某公司的窯爐高溫風機高壓變頻設(shè)備于07年3月投入使用，已連續(xù)運行12年多。由于設(shè)備功率單元器件和電路板老化嚴重，故障率上升，嚴重影響生產(chǎn)。同時，舊版的電源單元和板卡已經(jīng)停產(chǎn)，一旦出現(xiàn)故障極難修復。隨著近年來，企業(yè)對高溫風機變頻器(以下簡稱-VFD)進行了升級改造，保留了原有的變頻干式變壓器，對所有動力單元和控制系統(tǒng)進行了升級改造。改造后效果良好。主要問題是變頻調(diào)速超過850r/min過程中出現(xiàn)自動降頻，電機電流132A和欠額定值(144A)不能滿足工況要求。
1.過程分析
表2#3窯尾高溫風機電機銘牌參數(shù)
啟動后，當高溫風機轉(zhuǎn)速超過850轉(zhuǎn)/分鐘時，變頻調(diào)速振蕩并限制電流，不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需要。監(jiān)控變頻模式下變頻的運行情況，在850轉(zhuǎn)/分以下正常運行。在給定的880轉(zhuǎn)/分鐘后，變頻驅(qū)動器開始自動降低頻率。
根據(jù)以上分析:現(xiàn)場窯爐額定出力2000t/d，實際運行2600W，電機過載。異步機通用模式的控制方式為V/F曲線恒轉(zhuǎn)矩控制，轉(zhuǎn)矩無法自動調(diào)節(jié)，輸出電流因負載過大、負壓波動而振蕩，轉(zhuǎn)矩達到保護值后VFD自動降頻(變頻設(shè)定的保護值為6000n·m)。
2.解決方法
對于常規(guī)的VF控制，電機的電壓隨著電機轉(zhuǎn)速的降低而相對增加，導致勵磁不足，電機無法獲得足夠的轉(zhuǎn)動力。為了彌補這一不足，變頻需要增加電壓來補償電機轉(zhuǎn)速下降引起的壓降，這就是所謂的轉(zhuǎn)矩提升。扭矩提升是為了增加VFD的輸出電壓。但是，即使輸出電壓增加很多，電機轉(zhuǎn)矩也不能對應(yīng)其電流增加，因為電機電流和電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量。因此，必須引入矢量控制來分配電機的電流值，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機的電流分量和勵磁分量的值。矢量控制可以通過電機端的降壓響應(yīng)優(yōu)化補償，讓電機在不增加電流的情況下產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩，解決變頻保護的降頻問題，改善電機低速時的溫升。
轉(zhuǎn)矩增加增加了VFD的輸出電壓，從而增加了電機輸出轉(zhuǎn)矩與電壓平方的關(guān)系，從而提高了電機的輸出轉(zhuǎn)矩。為改善電機低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的問題，采用“矢量控制”，電機低速輸出轉(zhuǎn)矩可達到電機50Hz輸出轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)上述分析，采取了以下措施:
(1)停機后，變頻控制方式變?yōu)殚_環(huán)矢量控制。異步電機的開環(huán)矢量控制方式將電機定子電流分解為勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行獨立控制。當扭矩不夠時，可以獨立調(diào)節(jié)扭矩電流，提高VFD的承載能力。
(2)轉(zhuǎn)速提高時，變頻調(diào)速的轉(zhuǎn)矩較大。為了防止變頻保護因瞬時轉(zhuǎn)矩過大而降低頻率，將變頻的限流系數(shù)從110%調(diào)整到120%。
3.效果
根據(jù)再次啟動的監(jiān)測數(shù)據(jù)，當VFD運行到842r/min時，扭矩顯示7170n·m，加速時扭矩顯示9000n·m。給定890轉(zhuǎn)/分，變頻運行穩(wěn)定，扭矩顯示8600?！っ?，電機電流達到額定值。高溫風機變頻器自3月15日啟動至6月1日運行穩(wěn)定，無降頻問題。
