6ES7232-0HB22-0XA8大量库存

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一、引 言

　　在湿法水泥窑煅烧过程中，窑尾料浆的喂料控制是至关重要的一环，它直接关系到水泥熟料的产量和质量。传统的喂料控制方式有两种（1）勺式喂料：单位勺的容积一定，通过调节直流电机转速来控制喂料量，这是老湿法窖普遍喂料方式，计量较准，但控制较复杂；（2）采用阀门调节，用电磁liuliang计进行计量的方式，这是近几年发展起来的喂料方式，控制较简便，但阀门执行器频繁动作，易出故障。以上两种方式料浆泵都是以工频恒速运行的。如图(1)所示为第二种喂料的框图（种把liuliang计和阀门换为勺式机），

　　对于料浆泵，具有以下特性：其(liuliang)Q∝N(转速)，(扬程)H∝N2，(轴功率)W∝N3。当liuliang减小时，如果泵的转速也随之下降，则轴功率可以降低很多，如果采用改变料浆泵的转速来调节料浆的liuliang，就能节约大量能量。而变频器具有良好的驱动性能，包括PID控制等先进控制算法、丰富的控制功能以及节能节电等显著特点，因此可以采用变频器来对原喂料方式进行改造。

二、系统实现

　　1、系统组成：

　　变频器：由于美国艾默生公司的变频器，选用其TD2000变频器作为控制系统的执行器；
liuliang计：liuliang计为国产的电磁liuliang计，输出为标准4~20mA电流信号，大liuliang为60方/小时；料浆泵：使用原来的料浆泵（150NG），密封性较好，低速运行时不漏浆。

　　2、软件设计：

　　由于我厂使用DCS过程控制系统，这为实现喂料的手、自动控制带来了方便，手、自动切换和控制算法由DCS系统实现，变频器作为执行器，采取双闭环控制方式，如图（3），外环为liuliang控制环，内环为变频器频率控制环；DCS系统接受实际liuliang信号和变频器的频率信号。设定liuliang与实际liuliang的偏差经运算后作为变频器的频率设定信号，与变频器的实际频率信号比较，运算结果作为变频器的实际频率信号。由于料浆泵有30多米的扬程，变频器低于31HZ时抽不出浆，而到39HZ时就达到大liuliang60方，所以我们限定了变频器的运行频率，调节范围为31HZ到39HZ，它和DCS系统送出的0~10V频率信号对应。

　　然而绝大多数湿法窑都没有用DCS系统，这可以用变频器的内置PID功能，图(4)为它的控制框图，这种方式充分利用变频器的功能，外加一个手动和自动转换开关，而实现自动喂料时，把测速发电机的窑速信号(0~55V)变换成0~10V信号，经比例调节 器得到料浆喂料设定量。

　　喂料分手动和自动两种调节方式，手动调节由窑头操作工拫据窑况来设定喂料量；当窑况平稳正常时，喂料量跟踪窑速,由窑速快慢自动调节喂料量的多少。
　　　
三、控制电路图　

　　liuliang设定信号为0~10V，接变频器VCI—GND端子；liuliang反馈信号为4~20mA(跳线CN10跳在I侧)，接变频器CCI—GND端子，变频器采用端子FWD—COM控制启/停。变频器的频率信号由FM－GND端子输出，如图(5)所示：

四、变频器参数设置

　　(1) 电机参数，根据电机铬牌：

　　　　　F146=1 (电机参数功能块显示)　　　　　 F148=38 (电机额定电压)
　　　　　F149=115 (电机额定电流)　　　　　　　 F150=1440 (电机额定转速)
　　　　　F151=75 (电机额定功率)

　　(2) 控制状态模式参数：

　　　　　F00=2 ((选择模拟端子给定(VCI—GND)　　F02=1 (控制端子FWD—COM启停)
　　　　　F19=25 (加速时间)　　　　　　　　　　 F10=40 (减速时间)
　　　　　F13=0 (小模拟输入量)　　　　　　　　F14=30 (小模拟输入量对应频率)
　　　　　F15=10 (大模拟输入量)　　　　　　　 F16=35 (大模拟输入量对应频率)

　　(3) 闭环控制回路参数：使用变频器内置PID控制时设置。

　　　　　F100=1 (选择模拟反馈闭环控制系统)
　　　　　F101=1 ((选择VCI模拟电压给定(0~10V)
　　　　　F103=2 ((选择反馈通道电CCI提供电流输入(0~20mA)(CN10跳在I侧)
　　　　　F104=2 (反馈偏置量)
　　　　　F106=125 (反馈通道增益)
　　　　　F111=0.5 (比例系数)
　　　　　F112=0.05 (积分时间)

五、调试方法

　　(1) 首先使系统开环运行，检测liuliang信号是否正确，并标定liuliang，使liuliang与liuliang计输出信号4~20mA对应，liuliang计大liuliang60m3/h .

　　(2) 设置好变频器相关参数。

　　(3) 增加F111的值，直到系统开始振荡，则取F111=F111振荡×0.3。

　　(4) 增加F112积分系数值，直到系统开始振荡，则取F112=F112×0.5。

六、效果分析

　　本系统经改造投入运行后，工作稳定可靠，操作方便，取得了显著的经济效益。采用变频控制，料浆泵启/停时无冲击电流，正常运行时相对运行转速较低，使机械损耗减小，浆泵叶轮磨损明显减小，检修周期加长，可以不备用料浆泵，机械效率得到tigao。本系统另一重要特点是能够节约大量电能：改造前料浆泵恒速运行，电流平均为110A，改造后喂相同的料浆，电流降为55A，节约功率37.5KW（浆泵为75KW）。如果以0.4元/度电来计算，则1个月可节约电费：37.5×24×30×0.4=10760元， 1年至少可节约电费10万元，而料浆泵和liuliang计共计投入才4万，不到半年就可收回成本，而且在新线的土建施工时，由于浆直接抽进窑而少了平衡仓，还可以减少土建高度，费用也相应减少。

七、结束语

　　在喂料系统中应用变频调速技术，实现了浆泵的速度由实际喂浆量的多少来进行自动调节，比浆泵在额定转速下运行节约大量电能，并且可实现喂料自动化，是tigao机械效率和减少能耗的有效方法。特别是美国艾默生变频器作为控制系统的执行器，稳定性好，控制精度高，其变频器产品在我厂大量使用，其中75KW以上的变频器就有五六十台，均收到了良好的节能效果。

问题的提出
　　
　　中国大唐集团公司陡河电厂#2发电机组(125MW)属于调峰机组,机组运行时基本带70-80%负荷,两台吸风机采用入口挡板调节。为了保证电机的安全稳定运行，选用的风机电机的备用容量较大。机组满负荷运行时，吸风机入口挡板开度约60%，机组调峰时，风机入口挡板开度约40%左右，能量损失大，风机效率低。为了进一步适应厂网分开、竞价上网的电力体制，节约能源，降低厂用电率，保护环境，简化运行方式，减少转动设备的磨损等，我公司决定在陡河电厂、下花园电厂及张家口电厂对部分风机、水泵采用高压变频器调速装置，我公司在国际上公开招标采购高压变频器。北京利德华福电气技术有限公司为国内唯一中标单位，并一举中标8台高压变频器。其中陡河电厂#2炉2台吸风机电机上分别加装一套北京利德华福电气技术有限公司生产的6 kV/1000 kW高压变频器装置。

1、HARSVERT-A06/105型高压变频装置原理
　　
　　变频装置采用多电平串联技术，6KV系统结构见图1，由移相变压器、功率单元和控制器组成。6KV系列有21个功率单元，每7个功率单元串联构成一相。
　　
　　每个功率单元结构以及电气性能完全一致，可以互换，其电路结构见图2，为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到如图3所示的波形。

　　每个功率单元结构上完全一致，可以互换，其电路结构见图2，为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到如图3所示的波形。

　　
　　输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，构成42脉冲整流方式；这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1。

　　另外，由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，每个功率单元等效为一台单相低压变频器。
　　
　　输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接成星型接法直接给高压电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到如图4所示的阶梯正弦PWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力。
　　
　　当某一个单元出现故障时，通过使图2中的软开关节点K导通，可将此单元旁路出系统而不影响其他单元的运行，变频器可持续降额运行，可减少很多场合下停机造成的损失。

2、变频改造方案简介
　　
　　#2炉引风机是两台双侧布置，目前其引风机的出力调节由人工调节挡板来实现。由于引风机设计时冗余功率较大，加上风量控制采用档风板引起的阻力损耗，造成厂用电率高，影响机组的经济运行。

电动机参数 　　　　　　　 引风机参数
型号：Y1000-8 　 　　　　 型号： G4-73-11-28D
额定功率：1000kW 　　　　 额定风量：455000m3/h
额定电压：6kV 　　　　　　额定风压： 6460Pa
额定电流：119A 　　　　　 风机转速： 742rpm
额定频率：50Hz
额定转速：743r/min

　　为了充分保证系统的可靠性，为变频器同时加装工频旁路装置，变频器异常时，变频器停止运行，电机可以直接手动切换到工频下运行。工频旁路由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（见图，其中QF为甲方原有高压开关）。要求QS2不能与QS3同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。

　　为了实现变频器故障的保护，变频器对6KV开关QF进行联锁，一旦变频器故障，变频器跳开QF，要求甲方对QF的合分闸电路进行适当改造。工频旁路时，变频器应允许QF合闸，撤消对QF的跳闸信号，使电机能正常通过QF合闸工频启动。

3、变频装置调试数据对比

　　中国电力科学研究院对相关参数的测量结果如下

　　测试结果表明，72%负荷时节能率为59%，满负荷时节能率也高达46%。同时，电机变频启动时，启动电流平稳上升,电机启动非常平稳。

4、变频改造后的效益计算

　　1) 全年满负荷时，投入2台变频器后，估算年节电量为：520kW*5500h=2860000 kWh
　 年至少节省电费：2860000 kWh*0.326元/kW.h=93.2万元

　　2) 全年72%负荷运行时，投入2台变频器后，估算年节电量为：571kW*5500h=3140500 kWh
　 年至少节省电费：3140500 kWh*0.326元/kW.h=102.4万元
　　可见，在满负荷全年运行或者72%负荷全年运行情况下，投入2台北京利德华福电气技术有限公司

　　生产的国产高压变频器后，我公司全年节约电费均可达100万元左右。另外，由于北京利德华福电气技术有限公司系列变频器功率因数可达0.95以上，大于电机功率因数0.85，减少大量无功。并且实现电机软启动，可避免因大电流启动冲击造成对电机绝缘的影响，减少电机维护量，节约检修维护费用，同时电机寿命大幅度延长。

5、结束语

　　高压变频装置由于其节能效果明显，采用变频调速后，实现了电机的软启动，延长电机的寿命，引风机挡板全开，也减少了风道的振动与磨损。以北京利德华福公司为代表生产的国产高压变频器的可靠运行性能及良好的节能效果为我公司创造了巨大的经济效益和社会效益，值得大力推荐和应用。

1 引 言
　　
　　数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到的普遍重视，并得到了迅速的发展。主轴是车床构成中一个重要的部分，对于tigao加工效率，扩大加工材料范围，tisheng加工质量有着重要的作用。经济型数控车床大多数是不能自动变速的，需要变速时，只能把机床停止，然后手动变速。而全功能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。目前，无级变速系统主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机。通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使主轴箱的结构大为简化。由于变频器的高性价比，所以变频器在车床上使用非常普遍。台达M系列变频器以其独特的性能和优越的性价比，在数控机床的应用方面迅速崛起，已经成为目前市场上一支强大的生力军。

2 台达M系列变频器性能简介
　
　　M系列变频器能满足数控机床对主传动系统无级变速的需求，其主要特点是：体积小，属于“迷你”型产品，占用控制柜空间较小；控制方式为正弦波SPWM（提供速度反馈矢量控制），控制性能较VF控制方式有很大改善，特别是在低速转矩上满足机床主轴的需求，5HZ时起动转矩能够达到150%以上；载波频率范围0-15kHz，噪音小；提供标准的0-10V模拟量接口（输入阻抗47Kohm，输出阻抗250Kohm），能够与大多数数控系统接口兼容，通用性强；过负载能力强，150%以上额定输出电流超过一分钟；提供多功能的输出端子信号，例如零速信号，运转中信号，速度到达信号，故障指示，满足系统对于主轴速度状态的监控；自动转矩补偿，满足机床主轴在低速情况下的加工需求；提供三组异常纪录，供维修人员从侧面了解机床主轴实际的运行状况；电机参数自动整定功能，在线识别电机参数，保证系统的稳定性和jingque性。

3　车床主轴控制系统

3．1　车床主轴控制系统原理
　　
　　控制系统接线图如图1所示。选配电机为3.0KW/50Hz/380V，选用变频器型号为VFD037M43，制动电阻400W/150ohm。

　　变频器AVI/GND端子给数控系统提供速度模拟量，AVI接数控系统模拟量接口正信号，GND接负信号，信号为0-10V模拟电压信号，控制主轴转速。M0/M1/GND为变频器的正转/反转信号端子，通常由数控系统发出正转信号FWD或者反转REV来驱动中间继电器，中间继电器的常开接点接入变频器M0/GND或者M1/GND，从而控制车床主轴的正反转。

3．2　控制系统参数调试
　　
　　在参数调整过程中，应当注意：P00参数，选择主频率输入，设置为模拟信号0-10V输入（1）；P01参数，运转信号，设置为外部端子信号控制（2）；P03，高操作频率选择，对应于模拟信号10V输入时变频器的输出频率，由于在0-3500rpm范围内调速，考虑机械减速比，该此参数可设置为184HZ；P04和P05按照电机铭牌设置，P04=50Hz，P05=380V；P10和P11为加速时间和减速时间，根据客户的要求，P10=5S，P11=5S；P105为控制方式的选择，选择矢量控制，P105=1。
　　
　　特别需要注意的是，由于矢量控制需要提供电机参数（阻抗），变频器提供电机参数自整定功能P103，选择P103=2，通过面板运行键，变频器会自动运行。自动运行过程中，除了计算出电机参数以外，还能够检测出空载电流，这几个参数可使矢量控制表现出较高的性能，其这个过程会持续十几秒钟时间。

4　测试与运行
　　
　　系统实际测试结果如表1和表2所示，

　　从表1和表2可以看出在恒转矩输出的频率段（0-50Hz），矢量控制的空载电流几乎只有VF控制的一半，负载时电流也比VF小一些；而且负载切削时，VF控制在初期有很明显的速度下降，而且空载速度和负载速度有比较大的差值。而相对于矢量控制，主轴转速初期虽然也会有下降，但是下降值较小，并且速度会很快回升，终空载速度和负载速度相差不是很明显。经过上面的调试，与VF控制比较，性能有了很大的改善，无论从空载电流，低速力矩，还是速度的变化，效果都是非常明显的，完全能够满足数控机床的需求。投入运行后，使用效果令人满意，说明台达M系列变频器在车床主轴控制系统中的应用是成功的