,但制动器接触器释放慢,接触器机械机构活动不灵活,更换接触器后正常。

(5)故障五:A B B前后桥指示灯均不亮,A B B总送不上电。

故障分析:外部联锁条件不满足;限位误动作或限位线虚接;电源不正常,包括主回路电源、制动器电源、操作电源。

处理方法:检查外部联锁条件如所有电源开关的辅助点是否正常,紧急开关是否动作;检查限位是否动作,尤其注意限位线是否虚接;检查所有电源是否正常,电源开关是否正常。

典型案例:200/63T行车主钩ABB前后桥指示灯均不亮,装置不工作,经检查发现制动器电源开关的辅助点闭合不好,更换开关后正常。

(6)故障六:A B B装置不能工作,一工作显示转矩故障。

故障分析:主从A B B测速机线接反;A B B测速机线正负极接反。

处理方法:调整2个测速机线;调整测速机线正负极。

典型案例:200/63T行车主钩不能动,一打档位就跳闸,2个装置都显示转矩故障,经检查发现2个测速机线接反,调整后正常;200/80T行车主钩不能动,一打档位就跳闸,2个装置其中一个显示正常而另一个显示转矩故障,经检查发现显示转矩故障的装置的测速机线正负极接反,调整后正常。

(7)故障七:A B B前后桥指示灯闪烁不定,有时伴有跳闸。

故障分析:测速机键有磨损;测速机地脚松动。这2种情况都可能导致测速机2个方向旋转,尤其在打交替档位时较明显。

处理方法:更换测速机并处理键槽;紧固测速机地脚。

典型案例:200/80T行车主钩ABB前后桥指示灯闪烁不定,有时伴有跳闸现象,检查测速机发现其地脚螺丝松动,将螺丝紧固后正常。

3 结语

对于任何故障,首先是根据现象,根据原理来判断故障点,分析每一个可能性。一个开关,一个线接头,一个螺丝都会是故障原因。参照之前的操作、维修历史进行分析,能有利于缩小查找范围,提高维修的效率。

参考文献

[1]周绍英,牛秀岩.电机与拖动[M].北京:中国广播电视大学出版社,1994

[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2002

[3]国家经贸委安全生产局.起重机司机[M].北京:气象出版社,2002

ABB变频器在石油钻机中的应用篇4

1 工作要求

(1) 绞车电机:工艺要求, 负荷变化较大, 有正反转无极变速, 过载能力强。 (2) 转盘电机:工艺要求, 能精确设定、限制扭矩, 正反转无极变速, 短期过载。 (3) 泥浆泵电机:工艺要求, 精确设定转速。

2 ABB变频器的选型

目前, 使用最多的是ABB公司的AC800系列变频器, ABB变频器的核心控制技术就是直接转矩控制DTC (Direct Torque Control) , 图1为直接转矩控制方法的原理图, 直接转矩控制系统由电机的电压和电流计算出定子磁通, 为了达到一定的定子磁通和电机转矩, 变频器的开关器件 (功率半导体器件) 受调控, 只有在实际转矩值和给定值的偏差超过规定值时, 功率模块的给定才会改变。这和西门子的矢量控制技术有所区别。

根据50DBS钻机变频电机的功率 (两台绞车2×600kW, 一台转盘600kW, 两台泥浆泵2×2×600kW) , 选型如下。

(1) 整流单元 (DSU) ACS800-704-2721-7二极管整流单元, 2套3×D4 (功率2721kV A) 结构的整流单元并联, 由发电机提供600V交流到交流母线, 通过整流进线断路器向其供电, 其中包括供电单元 (二极管供电单元) 、交流电抗器、直流熔断器、主开关、冷却风机电源及其控制。

(2) 逆变单元。选用R8i的逆变单元, 逆变器就是把整流后的直流电源逆变为频率和电压可控的交流电源去控制电机, 逆变柜主要由刀熔开关、预充电回路、逆变模块、逆变控制回路 (包括主控板、光纤分配板等) 组成。刀熔开关带有快熔保护, 主控板通过光纤分配器与R8i逆变模块通讯, 以实现对逆变器的控制、逆变器运行参数的检测和保护。其中用于驱动绞车电机的逆变柜为2×R8i结构, 安装2个R8i模块, 功率900kW, 其中一台可带转盘电机, 即将转盘电机接到绞车逆变器使用、用于驱动转盘电机的逆变柜为2×R8i结构, 安装2个R8i模块, 功率900kW、用于驱动泥浆泵电机的逆变柜为3×R8i结构, 安装3个R8i模块, 功率1400kW;2台均可通过改接电机电缆带不同的泥浆泵, 即1号逆变器带2号泵, 2号逆变器带1号泵。这些R8i逆变器采用模块化书架式设计, 具有冗余功能, 每个模块都是一台单独完整的三相逆变器, 如果其中一台有故障, 能够抽出故障模块后继续轻载运行, 减少停工时间。

(3) 能耗制动单元。能耗制动单元由安装于两台制动柜内的两组 (6个) 斩波器与房外的制动电阻组成, 制动斩波器单元的功能是当直流回路的电压超过规定的限值时, 接通能耗电路, 使直流回路通过制动电阻释放能量, 此时, 绞车电机处于发电状态, 向电网馈电, 直流母线的电压会升高, 接在直流母线上的制动斩波器自动投入。每组斩波器制动功率400kW。制动电阻内部由4组电阻组成, 每组电阻2.3Ω。长时制动功率100kW, 通过这种方式, 与制动电阻一起组成能耗制动装置, 用于消耗直流母线上的所有逆变装置产生的回馈能量, 完成能耗制动的功能, 这套装置取代直流系统的能耗制动, 拓展了交流数字变频钻机的功能。

(4) 自动送钻单元。智能自动送钻系统用ABB 400V 55kW的变频器, 它控制45kW变频电动机, 这个单元和能耗制动单元结合, 取代了直流调速钻机中常采用的电磁涡流刹车, 采用速度传感器闭环控制技术, 实现大范围的调速控制、电动机四象限运行以及零速度悬停功能, 操作简便, 使用安全。自动送钻系统有恒压送钻、恒速送钻、恒泵压、恒扭矩四种模式。主要包括以下部分:送钻电动机编码器、精密压力变送器、操作控制系统。系统具有钻压、钻速和转盘转矩上限限制功能。当实际钻压、钻速和转盘转矩超过设定的上限值时, 系统不仅会报警, 而且会降低转盘变频柜的输出, 防止卡钻, 确保系统安全。

3 结语

纵观这套钻机的ABB变频调速系统, 能同时满足绞车, 转盘, 泥浆泵的工况要求, 由于ABB变频器的强大功能, 模块化, 冗余化设计, 结构紧凑, 滑轮设计, 维修方便, 结合西门子高性能的双通道PLC系统, 数字化显示系统, 现场总线等技术使得这套钻机的性能在已经达到了世界一流的水平。

参考文献

[1]陈如恒.电动钻机的工作理论基础 (二) [J].石油矿场机械, 2005, 34 (5) :1～6.

ABB变频调速篇5

在高炉冶炼金属过程中, 上料系统的控制是高炉自动化控制的核心部分, 其水平和可靠性也是冶炼技术现代化、自动化的重要指标之一。上料系统根据生产工艺要求, 把槽下备好的原料安全、可靠地送到高炉炉顶, 故其控制过程一旦出现故障, 将直接影响高炉生产。

高炉上料的形式主要有料车卷扬上料、皮带上料2种。料车上料由于占地面积小, 在中小高炉中得到了广泛的应用, 中型高炉卷扬系统一般采用双电机控制, 小高炉一般采用单电机控制。

1 控制系统设计方案

某厂高炉卷扬设计采用2台YTSZ355L-4 (3相380 V, 355 kW, 4极, Ie=660 A, ne=960 r/min, 50 Hz) 冶金及起重用变频调速三相异步电机驱动。此电机过载能力强, 额定电压、额定功率时, 能够承受额定转矩的200%过载, 历时1 min;低频 (1 Hz左右) 启动时启动转矩可达额定转矩的150%。变频器配置时有如下方案: (1) 一拖二:1台大功率变频器驱动2台电机, 再备用1台同功率变频器; (2) 一拖一:1台变频器驱动1台电机, 2台电机再各备用1台变频器; (3) 二用一备:1台变频器驱动1台电机, 1台备用变频器通过单刀双掷开关进行切换。

随着工艺冶炼强度的不断提高, 料批重量越来越大, 要求变频器的容量越来越大, 但是受机械强度和供电系统的限制, “一拖二”方案中超大容量的变频在实际应用中比较困难;“一拖一”是当前广泛采用的设计方案, 既能满足生产需要, 又不受机械和供电的约束, 但是备用2台变频器增加了业主的成本;“二用一备”只备用了1台变频器, 但是2台电机出线都来自同一台切换柜, 增加了施工难度, 且日后维护也较繁琐。经过权衡, 最终采用“二用一备”, 设计时考虑变频器容量一般为1.1～1.5倍的电机容量, 选用3台ACS800-07-0610-3 (额定电压400 V, 重载应用时Ihd=657 A, Phd=400 kW) 变频器, 配套制动单元和制动电阻, 系统原理图如图1所示。

2 ABB变频器的功能及特点

2.1 直接转矩控制 (DTC) 技术

继德国的Blaschke博士和他的同事Depenbrock在1971年和1985年提出DTC理论后, ABB从1988年开始了DTC的研究。DTC是直接基于电机电磁状态来控制转矩和速度的一种方式, 即在变频器内部建立一个交流异步电机的软件数学模型, 根据实测的直流母线电压、开关状态和电流计算出一组精确的电机转矩和定子磁通实际值, 并将这些参数直接应用于控制输出单元的开关状态。变频器的每一次开关状态都是单独确定的, 这意味着可以产生最佳的开关组合并对负载变化作出快速的转矩响应, 并将转矩响应限制在一拍以内, 且无超调, 真正实现了对电机转矩和转速的实时控制。

图2为DTC与其他交流控制方式的控制框图。

通过比较, DTC采用电机参数直接控制转矩, 不需要测速计或编码器来反馈速度和位置信号, 可以在低频实现零速满转矩, 且不使用调试器, 响应时间快。

2.2 主从控制技术

主从控制技术是ABB公司专门为多电机传动应用而设计的, 变频器之间通过光纤连接, 其中一台变频器被设置为主机, 其他变频器被设为从机, 主机和从机的电机轴通过减速机、钢丝绳和卷筒刚性连接在一起。外部信号 (包括启动、停止、给定信号等) 只与主机变频器相连, 主机通过光纤将控制字和转速给定值、转矩给定值传给从机, 实现对从机的控制。从机一般不通过主从通讯链路向主机发送任何反馈数据, 从机的故障信号单独连至主机的运行使能信号端, 形成联锁。一旦发生故障, 联锁将停止主机和从机的运行。

主机实行速度控制, 从机实行转矩控制, 从机的转矩、速度控制信号由主机根据自身的转矩输出比例进行计算给出, 可以有效地控制负载的平衡。在正常的运行范围内, 从机的速度调节器输出为0, 从机时刻跟随主机的转矩给定, 保持负载平衡。如果主从机速度略有偏差 (速度给定值—实际转速值) , 且偏差值在窗口范围内, 窗口控制将使从机速度调节器的输入和输出保持为0, 从机跟随主机的转矩给定, 满足负载平衡要求;如果偏差值超出窗口范围, 窗口控制把速度偏差与速度调节器相连, 速度调节器输出增加或减少内部转矩给定, 停止转速的进一步上升或下降, 直至达到新的平衡。

3 系统调试

3.1 启动力矩建立

料车运行过程中, 2个料车交替上料, 始终是重车向上的过程, 重车在向上行驶过程中不能有后溜的现象。由于重车在斜桥中间再启动时极易发生这种情况, 这就要求变频器驱动电机在启动时有足够的转矩, 当启动转矩建立并保持一定时间后才能松开抱闸, 重车上行。启动转矩应根据变频器所能驱动的最大负载量 (工艺要求料车最大能承载的重量) 进行设置。

3.2 多段速运行

根据料车轨道长度及生产工艺要求, 料车在上行过程中须经历启动、加速、稳定运行、减速、倾翻和制动6个阶段。料车速度如图3所示, 图中a、b、c、d、e的实际速度和斜率可根据生产工艺要求进行合理的调节。

料车全程中的速度切换由智能型主令控制器实现。智能型主令控制器由1套西门子S7-200小型控制器和1台编码器组成, 编码器随减速机转动将信号传送给控制器, 经过程序处理, 输出信号分别接到变频器的DI5、DI6输入点 (DI4不接线) , 通过表1进行高低速的选择和设定。

3.3 减速检查点保护

料车高速运行过减速点, 切换至低速后, 方可安全到达炉顶。为了防止发生飞车现象, 在主令控制器中设置减速检查点信号, 该信号触发变频器的监控极限值功能块, 一旦实时速度高于设定值, 变频器输出信号切断安全回路, 停车抱闸, 并按程序设定采取断电等其他保护措施。

4 结语

该套上料系统采用“二用一备”的设计方案, 避免了设备大型化, 减少了投资, 应用变频器的DTC和主从技术, 解决了高炉料车重载启动和多传动的同步问题, 实现了生产工艺要求, 达到了生产指标。

摘要：针对某钢铁厂新建1080m3高炉上料系统, 主要从控制系统设计、变频器功能及特点、系统调试等几个方面介绍了ABBACS800变频器在高炉卷扬上料中的应用。

关键词：变频器,DTC控制,主从控制,多段速

参考文献

[1]王士政.工矿企业电气工程师手册[M].北京:中国水利水电出版社, 2002

ABB变频调速篇6

变频技术具有调速精度高、范围宽, 且启动和制动平稳, 还能实现相关的无级调速等优点, 在变频技术不断发展的今天, 其越来越多应用到门座式起重机上。目前, 大多品牌的控制器控制方式为刺痛矢量控制 (FVC) , 而ABB变频器则是采用独特技术, 即直接转矩控制DTC技术。对于DTC控制方式来说, 在动态控制精度方面, 比FVC搞出一个数量级;其力矩阶跃上升时间比FVC控制少一倍左右, 小于5ms;因此, DTC技术尤其适用于一些在电网供电质量不好、低速运行、以及波形发生一定程度畸变的情况下, 其依然具有较高的控制精度。

2 门机ABB电控系统简介

ABB工业传动产品一个类型就是多传动系统, 其中, 各个工业传动模块连接到公共直流母线构成此系统。为各个机构传动模块提供直流电源则是公共直流母线的作用, 其直流电源主要是由两个并联的整流/回馈单元提供。整个装置体现出一定的简洁性, 具有以下优点:简化制动装置通过减小线电流;使得安装、连线、维护费用有所降低;对于公共直流母线来说, 能够在不需要制动斩波器的前提下, 在发电状态下进行电能的循环和再生;系统可靠性提高, 减少器件数量;营运成本由于空间节省而得到一定程度上的节约。

此控制系统为ABB公司的PLC, 其中, 整机整流/逆变器与PLC则是采用的Modluebus通信方式, 而部分设备则是采用的DRIVEBUS光纤的通信方式。采用这种整机的PLC控制, 能够提高系统运行可靠性, 使得故障发生频率有所降低。同时, 智能化电控监控系统进行配备, 使得维修人员能够及时发现系统故障, 对于各个机构的运行情况进行监控, 大大提高工作效率。

3 ABB变频器在实际使用过程中应该注意问题

3.1 环境温度影响

关系到电子类产品能否正常运行的一个重要因素就是温度, ABB变频器正常工作温度在-5~+45℃, 在这个范围之外则出现报警或者不启动的状况。

针对16/25 t门机在冬天有时候出现不能正常工作的情况, 原因就是变频器只有在电器柜达到标准温度以后才能启动, 这样正常的生产工作就受到影响。针对电气房的环境温度已低于-20℃的情况, 对于热电偶加温控器加设相关的控制线路, 首先设定电器柜温度定于+6℃, 加热系统会在低于这个温度的情况下自动启动, 而高于这个温度以后, 加热系统就会自动停止。这种控制改装后, 相关的类似问题再也没有出现过。

操作人员开启空调的方式进行降温, 这是面临夏季温度高的解决方法, 当操作人员在门机停止作业后忘记关闭空调, 加上阴雨天气影响, 这容易致使变频器柜凝露现象出现, 变频器的正常使用则会受到严重影响。下一步的改造计划就是配电柜通风形式, 以及由自动运行代替人工操作。

3.2 ABB变频器自身产生谐波对其它设备影响

对于ABB公司的ACS600多传动变频调速系统来说, 其本身就是个比较大的谐波源, 在实际运行过程中, 电流、电压波形在变频器启动以后, 出现严重的电压波形畸变, 具有较多的谐波成分, 并且呈现出不稳定的谐波变化快状态, 是的供电质量出现较为严重的问题, 造成多台设备不能正常工作。比如, 附近的电子汽车衡频繁报警, 无法正常工作;门机所在的1#、2#变电所的主变压器噪声大, 发热明显;在门机上的多块PLC主板和其他模块都遭到一定程度上的损坏, 出现停机现象。针对上述问题, 我们对于1#、2#门机PLC控制系统, 在连续损坏2只ac80控制器上安装1台1:1隔离变压器。这种方法对于谐波能够起到抑制作用, 此后再没有出现PLC损坏的问题, 以后决定采用ABB公司开发的PQF系列70 A的有源电网滤波器进行谐波治理, 取得较好的效果。

3.3 维修ABB变频器故障思考

在ABB维修手册中并没有详细介绍关于“CHARGING FAULT”充电故障, 这样维修人员往往只能片面的进行相关的充电电阻、充电接触器、充电电路熔断器等方面的检测, 而不会考虑别的方面。其实, 关于这类充电故障, 检测主电路电压及检查中心受电器、行走滑环、地箱导线连接也是尤为必要的, 上述连接点的松动也会出现此类问题, 类似的还会出现“OVERCURRENT”过流、“DC UNDERVOLT”直流回路的欠压等故障。

ACS600变频器质量比较可靠, 但是由于受到周围环境以及参数设置的问题, 变频器损坏也在所难免。对于CPU板和I/O板之间的通信来说, 光纤通信是ACS600变频器采用的方式, 但是也容易出现“PPCC LINK”和“LINK OR HWC”之类的故障。其中, ACS600较为常见的故障则是“PPCC LINK”, I/O板、主控板损坏都有可能导致此故障发生。

应该认真仔细地去进行IGBT的更换, 特别是对于安装触发板、接口板的情况, 不得随意触摸各板件, 应该特别注意各插脚有无变形情况;为了防止身体静电放电, 在冬天必要时应该佩戴防静电导线, 然后在进行相关的更换工作。

IGBT的更换前后, 一定要认真对待价格不菲的IGBT。应该在更换后不要马上送电试车, 而应该首先确定故障原因, 这样做也是为了避免进一步的损失。在不明确故障原因的情况下, 应该第一步摘除电机与减速箱之间的连接器, 变频器在上电以后改为本地控制, 然后对于变频器进行相关的ID RUN (自学习) 操作。再通过ID RUN以后, 可以基本判断应该可以正常运行, 故障原因基本排除;若出现不能通过ID RUN的情况时, 应该直接转矩控制 (DTC) 控制模式改为SCA—LAR标量控制模式, 这是因为变频器采用直接转矩控制 (DTC) 模式, 变频器输出端不能摘除电机。然后分离电机、电缆与变频器, 按照基频的10%给定, 启动变频器进行相关判断。当仍然不能运行时, 应该根据故障相关提示而继续寻找其内部组件, 直到故障排除。上述做法的好处就是在于尽量避免IGBT的损坏, 以及对一些不易察觉问题进行分析和思考。

4 结束语

ABB变频技术的使用, 解决了旧的调速系统所存在的故障率高、线路复杂、不能平滑调速、维护量大等弊病, 但是由于ABB变频技术采用了智能化的控制方式, 对于维修人员的维修技能也提出了更高的要求。

参考文献

[1]张瑞林.变频器在起重机调速控制系统中的设计与应用[J].电机与控制应用, 2012, 39 (6) .

ABB变频调速篇7

电解厂加压泵站现有3台生产泵(电机功率为90kW,水泵流量为400m3/h,扬程为50m),采用环形管路变频恒压供水,利用PLC、传感器、变频器及水泵机组组成闭环控制系统,使管网压力保持恒定,为全厂各系统提供生产生活用水。主要用水点有余热锅炉、煅烧窑、净化风机、绿化带、生活区等。供水系统如图1所示。

2 变频器恒压控制系统

2.1 变频恒压供水原理

将系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较,其差值输入PLC模拟量输入模块,再经CPU运算处理后发出控制水泵电机的投运台数和运行变量泵电机的转速指令,从而使供水管网压力稳定在设定值。

变频恒压供水控制系统有3台变频器,型号为ACS550-01(0.75～132kW),每台变频器控制1台水泵。供水管网安装1台量程为0～1.0MPa的压力变送器检测总管压力,将检测到的压力信号转换为4～20mA的电流信号,经隔离变送器输入PLC模拟量输入模块,再与PLC给定的压力值进行比较。通过PLC的数字PI调节器调节后,模拟量输出模块输出0～10V的电压信号至变频器接口,再由变频器来控制电机的转速,调整供水管网压力为设定值。变频恒压供水系统原理图如图2所示。

2.2 变频恒压供水系统功能

(1)自动切换水泵功能。变频控制系统在自动运行方式下,3台水泵互为备用。当#1水泵作为主泵进入变频运行状态,且管网压力小于给定值时,PLC自动启动#2(#3)水泵,以保证所需的供水压力;当管网管压力大于给定值时,PLC系统将自动停止#2(#3)水泵运行。

(2)定时自动切换功能。PLC系统设定每台水泵的运行时间为X小时,主泵运行时间达到X小时后,自动倒换到从泵运行,以达到定期换运行的目的。

3 变频器维护问题

(1)散热。变频器的发热是由内部损耗产生的,为了保证变频器正常可靠运行,在变频器柜安装通风风扇,并在进风口设置防尘网。

(2)电磁干扰。因变频器在运行过程中会产生干扰电磁波、谐波,这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络,从而影响仪表精确度和系统稳定运行。因此,在控制电源的设计上增加了隔离变压器和电源滤波装置,以减少干扰。

4 结束语

实际运行证明,该变频恒压供水系统可完全满足电解铝企业的生产要求。该系统节能率可达20%～40%,运行稳定、可靠,自动化程度高。

摘要：介绍了电解铝厂供水系统概况及变频恒压供水系统的控制原理、功能,并对变频器维护存在的问题提出了解决措施。

关键词：变频器,恒压供水,电解铝

参考文献

[1]田淑珍.可编程控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2007