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摘要:提出了高炉卷扬料车变频系统一种设计思路。
关键词:高炉卷扬料车 变频器 变频器专用电机 电抗器
Abstract: the blast furnace put forward roll furnaces Yang inverter system a design ideas.
Keywords: blast furnaces inverter frequency converter (Yang special motor reactor
中图分类号: TM921.51文献标识码:A 文章编号:
1. 引言
根据高炉的卷扬料车负载的恒转矩、重载特性,采用西门子Simovert master drive系列变频器控制电机转速,卷扬设备是高炉上料的关键设备,对生产影响较大,因此采用两台变频器控制,一用一備。
2. 卷扬系统工艺控制要求
料车的启动/停止过程要求平稳,抱闸打开后,料车不能倒滑,在运行过程中需要检测料车的位置以改变运行速度 ,同时还要防止料车过卷和钢丝绳松弛。料车与高炉炉顶设备和槽下备料设备存在逻辑联锁,由西门子S7系列PLC控制。
3. 变频系统设计思路
3.1 电机与变频器的选择
卷扬料车属于恒转矩负载,即所需的转矩不随转速的变化而改变,基本保持恒定,与直接的电网供电相比,由于高次谐波的原因,电机的温升要有些增大,另外,由于是恒转矩负载,即使转速变化,电动机的电流也基本不变,需考虑低转速时电机的冷却问题。基于上述原因,电机选型为变频器专用电机,加装专用冷却风扇,并选大一档容量,降低负载率,根据电机额定电流的1.1~1.5倍,同时考虑过载能力来选择变频器的容量。
3.2 变频器自身的保护功能
作为高炉上料的关键设备,变频器一旦损坏,将严重的影响生产,因此变频器应有能力对一些异常情况进行自我保护。
3.2.1 瞬时过电流及对地短路保护
当变频器输出端由于对电机进行直接起动,相间或对地短路等原因出现过大的电流峰值,并有可能超过主电路换流器件的容许值时,变频器将关断主电路换流器件并停止输出。此外,在直流中间回路和换流电路中安装熔断器进行过电流保护。
3.2.2 过电压/欠电压保护
当电机快速减速,由于能量回馈变频器直流中间回路的直流电压超过规定值,为避免主电路换流器件烧毁,变频器将停止输出。而当变频器的供电电源电压降低时,直流中间回路的电压将会下降,从而使变频器输出电压过低,造成电机输出转矩不足和过热现象,在检测到中间直流回路电压出现规定时间以上的欠压,变频器将停止工作。
3.2.3 变频器过载保护
变频器输出电流大于额定电流一定百分比且持续一段时间后,变频器启动自己的电子热保护功能,保护主电路的换流器件。
3.2.4 散热片过热保护
冷却系统故障时,散热片将发生过热现象,上面的热敏继电器动作,发出报警并停止变频器的运行。
3.3 变频器主要外围设备的选择
3.3.1 电源侧进线电抗器选择
电源侧进线电抗器可减小变频器、整流单元的谐波电流,改善功率因数,也减小换向缺口;也能限制由于电源电位的突变而产生的电流冲击。电抗器的容量选择和电源容量有较大关系,一般情况下按照在额定电压和电流条件下,使电抗器上的电压降在2%~4%。
3.3.2 制动单元和制动电阻选择
使用电压型变频器驱动异步电机,当电机减速时,电动机及其负载所具有的能量将对直流侧的滤波电容进行充电,考虑到电力电子器件的安全,需要将这部分能量消耗掉,方法是在直流侧安装制动单元和制动电阻,当电容电压升到一定数值时,控制制动电阻支路上的开关器件导通,使从电机回馈到直流侧的能量消耗在电阻上,避免电容电压进一步上升,制动电阻的选择包括电阻的阻值和容量,前者决定制动时流过电阻的电流,后者决定电阻容许的发热量,电阻的容量选择还应该考虑工作时间。
3.3.3 输出电抗器选择
隔离双栅极晶体管(IGBT)脉宽调置(PWM)变频器能够输出很高的开关频率,电压改变迅速,产生瞬间电压峰值,可能会击穿电机绝缘材料上的针孔,引起短路,过早引发电机故障。变频器和电机的距离,一般地说,如果离电源不超过15英尺,反射波电压的影响没有多大,但是,随着距离的增加,电机端的电压就会升高,而且大于绝缘系统的设计电压,因此在变频器输出侧安装了负载电抗器和dv/dt滤波器。
外围设备见下图示意:
3.4 与自动控制系统的通讯
参考文献
1.Simovert Masterdrivers 通用型变频器(矢量控制)使用大全
2.连续出版物:[1] 孙立伟, 浅谈关于西门子变频器的保养及维护, 今日科苑 2006—5
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:高炉卷扬料车 变频器 变频器专用电机 电抗器
Abstract: the blast furnace put forward roll furnaces Yang inverter system a design ideas.
Keywords: blast furnaces inverter frequency converter (Yang special motor reactor
中图分类号: TM921.51文献标识码:A 文章编号:
1. 引言
根据高炉的卷扬料车负载的恒转矩、重载特性,采用西门子Simovert master drive系列变频器控制电机转速,卷扬设备是高炉上料的关键设备,对生产影响较大,因此采用两台变频器控制,一用一備。
2. 卷扬系统工艺控制要求
料车的启动/停止过程要求平稳,抱闸打开后,料车不能倒滑,在运行过程中需要检测料车的位置以改变运行速度 ,同时还要防止料车过卷和钢丝绳松弛。料车与高炉炉顶设备和槽下备料设备存在逻辑联锁,由西门子S7系列PLC控制。
3. 变频系统设计思路
3.1 电机与变频器的选择
卷扬料车属于恒转矩负载,即所需的转矩不随转速的变化而改变,基本保持恒定,与直接的电网供电相比,由于高次谐波的原因,电机的温升要有些增大,另外,由于是恒转矩负载,即使转速变化,电动机的电流也基本不变,需考虑低转速时电机的冷却问题。基于上述原因,电机选型为变频器专用电机,加装专用冷却风扇,并选大一档容量,降低负载率,根据电机额定电流的1.1~1.5倍,同时考虑过载能力来选择变频器的容量。
3.2 变频器自身的保护功能
作为高炉上料的关键设备,变频器一旦损坏,将严重的影响生产,因此变频器应有能力对一些异常情况进行自我保护。
3.2.1 瞬时过电流及对地短路保护
当变频器输出端由于对电机进行直接起动,相间或对地短路等原因出现过大的电流峰值,并有可能超过主电路换流器件的容许值时,变频器将关断主电路换流器件并停止输出。此外,在直流中间回路和换流电路中安装熔断器进行过电流保护。
3.2.2 过电压/欠电压保护
当电机快速减速,由于能量回馈变频器直流中间回路的直流电压超过规定值,为避免主电路换流器件烧毁,变频器将停止输出。而当变频器的供电电源电压降低时,直流中间回路的电压将会下降,从而使变频器输出电压过低,造成电机输出转矩不足和过热现象,在检测到中间直流回路电压出现规定时间以上的欠压,变频器将停止工作。
3.2.3 变频器过载保护
变频器输出电流大于额定电流一定百分比且持续一段时间后,变频器启动自己的电子热保护功能,保护主电路的换流器件。
3.2.4 散热片过热保护
冷却系统故障时,散热片将发生过热现象,上面的热敏继电器动作,发出报警并停止变频器的运行。
3.3 变频器主要外围设备的选择
3.3.1 电源侧进线电抗器选择
电源侧进线电抗器可减小变频器、整流单元的谐波电流,改善功率因数,也减小换向缺口;也能限制由于电源电位的突变而产生的电流冲击。电抗器的容量选择和电源容量有较大关系,一般情况下按照在额定电压和电流条件下,使电抗器上的电压降在2%~4%。
3.3.2 制动单元和制动电阻选择
使用电压型变频器驱动异步电机,当电机减速时,电动机及其负载所具有的能量将对直流侧的滤波电容进行充电,考虑到电力电子器件的安全,需要将这部分能量消耗掉,方法是在直流侧安装制动单元和制动电阻,当电容电压升到一定数值时,控制制动电阻支路上的开关器件导通,使从电机回馈到直流侧的能量消耗在电阻上,避免电容电压进一步上升,制动电阻的选择包括电阻的阻值和容量,前者决定制动时流过电阻的电流,后者决定电阻容许的发热量,电阻的容量选择还应该考虑工作时间。
3.3.3 输出电抗器选择
隔离双栅极晶体管(IGBT)脉宽调置(PWM)变频器能够输出很高的开关频率,电压改变迅速,产生瞬间电压峰值,可能会击穿电机绝缘材料上的针孔,引起短路,过早引发电机故障。变频器和电机的距离,一般地说,如果离电源不超过15英尺,反射波电压的影响没有多大,但是,随着距离的增加,电机端的电压就会升高,而且大于绝缘系统的设计电压,因此在变频器输出侧安装了负载电抗器和dv/dt滤波器。
外围设备见下图示意:
3.4 与自动控制系统的通讯
参考文献
1.Simovert Masterdrivers 通用型变频器(矢量控制)使用大全
2.连续出版物:[1] 孙立伟, 浅谈关于西门子变频器的保养及维护, 今日科苑 2006—5
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。