1 引言
隨著簾子布市場(chǎng)的發(fā)展，用戶對(duì)簾子布品種的要求逐漸提高。根據(jù)市場(chǎng)需求，神馬集團(tuán)實(shí)施了尼龍中細(xì)旦絲項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中，需要對(duì)原絲齒輪泵gp111、gp112的電源及其控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)改造。我們選取了深圳華為公司生產(chǎn)的td2000通用變頻器作為電源供應(yīng)裝置。
1.1 原有系統(tǒng)分析
原來gp111、gp112所用電源為日本明電舍t(yī)hyfrec-v400紡絲專用變頻器，電機(jī)為永磁同步電動(dòng)機(jī)。每臺(tái)變頻器輸出的電流供給對(duì)應(yīng)的１２個(gè)電氣控制柜(mcc柜)作為主電源，隨后輸向兩個(gè)區(qū)段的１２臺(tái)gp電機(jī)。電源投入后，由現(xiàn)場(chǎng)按鈕通過控制mcc柜內(nèi)接觸器的吸合/釋放來決定齒輪泵的開/停。由于為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)提供電源該變頻器容量過大，運(yùn)行成本高，而且針對(duì)中國(guó)電網(wǎng)實(shí)際情況的實(shí)用功能較少，需要用新的變頻器進(jìn)行替代。
1.2 現(xiàn)有系統(tǒng)分析
我們采用深圳華為td2000通用變頻器代替日本明電舍t(yī)hyfrec-v400紡絲專用變頻器。由紡絲現(xiàn)場(chǎng)按鈕直接控制單臺(tái)變頻器的運(yùn)行，從而帶動(dòng)齒輪泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，省卻了一些中間環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)流程，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。尤其是一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的方式,使控制更加方便，有利于進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整與小范圍的試驗(yàn)。
2 td2000變頻器特點(diǎn)及應(yīng)用
td2000通用變頻器調(diào)速系統(tǒng)原理框圖, 如圖1所示。
具有高品質(zhì)、多功能、低噪音的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)緊湊、安裝靈活。具有空間電壓矢量控制技術(shù)，停電再啟動(dòng)、自動(dòng)電壓調(diào)整、死區(qū)補(bǔ)償、自動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、節(jié)能運(yùn)行、
圖1 td2000變頻調(diào)速系統(tǒng)原理框圖
內(nèi)置pi等功能，可提供高品質(zhì)控制。
2.1 停電再啟動(dòng)
在變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于電網(wǎng)波動(dòng)等原因，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)停電現(xiàn)象。明電舍t(yī)hyfrec-v400變頻器往往顯示故障指示并自動(dòng)停止運(yùn)行,此時(shí)需要按下現(xiàn)場(chǎng)該變頻器所對(duì)應(yīng)的所有電機(jī)停止按鈕，然后重新起動(dòng)變頻器，再依次啟動(dòng)gp電機(jī),這樣做往往費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)。td2000變頻器具有瞬間停電再啟動(dòng)功能。當(dāng)電網(wǎng)瞬間停電后變頻器會(huì)自行啟動(dòng)，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，減少故障處理時(shí)間。
2.2 現(xiàn)場(chǎng)/變頻器兩種方式控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)/停止
在明電舍t(yī)hyfrec-v400變頻器中，變頻器的啟動(dòng)/停止不受現(xiàn)場(chǎng)控制。變頻器啟動(dòng)、運(yùn)行到設(shè)定值后，打開變頻器對(duì)應(yīng)的mcc控制柜空氣開關(guān)，然后依次啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)按鈕，使mcc柜內(nèi)的接觸器吸合，從而啟動(dòng)電機(jī)。而td2000變頻器具有遠(yuǎn)端控制變頻器功能，它設(shè)定了3種不同的方式:
(1) 兩線控制模式1
(2) 兩線控制模式2
(3) 三線控制模式
我們采用三線式運(yùn)轉(zhuǎn)模式，并且令k=0，這樣，只要變頻器帶電，
圖2 三線式運(yùn)轉(zhuǎn)模式
現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)可以啟動(dòng)變頻器，如圖2所示。
2.3 節(jié)能運(yùn)行
td2000變頻器設(shè)定了節(jié)能運(yùn)行功能，如圖3所示。電機(jī)在正常v/f設(shè)定后(一般負(fù)載為線①，平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載為線②)，變頻器通過檢測(cè)負(fù)載電流發(fā)現(xiàn)負(fù)載處在輕載運(yùn)行過程中時(shí)，會(huì)適當(dāng)調(diào)整輸出電壓(如①號(hào)線變?yōu)棰厶?hào)線)，
圖3 節(jié)能運(yùn)行時(shí)v/f曲線
使輸出功率降低，達(dá)到節(jié)能的目的。
① 一般負(fù)載時(shí)v/f曲線
② 平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)v/f曲線fb
③ 節(jié)能運(yùn)行時(shí)v/f曲線
2.4 轉(zhuǎn)矩提升
在異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，在低頻段，由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持v/f為常數(shù)，則磁通將減小，進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，為此，在低頻段要對(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。但是，當(dāng)電壓補(bǔ)償過大時(shí)，將會(huì)造成電動(dòng)機(jī)鐵心的飽和，增加勵(lì)磁電流，從而引起電動(dòng)機(jī)過載。td2000變頻器具有手動(dòng)提升和自動(dòng)提升功能。在調(diào)試變頻器時(shí)，電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了啟動(dòng)困難現(xiàn)象。我們分析問題在于電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足。為補(bǔ)償定子阻抗壓降，提高電機(jī)低頻轉(zhuǎn)矩特性，在變頻器低頻工作區(qū)提高輸出電壓，進(jìn)行轉(zhuǎn)矩提升補(bǔ)償,以便于帶較大負(fù)荷啟動(dòng)，我們先后調(diào)整了轉(zhuǎn)矩提升電壓參數(shù)和控制選擇參數(shù)，并進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)。調(diào)整以后，我們測(cè)定電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。如圖4所示。
圖4 自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升補(bǔ)償
2.5 運(yùn)行控制方式多樣性
td2000變頻器具有三種運(yùn)行控制方式:電氣控制室變頻器操作面板控制;由現(xiàn)場(chǎng)按鈕通過變頻器的控制端子進(jìn)行控制;上位機(jī)串口控制(rs232接口)，用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)等功能?？刂品绞蕉?、方便靈活。此外，td2000變頻器還有防反轉(zhuǎn)功能。
2.6 豐富的顯示功能
td2000變頻器提供四位數(shù)碼顯示、中文液晶顯示、外接儀表顯示。能夠顯示出設(shè)定頻率、輸出頻率、輸出電壓、輸出電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)載線速度等參數(shù)，便于運(yùn)行監(jiān)控。
此外，td2000變頻器還能顯示最近一次故障時(shí)的變頻器母線電壓、輸出電流、運(yùn)行頻率以及近三次故障類型，為迅速及時(shí)的處理故障提供了依據(jù)。
2.7 功率器件
td2000變頻器用igbt作為功率器件，具有波形好，頻率高，噪聲低，體積小，壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，在控制方法上，采用無反饋量控制技術(shù)控制永磁同步電動(dòng)機(jī)，特別是在過負(fù)荷方面有較大改進(jìn)，150％負(fù)荷為1分鐘，200%負(fù)荷為30秒，非常適合原絲齒輪泵。另外，該變頻器還具有自保護(hù)功能齊全等優(yōu)點(diǎn)。
3 幾種主要參數(shù)的設(shè)定
3.1 加速時(shí)間的設(shè)定
卷繞用電動(dòng)機(jī)為永磁同步電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)電流為正常運(yùn)行電流的10倍左右。從減小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流的角度來說，加速時(shí)間應(yīng)設(shè)定的較長(zhǎng)一些，但加速過程屬于過渡過程，時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，影響工作效率。所以，設(shè)定加速時(shí)間的基本原則是，在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流不超過允許值的前提下，盡可能縮短加速時(shí)間。經(jīng)計(jì)算和試驗(yàn)，我們?cè)O(shè)定加速時(shí)間為30s。
3.2 減速時(shí)間的設(shè)定
在頻率下降過程中，電動(dòng)機(jī)將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速地隨頻率而下降。如果減速時(shí)間過短，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降將跟不上同步轉(zhuǎn)速的下降，將使直流電路通過制動(dòng)電阻或制動(dòng)單元放電的速度有可能跟不上，從而導(dǎo)致直流電路的過電壓。設(shè)定減速時(shí)間的主要考慮因素是拖動(dòng)系統(tǒng)的慣性。我們將減速時(shí)間設(shè)定為30s。
4 應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)
4.1 變頻器選型時(shí)只能選用td 2000系列。由于電動(dòng)機(jī)為永磁同步電動(dòng)機(jī)，td3000系列雖然性能更好，但是不支持同步電動(dòng)機(jī)。
4.2 gp電機(jī)功率在30hz時(shí)只有0.87kw，然而啟動(dòng)電流卻達(dá)到63a,啟動(dòng)電流相當(dāng)大，變頻器選型時(shí)不能按常規(guī)進(jìn)行選型，容量要放大，要以電流為標(biāo)準(zhǔn)。
4.3設(shè)定轉(zhuǎn)矩提升值時(shí)，要逐步提高設(shè)定值，不要大幅度改變。一般比出廠值稍大。
4.4運(yùn)行中變頻器跳閘顯示cpu故障
當(dāng)變頻器顯示為cpu故障時(shí)，一定要樹立一個(gè)概念:cpu故障不等于cpu壞。
cpu故障產(chǎn)生的原因有以下幾個(gè)方面:
(1) 外來干擾造成誤動(dòng)作
(2) 設(shè)定數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常
(3) 由于溫度等原因造成誤動(dòng)作
(4) 主控板cpu芯片損壞
出現(xiàn)cpu故障時(shí)，可以按照下列步驟進(jìn)行故障排除:
(1) 按復(fù)位鍵進(jìn)行復(fù)位。
(2) 如果仍顯示cpu故障，關(guān)斷變頻器，稍候再啟動(dòng)變頻器。
(3) 如故障依舊，證明cpu板已壞，更換新板。更換新板后，應(yīng)仔細(xì)對(duì)照檢查全部參數(shù)無誤后才能啟動(dòng)變頻器。
調(diào)試完畢正常運(yùn)行時(shí)，各種故障一般情況下復(fù)位后變頻器即可正常運(yùn)行。
5 效益分析
(1) 原絲齒輪泵gp111、gp112的電源及其控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)改造后，這兩錠生產(chǎn)的原絲單價(jià)提高了1.6萬元/噸，在去除改造成本的情況下，全年可多產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益350.4萬元。尤其是這次改造的成功為下一步的大規(guī)模改造提供了可行性依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)，為集團(tuán)公司盈利能力的迅速提高展現(xiàn)了美好的前景。
(2) td2000變頻器的應(yīng)用取得成功，改變了神馬實(shí)業(yè)紡絲電機(jī)全部采用紡絲專用變頻器的狀況，說明目前的通用變頻器完全可以取代原來大部分紡絲專用變頻器。
(3) td2000變頻器以小容量國(guó)產(chǎn)通用變頻器代替大容量進(jìn)口紡絲專用變頻器，為以后的紡絲、卷繞改造提供了新的思路。其一臺(tái)變頻器帶動(dòng)一臺(tái)gp電機(jī)的方式，為原絲小批量試驗(yàn)性技術(shù)改造提供了更為靈活的條件。
6 結(jié)束語(yǔ)
td2000變頻器替代日本明電舍t(yī)hyfrec-v400紡絲專用變頻器投入使用一年來運(yùn)行良好，其優(yōu)良的性能在生產(chǎn)中得到了很好的發(fā)揮，降低了運(yùn)行成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。隨著新型變頻器向著功能更加強(qiáng)大，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，模塊化更強(qiáng)的方向發(fā)展，它的使用也將更加廣泛。
參考文獻(xiàn)
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