應(yīng)用高壓軟啟節(jié)能降耗改造實(shí)例

劉桂金 周建建

【摘 要】介紹了破碎系統(tǒng)中910米高壓長皮帶機(jī)利用VFS高壓軟起動(dòng)設(shè)備節(jié)能改造的過程，分析了VFS高壓軟起的工作原理和實(shí)施方案，總結(jié)改造后系統(tǒng)運(yùn)行狀況及節(jié)能效果。

【關(guān)鍵詞】液力耦合器；400KW；6KV高壓軟啟動(dòng)器；工作原理；系統(tǒng)控制

0.引言

我公司二條5000T熟料生產(chǎn)線生產(chǎn)用石灰石是由礦山2臺(tái)硾式破碎機(jī)破碎后，經(jīng)一條910米皮帶機(jī)（電機(jī)400KW，6KV）輸送到石灰石堆棚，每天15000多噸的石灰石用量全部通過910米皮帶輸送，故910米皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況直接影響成品石灰石儲(chǔ)量問題。原910米皮帶機(jī)啟動(dòng)方式為粘連式液偶軟啟動(dòng)裝置，該啟動(dòng)裝置自生產(chǎn)線投產(chǎn)以來因液壓系統(tǒng)問題及粘連式液偶內(nèi)磨擦片問題多次發(fā)生故障，從而影響成品石灰石儲(chǔ)量，且該裝置每年維護(hù)費(fèi)用高，潤滑油滲漏問題一直沒有好的解決辦法，給崗位維護(hù)帶來極大不便。

1.改造方案的確定

針對我公司石灰石輸送設(shè)備狀況，經(jīng)公司技術(shù)人員研究并取得集團(tuán)技術(shù)中心同意后決定對其進(jìn)行改造。技術(shù)人員認(rèn)為去掉粘連式液偶軟啟動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)由兩種改造方案：高壓變頻器和高壓軟啟動(dòng)。因我公司皮帶機(jī)運(yùn)行啟動(dòng)完后均在工頻運(yùn)行，若實(shí)行高壓變頻器啟動(dòng)，變頻器需長期工作在工頻，功率單元發(fā)熱量大，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高，且高壓變頻器費(fèi)用高，故會(huì)造成改造投資大效果不理想問題。若采用高壓軟啟動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)完畢后達(dá)到旁路運(yùn)行，有效解決了電器元件發(fā)熱問題，維護(hù)費(fèi)用低，投入成本少。根據(jù)以上考慮，我公司決定采用VFS高壓有級變頻軟起動(dòng)裝置用作高壓軟起動(dòng)控制方式，此控制方式在集團(tuán)尚屬首次采用。

2.改造的具體步驟

2.1深入了解VFS高壓軟起動(dòng)裝置系統(tǒng)特點(diǎn)

VFS（Variable Frequency Starter）高壓有級變頻軟起動(dòng)裝置是應(yīng)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)、電力拖動(dòng)技術(shù)及數(shù)字微處理器技術(shù)，通過控制晶閘管來實(shí)現(xiàn)有級變頻無級調(diào)壓的功能，它可以輸出12.5Hz、25Hz和50Hz三種頻率，同時(shí)控制電機(jī)的壓頻比，來實(shí)現(xiàn)小起動(dòng)電流，大起動(dòng)力矩的良好的起動(dòng)特性。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)電壓斜坡起動(dòng)、恒流起動(dòng)、軟停車、制動(dòng)停車等多種起?？刂品绞剑摷夹g(shù)是目前國際上新發(fā)展的最優(yōu)良的電機(jī)起動(dòng)技術(shù)。另外，具有模塊化的光纖傳送技術(shù)以及完善的保護(hù)技術(shù)，該裝置在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，利用先進(jìn)的可控硅移相調(diào)壓技術(shù)，閉環(huán)調(diào)節(jié)輸出到電機(jī)的電壓和電流從而減小電機(jī)起動(dòng)過程中由于過電流引起的電網(wǎng)波動(dòng)和機(jī)械沖擊，使電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。其系統(tǒng)主要特點(diǎn)有以下幾方面：

a.起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；通過引入變頻控制機(jī)制，所以起動(dòng)電流可以控制在額定電流的2倍左右，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的80-90%。

b.起動(dòng)方式靈活；可以根據(jù)現(xiàn)場負(fù)載情況和電網(wǎng)情況選擇不同的起動(dòng)頻率組合，在不同的起動(dòng)頻率下實(shí)現(xiàn)電壓斜坡起動(dòng)和限流起動(dòng)等多種起動(dòng)方式。

c.電機(jī)起動(dòng)控制靈活；可以實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)方向起動(dòng)，具有自由停車，軟停車和制動(dòng)停車等多種停車方式選擇。

d.起動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可調(diào)；可以根據(jù)現(xiàn)場要求任意調(diào)整起動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

e.可靠性高；檢測手段完善：靜態(tài)自檢、運(yùn)行中動(dòng)態(tài)檢測。

采用先進(jìn)的晶閘管串聯(lián)和先進(jìn)的動(dòng)態(tài)均壓技術(shù)，使控制簡單，調(diào)節(jié)方便，整機(jī)應(yīng)用靈活，運(yùn)行可靠。

強(qiáng)弱電間隔離完善，系統(tǒng)強(qiáng)弱電間采用光纖隔離，避免了強(qiáng)弱電間的相互干擾，增強(qiáng)了系統(tǒng)工作的可靠性。

f.性能指標(biāo)高；采用雙DSP控制系統(tǒng)及大規(guī)模門陣列CPLD線路實(shí)現(xiàn)控制高實(shí)時(shí)性的要求大大提高了晶閘管控制的實(shí)時(shí)性，達(dá)到了控制的快速性。

g.控制便捷；高壓軟起動(dòng)裝置設(shè)有就地控制及遠(yuǎn)程控制，電機(jī)起動(dòng)電流在2～4倍范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，保證電機(jī)啟動(dòng)電流在2.5倍電機(jī)額定電流以內(nèi)滿足此傳送機(jī)電機(jī)起動(dòng)要求，電機(jī)實(shí)現(xiàn)0-1/4轉(zhuǎn)速，1/4轉(zhuǎn)速-額定轉(zhuǎn)速的起動(dòng)過程。

h.功能齊全；完善的保護(hù)功能：包括短路、過流、限流、過壓、欠壓、過負(fù)載、缺相、三相電流不平衡保護(hù)、過熱、CPU故障、通信故障、脈沖故障等各種故障狀態(tài)報(bào)警，及時(shí)處理保護(hù)軟起動(dòng)器及電動(dòng)機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在人機(jī)界面上給出詳細(xì)的故障信息，利于操作人員維護(hù)處理。

具有旁路功能，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成或起動(dòng)過程中發(fā)現(xiàn)故障，將切換到旁路狀態(tài)，降低了整機(jī)的功耗，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

采用數(shù)字控制方式，具有MODBUS，PROFIBUS和RS485等多種適合工業(yè)現(xiàn)場的通訊接口。

2.2控制柜安裝調(diào)試

確定改造方案后，技術(shù)人員先拆除原粘連式液偶裝置及其配套油站控制系統(tǒng)，將電機(jī)前移與減速機(jī)直接連接?？刂乒癜凑铡峨姎庠O(shè)備安裝規(guī)范》施工就位后，將原敷設(shè)到電機(jī)的電纜改為高壓軟啟動(dòng)裝置電源，從該裝置重新敷設(shè)電纜到電機(jī)，實(shí)現(xiàn)供電電源改動(dòng)。電源改動(dòng)完成后將控制柜控制回路上電進(jìn)行控制回路傳動(dòng)調(diào)試，模擬工況先現(xiàn)場后中控DCS啟動(dòng)，確保達(dá)到控制回路無問題后進(jìn)行高壓上電，設(shè)定軟啟參數(shù)工況啟動(dòng)電機(jī)帶負(fù)荷試車、投運(yùn)。

3.改造效果

此改造已在我公司2010年三月熟料線檢修期間完成，改造后910米皮帶啟動(dòng)電流由原來的5-6倍，降為現(xiàn)在的2.5倍，啟動(dòng)功率有原來的1000KW左右降為現(xiàn)在的350KW左右，達(dá)到了降低啟動(dòng)時(shí)對電機(jī)、減速機(jī)及長皮帶沖擊的效果，提高了電機(jī)、減速機(jī)及長皮帶的使用壽命，從而保證設(shè)備安全連續(xù)運(yùn)行；同時(shí)去掉粘連式液偶軟啟動(dòng)裝置既節(jié)約液壓器件及潤滑油高額的維護(hù)費(fèi)用，又改善了崗位狀況，降低了崗位勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)在的自動(dòng)化電氣控制程度在逐步的提高，根據(jù)生產(chǎn)中節(jié)能降耗的需要，原來的一些不安全和能耗高的電氣控制方式的改造勢在必行，淘汰落后控制，把先進(jìn)的控制方式運(yùn)用到生產(chǎn)過程中，可以達(dá)到保護(hù)設(shè)備，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低消耗，維護(hù)生產(chǎn)安全連續(xù)運(yùn)行的目的。