侯兆海

(江蘇金恒信息科技有限公司，江蘇 南京 210035)

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ATV71變頻器在2×220 m2燒結(jié)工程燒冷系統(tǒng)的應(yīng)用與電控改造

侯兆海

(江蘇金恒信息科技有限公司，江蘇 南京 210035)

摘要：ATV71系列變頻器是施耐德公司的新一代產(chǎn)品，它的行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。南鋼2×220 m2燒結(jié)工程各系統(tǒng)在需要調(diào)速的設(shè)備上都選用了ATV71系列變頻器作為調(diào)速控制主元件，而燒結(jié)冷卻系統(tǒng)作為整個2×220 m2項目的主要系統(tǒng)，其使用ATV71系列變頻器的情況對維持生產(chǎn)安全穩(wěn)定具有重要影響。現(xiàn)通過實例分析了ATV71變頻器在燒結(jié)冷卻系統(tǒng)應(yīng)用的控制電路，針對存在的問題，給出了電控改造措施，取得了明顯的效果，對于各類使用ATV71變頻器和變頻電機(jī)作為主要控制運(yùn)行元件的工礦企業(yè)具有良好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：變頻器；給定；風(fēng)扇控制；改造

0引言

2×220 m2燒結(jié)工程為南鋼用料結(jié)構(gòu)調(diào)整燒結(jié)降本技術(shù)改造項目，本項目為2臺220 m2燒結(jié)機(jī)，年產(chǎn)成品燒結(jié)礦461.2萬t，以滿足高爐用料結(jié)構(gòu)需求。該項目主體由鐵原料準(zhǔn)備系統(tǒng)、燃料接收制備系統(tǒng)、溶劑接收制備系統(tǒng)、配料混合系統(tǒng)(A、B系列)、燒結(jié)冷卻系統(tǒng)(A、B系列)、燒結(jié)礦整粒系統(tǒng)(A、B系列)、返礦系統(tǒng)、鋪底料系統(tǒng)、散料收集系統(tǒng)(A、B系列)、成品輸出系統(tǒng)及配套除塵與抽風(fēng)系統(tǒng)等組成。燒結(jié)冷卻系統(tǒng)堪稱核心系統(tǒng)，主要設(shè)備有圓輥給料機(jī)、九輥布料器、燒結(jié)機(jī)、單輥破碎機(jī)和環(huán)冷機(jī)。本工程設(shè)置了完善的過程檢測和控制項目，采用三電一體計算機(jī)控制系統(tǒng)，并應(yīng)用國內(nèi)先進(jìn)、成熟的燒結(jié)控制軟件技術(shù)實現(xiàn)全廠生產(chǎn)過程自動控制。在電氣樓設(shè)置中控室對整個燒結(jié)主工藝系統(tǒng)進(jìn)行操作、監(jiān)視、控制、報警和管理，所有過程檢測、控制參數(shù)均納入計算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)過程集中監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)處理及生產(chǎn)管理。項目中電氣自動化系統(tǒng)統(tǒng)一使用了施耐德公司的新型ATV71型變頻器和Quantum PLC進(jìn)行控制，主控室工作人員通過畫面進(jìn)行操作與監(jiān)控。

1ATV71變頻器在燒冷系統(tǒng)的應(yīng)用

1.1　ATV71變頻器控制過程分析

在燒冷系統(tǒng)中圓輥給料機(jī)、九輥布料器、燒結(jié)機(jī)、環(huán)冷機(jī)等設(shè)備都需要根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)速。該系統(tǒng)選用的是施耐德ATV71型變頻器來控制轉(zhuǎn)速，自項目投產(chǎn)以來，使用情況總體較好。下面以圓輥給料機(jī)為例對控制電路進(jìn)行分析，圓輥給料機(jī)控制原理圖如圖1所示。

圖1　圓輥控制原理圖

401為圓輥電機(jī)，屬變頻調(diào)速三相異步電動機(jī)，型號為YVP180L-8W，額定功率11 kW，額定電流25.1 A。401F為獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動的散熱風(fēng)扇，為變頻電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。QL為主空氣開關(guān)，QL1為風(fēng)扇回路空氣開關(guān)，KM為風(fēng)扇回路接觸器，RL為三相輸出電抗器，PF為頻率表，VW3-A3.307為Profibus DP通訊卡，SSE為安全開關(guān)，PC-L為PLC輸入模塊+24 V電源。

1.1.1　自動工作過程

當(dāng)SLS轉(zhuǎn)換開關(guān)打在自動位，則KAS自動位中繼得電吸合，允許進(jìn)行遠(yuǎn)程開機(jī)。主控人員在電腦畫面上點(diǎn)擊系統(tǒng)啟動按鈕時，PLC輸出響鈴中繼KSR吸合，警鈴響過之后，PLC輸出運(yùn)行中繼KQ吸合，輔助點(diǎn)KQ閉合接通KM，401F風(fēng)扇得電運(yùn)轉(zhuǎn)，同時KM輔助點(diǎn)接通變頻器邏輯輸入LI1，由于命令通道1設(shè)置為端子排，給定1通道設(shè)為通信卡，LI1設(shè)置為正轉(zhuǎn)，因此主控工作人員在畫面上給出給定頻率時，PLC通過通信卡送給變頻器頻率給定信號，變頻器主回路接通，于是圓輥電機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)給定頻率，圓輥速度得以改變。

1.1.2　手動工作過程

當(dāng)SLS轉(zhuǎn)換開關(guān)打在手動位，則KAS不得電，表示處于手動工作狀態(tài)。由于變頻器給定2通道設(shè)置為AI1給定，給定2切換設(shè)置為LI3，KAS常閉點(diǎn)接通LI3，因此此時處于給定2通道狀態(tài)。操作人員在操作箱上按動起動按鈕SF，則KM吸合，同樣401F風(fēng)扇開始運(yùn)行，同時LI1接通，操作人員通過操作箱上的電位器RP調(diào)節(jié)給定頻率，從而控制圓輥運(yùn)行轉(zhuǎn)速。

1.2　變頻器參數(shù)設(shè)置

1.2.1　菜單1.1——簡單啟動

2/3線控制：2線控制；

標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)頻率：50 Hz IEC；

電機(jī)額定功率：11 kW；

電機(jī)額定電壓：380 V；

電機(jī)額定電流：23.6 A；

電機(jī)額定頻率：50.0 Hz；

電機(jī)額定速度：730 r/min；

最大輸出頻率：50.0 Hz；

電機(jī)熱保護(hù)電流：28.6 A；

加速時間：3.0 s；

減速時間：3.0 s；

低速頻率：0.0 Hz；

高速頻率：50.0 Hz。

1.2.2　菜單1.4——電機(jī)控制

電機(jī)控制類型：SVC U。

1.2.3　菜單1.5——輸入輸出設(shè)置

LI1設(shè)置：LI1分配為正轉(zhuǎn)；

LI2設(shè)置：LI2分配為反轉(zhuǎn)；

LI3設(shè)置：LI3分配為切至給定2；

AI1設(shè)置：AI1分配——給定2通道，AI1類型設(shè)為10 V電壓，AI1最小值設(shè)為0.0 V，AI1最大值設(shè)為10.0 V；

AO1設(shè)置：AO1分配設(shè)為電機(jī)頻率，AO1類型設(shè)為電流，AO1最小輸出值設(shè)為4.0 mA，AO1最大輸出值設(shè)為20.0 mA。

1.2.4　菜單1.6——命令

給定1通道：通信卡；

組合模式：隔離通道；

控制通道切換：通道1有效；

命令通道1設(shè)置：端子排；

給定2切換：LI3；

給定2通道：AI1給定。

1.2.5　菜單1.9——通信

COM.SCANNER INPUT設(shè)置：

Scan. IN1 address：3201；

Scan. IN2 address：3204；

Scan. IN3 address：3202；

Scan. IN4 address：3233。

COM.SCANNER OUTPUT設(shè)置：

Scan. Out1 address：8501；

Scan. Out2 address：8502。

Profibus：地址設(shè)為7。

COM.SCANNER INPUT設(shè)置為變頻器通過Profibus通訊協(xié)議通訊至PLC系統(tǒng)信號的設(shè)置，COM.SCANNER OUTPUT設(shè)置為變頻器通過Profibus通訊協(xié)議通訊接收PLC系統(tǒng)信號的設(shè)置，變頻器通訊從站地址設(shè)置通過變頻器通訊卡DP接頭連接處右側(cè)的二進(jìn)制撥碼開關(guān)進(jìn)行。

2存在的問題與電控改造

2.1　存在的問題

燒冷系統(tǒng)幾個設(shè)備風(fēng)扇控制電路結(jié)構(gòu)相同或類似，一旦風(fēng)扇出現(xiàn)故障引起熱繼動作，則KM失電，輔助點(diǎn)導(dǎo)致LI1失電且送至PLC的風(fēng)扇運(yùn)行輸入點(diǎn)斷開，這樣勢必引起變頻器停機(jī)，結(jié)果會產(chǎn)生設(shè)備停機(jī)事故。有次就是因為圓輥給料機(jī)風(fēng)扇出現(xiàn)故障幾次過載導(dǎo)致了設(shè)備多次停機(jī)，引起停產(chǎn)，后把風(fēng)扇回路線臨時拆除才恢復(fù)生產(chǎn)，造成了不必要的非計劃停機(jī)時間，影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。顯然風(fēng)扇控制電路存在著影響生產(chǎn)的停機(jī)因素，而風(fēng)扇又很難監(jiān)測出問題，所以決定對系統(tǒng)幾個設(shè)備控制電路進(jìn)行改造。

2.2　電控改造

改造后的電路如圖2所示。

圖2　圓輥改造后控制原理圖

與改造前的電路相比，增加了一個接觸器。風(fēng)扇回路由KM1控制，KM1的線圈和風(fēng)扇回路的熱繼電器常閉點(diǎn)KH串聯(lián)后再與KM并接。當(dāng)風(fēng)扇故障熱繼KH動作時，KM1失電，斷開風(fēng)扇回路，而KM沒有受到任何影響，不會造成主機(jī)停機(jī)，而且在程序里做了風(fēng)扇故障報警，一旦風(fēng)扇故障，電腦畫面上會彈出窗口提示主控室工作人員，以方便及時通知維護(hù)人員檢查電路和設(shè)備并在方便時處理或更換故障風(fēng)扇。改造后，風(fēng)扇故障成為了可控故障，不再成為停機(jī)因素，從而消除了此類故障引起的非計劃停機(jī)時間。改造以來，環(huán)冷機(jī)發(fā)生了兩次減速機(jī)油泵故障，由于油泵電機(jī)和風(fēng)扇電機(jī)都是接在KM1下面的，自身熱繼過載或空開QL1跳閘后KM1或QL1及時斷開了故障油泵，不會引起環(huán)冷機(jī)停機(jī)。可見，該改造確實起到了很大的作用，保障了重要在線設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3結(jié)語

ATV71變頻器擁有170%/60 s和220%/2 s的過力矩能力，超寬的工作電壓范圍(380 V的ATV71允許輸入電壓范圍是380 V-15%～480 V+10%，且允許電壓跌落50%)，多種應(yīng)用宏和電機(jī)控制方式，并且功能強(qiáng)大，保護(hù)齊全，在2×220 m2燒結(jié)項目獲得了大量的應(yīng)用。特別是在燒冷系統(tǒng)中，由于屬于重點(diǎn)設(shè)備，ATV71變頻器以其優(yōu)異的性能保證了這些設(shè)備的正常運(yùn)行，維護(hù)了生產(chǎn)的穩(wěn)定，加上對電控系統(tǒng)進(jìn)行了改造，進(jìn)一步增強(qiáng)了整個系統(tǒng)的可靠性，大大減少了設(shè)備的故障率和停機(jī)時間，保證了項目順利達(dá)產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]施耐德電氣(中國)有限公司.ATV71同步與異步電機(jī)變頻器安裝手冊[Z].2012.

[2]施耐德電氣(中國)有限公司.Altivar 71異步電機(jī)變頻器編程手冊[Z].2005.

[3]施耐德電氣(中國)有限公司.Altivar 71通訊參數(shù)用戶手冊[Z].2005.

[4]施耐德電氣(中國)有限公司.ATV71變頻器編程手冊[Z].2011.

作者簡介：侯兆海(1972—)，男，江蘇南京人，工程師，從事電氣自動化技術(shù)工作。

收稿日期：2015-11-23