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变频器在炼铁上料主皮带系统的应用

钟志云

柳钢炼铁厂

摘 要：主要介绍变频器在柳钢炼铁厂上料主皮带系统的应用，根据炼铁的生产工艺及拖动机械设备的负载特性考虑变频器的选型，并根据变频器的各种运行情况选择变频器的主电路、控制电路、变频器维护的常用方法详细说明，并在应用中碰到的具体问题和解决问题的相应对策。

关 键 词：变频器组成；经济效益；变频器检查；干扰

1 前言

炼铁是柳钢的龙头，而上料主皮带又是炼铁的咽喉，通过料单的设定配置得出来的原料，通过3至4条主皮带传送到高炉本体，主要传动设备有皮带传动，电机采用专用调速电机来拖动皮带，它们都是重负载，采用施耐德变频器系列变频器，该变频器是速度反馈矢量控制全数字型变频器，有极快的响应速度、强大的起动和加速转矩，能进行精确定位的特点。 

2 变频器主要是由主电路、控制电路组成。

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

2.1 整流器：最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。

2.1.1 平波回路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。

2.1.2 逆变器：同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型PWM逆变器为例示出开关时间和电压波形。

控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。

2.1.2.1 运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。

2.1.2.2 电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。

2.1.2.3 驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。

2.1.2.4 速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。

2.1.2.5 保护电路:检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

3 变频器应用前后经济效益比较

3.1 直接经济效益

一台160KW电机使用变频年节约电费：

变频前电机消耗功率：P=√3 UICOSφ=√3﹡0.38﹡294﹡0.83=160.6KW

变频后平均的工作电机消耗功率节约34%

P=√3﹡0.38﹡294﹡0.83﹡（1-34%）=105.9KW

年节约电费=(160.6-105.9)﹡8760﹡0.5=25.14万元(电价为0.5元/KWH)

3.2 间接经济效益

变频调速后避免了启动时对电机的冲击,延长了电机的使用寿命。

改用变频后，电气故障减少，也减少了高炉休风，为高炉的稳产、顺产提供了保障。

4 碰到的问题与对策

4.1 日常维护与检查

对于连续运行的变频器，可以从外部目视检查运行状态。定期对变频器进行巡视检查，检查变频器运行时是否有异常现象。通常应作如下检查：

4.1.1 环境温度是否正常，要求在-10℃～+40℃范围内，以25℃左右为好；

4.1.2 变频器在显示面板上显示的输出电流、电压、频率等各种数据是否正常；

4.1.3 显示面板上显示的字符是否清楚，是否缺少字符；

4.1.4 用测温仪器检测变频器是否过热，是否有异味；

4.1.5 变频器风扇运转是否正常，有无异常，散热风道是否通畅；

4.1.6 变频器运行中是否有故障报警显示；

4.1.7 检查变频器交流输入电压是否超过最大值。极限是418V(380V×1.1)，如果主电路外加输入电压超过极限，即使变频器没运行，也会对变频器线路板造成损坏。

4.2 定期检查

利用每年一次的大修时间，将检查重点放在变频器日常运行时无法巡视到的部位。

4.2.1 作定期检查时，操作前必须切断电源，变频器停电后待操作面板电源指示灯熄灭后，等待4min(变频器的容量越大，等待时间越长，最长为15min)使得主电路直流滤波电容器充分放电，用万用表确认电容器放电完后，再进行操作。

4.2.2 将变频器控制板、主板拆下，用毛刷、吸尘器清扫变频器线路板及内部IGBT模块、输入输出电抗器等部位。线路板脏污的地方，应用棉布沾上酒精或中性化学剂擦除。

4.2.3 检查变频器内部导线绝缘是否有腐蚀过热的痕迹及变色或破损等，如发现应及时进行处理或更换。

4.2.4 变频器由于振动、温度变化等影响，螺丝等紧固部件往往松动，应将所有螺丝全部紧固一遍。

4.2.5 检查输入输出电抗器、变压器等是否过热，变色烧焦或有异味。

4.2.6 检查中间直流回路滤波电解电容器小凸肩(安全阀)是否胀出，外表面是否有裂纹、漏液、膨胀等。一般情况下滤波电容器使用周期大约为5年，检查周期最长为一年，接近寿命时，检查周期最好为半年。电容器的容量可用数字电容表测量，当容量下降到额定容量的80%以下时，应予更换。

4.2.7 检查冷却风扇运行是否完好，如有问题则应进行更换。冷却风扇的寿命受限于轴承，根据变频器运行情况需要2－3年更换一次风扇或轴承。检查时如发现异常声音、异常振动，同样需要更换。

4.2.8 检查变频器绝缘电阻是否在正常范围内(所有端子与接地端子)，注意不能用兆欧表对线路板进行测量，否则会损坏线路板的电子元器件。

4.2.9 将变频器的R、S、T端子和电源端电缆断开，U、V、W端子和电机端电缆断开，用兆欧表测量电缆每相导线之间以及每相导线与保护接地之间的绝缘电阻是否符合要求，正常时应大于1MΩ。

4.2.10 变频器在检修完毕投入运行前，应带电机空载试运行几分钟，并校对电机的旋转方向。

4.3 施耐德变频器出现运行不了的情况

4.3.1 首先查看变频器出现的故障代码情况，初步确是外部故障还是变频器本身有问题，如果是变频器本身有问题就换备用变频使用。

4.3.2 如果变频器本身没有问题：

4.3.2.1 检查主电源，是否过高或过低，电源是否有大的波动。

4.3.2.2 启动变频器时量变频的给定电压是否有10伏左右。

4.3.2.3 启动变频器时准备继电器是否工作，亮绿灯，变频器准备端是否有24伏直流电压。

4.3.2.4 启动时，启动继电器是否工作，亮绿灯，启动端是否有直流24伏电压。

5 防止变频器

对上料其它电子干扰，在变频器的输入输出端加装滤波器，可滤掉或隔离一部分谐波干扰。

6 结束语

变频器用于炼铁上料皮带控制，运行可靠，大大减少操作者的劳动强度，提高经济效益，有效防止事故发生，并节能明显。

7 致谢

在这次论文的写作中，得到了车间主任黎军的大力支持，在此表示感谢。

 

参 考 文 献

1   《变频器的应用与维护》冯辉生 张淼编著 华南理工大学出版社 2001.9

2   《变频器应用与维修问答》刘美俊编著 出版社：电子工业出版社 2009.11

 

(注：冶金之家原创文章请勿转载！)