基于ACS800變頻器構(gòu)建的主從控制系統(tǒng)的應(yīng)用

李顯軍　葉坤茂

摘 要：變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，在需要大功率輸出時(shí)由于環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)等其他原因單一的驅(qū)動(dòng)無(wú)法滿足驅(qū)動(dòng)需求，兩驅(qū)、三驅(qū)等多驅(qū)的方式就出現(xiàn)了。在現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)環(huán)境中如何根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建符合現(xiàn)場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)裝置并使之可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，文章以ABB ACS800變頻器在貴州開(kāi)磷集團(tuán)用沙壩廢石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用為背景，闡述在系統(tǒng)構(gòu)建、調(diào)試、運(yùn)行等環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題和現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：變頻器；ABB；膠帶

中圖分類號(hào)：TG334.9；TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）05-0040-01

貴州開(kāi)磷集團(tuán)用沙壩礦年采礦量在100萬(wàn)t以上，隨之產(chǎn)生的廢石數(shù)量很大，隨著開(kāi)采深度不斷加大運(yùn)輸成本不斷上升，同時(shí)傳統(tǒng)的汽車運(yùn)輸方式會(huì)產(chǎn)生大量的汽車尾氣嚴(yán)重污染井下環(huán)境，采用膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)一方面能節(jié)約大量運(yùn)輸成本，另一方面能夠較少汽車尾氣的排放改善井下作業(yè)環(huán)境。開(kāi)磷集團(tuán)用沙壩礦廢石運(yùn)輸系統(tǒng)主要運(yùn)輸用沙壩礦的廢石，同時(shí)可以與青用廢石膠帶銜接運(yùn)輸青菜沖礦的廢石。用沙壩礦廢石運(yùn)輸系統(tǒng)目前共涉及10條膠帶機(jī)，其中廢石主膠帶1 800 m，帶寬1 m，采用鋼絲繩芯膠帶，用液壓拉緊裝置尾部拉緊。

1 變頻調(diào)速

1.1 變頻器調(diào)速的現(xiàn)狀

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以變頻器為代表的交流調(diào)速系統(tǒng)得到大范圍的應(yīng)用。目前常見(jiàn)的變頻器都采用交流——直流——交流的方式，中間環(huán)節(jié)一般采用電容器。目前，常見(jiàn)的變頻器有ABB、施耐德、AB、西門子、富士等國(guó)外品牌以及臺(tái)達(dá)、安川等國(guó)內(nèi)品牌。

1.2 變頻器調(diào)速的特點(diǎn)

變頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一，采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的主要目的，一是為了滿足提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求；二是為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。用戶根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇不同類型的變頻器。正確選擇通用型變頻器對(duì)于傳動(dòng)控制系統(tǒng)能夠的正常運(yùn)行是非常關(guān)鍵的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器應(yīng)是既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。

若對(duì)通用變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用不當(dāng)，往往會(huì)使同用變頻器不能正常運(yùn)行、達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。

另外，為了確保通用變頻器長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，變頻器地線的連接也是非常重要的。

2 系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配置

用沙壩廢石主膠帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用兩臺(tái)YSPPK 450-6 500 kW 660 V的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用SEW減速機(jī)與之配套使用，配套YWZ5-630/301制動(dòng)器。主電機(jī)通過(guò)ABB ACS800 變頻器驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)變頻器與一臺(tái)干式變壓器（SCB10-800/6）單獨(dú)連接，6 KV電源從獨(dú)立的高壓開(kāi)關(guān)柜（KYN28-12）給出。配電室布置圖，如圖1所示。

2.2 控制系統(tǒng)配置

主膠帶的控制涉及變頻器的控制，減速機(jī)油泵、減速機(jī)風(fēng)機(jī)、電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)、制動(dòng)器的控制以及相關(guān)的跑偏、拉繩、撕裂、打滑等保護(hù)裝置信號(hào)以及各種安保信號(hào)的的引入。2臺(tái)電機(jī)和對(duì)應(yīng)的變頻器分別設(shè)置為主機(jī)（靠近機(jī)頭）和從機(jī)（遠(yuǎn)離機(jī)頭）。主從機(jī)變頻器逆變模塊接線圖，分別如圖2和圖3所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行

3.1 主從配置

在ACS800 系列變頻中預(yù)設(shè)了多種應(yīng)用宏程序可用選擇使用，包括工廠宏（Factory）、手動(dòng)/自動(dòng)宏（Hang/Auto）、PID控制宏（PID Control）、轉(zhuǎn)矩控制宏（Torque Control）、順序控制宏（Sequential Control），以及用戶宏（Usre），根據(jù)具體情況這里使用工廠宏。變頻器在設(shè)置主從控制以前，需要做電機(jī)辨識(shí)，就是給電機(jī)勵(lì)磁，并使電機(jī)朝正向旋轉(zhuǎn)到一定轉(zhuǎn)速，通過(guò)這個(gè)過(guò)程搜集電機(jī)實(shí)際參數(shù)并且建立一個(gè)針對(duì)該電機(jī)的電機(jī)模式，用于后續(xù)的電機(jī)控制。在電機(jī)沒(méi)有與聯(lián)軸器連接之前做電機(jī)辨識(shí)，并且確保電機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎D(zhuǎn)方向，否則通過(guò)負(fù)載電纜換相，實(shí)現(xiàn)變頻器設(shè)置為正轉(zhuǎn)，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)向?yàn)檎D(zhuǎn)。辨識(shí)有標(biāo)準(zhǔn)辨識(shí)和簡(jiǎn)易辨識(shí)、不辨識(shí)三種方式。標(biāo)準(zhǔn)辨識(shí)方式，可以保證最大可能的控制精度，辨識(shí)大概需要1min左右，標(biāo)準(zhǔn)辨識(shí)必須使電機(jī)與驅(qū)動(dòng)設(shè)備斷開(kāi)連接，電機(jī)在辨識(shí)運(yùn)行中的速度會(huì)達(dá)到50%～80%額定轉(zhuǎn)速；簡(jiǎn)易辨識(shí)適用于電機(jī)不能與驅(qū)動(dòng)設(shè)備斷開(kāi)，機(jī)械損耗高于20%以及電機(jī)運(yùn)行中，不允許減少磁通量，辨識(shí)運(yùn)行中的速度會(huì)達(dá)到50%～80%額定轉(zhuǎn)速；不辨識(shí)在首次起動(dòng)時(shí)，通過(guò)將電機(jī)在零速下勵(lì)磁20～60 s來(lái)計(jì)算電機(jī)模型，這適用于大多數(shù)場(chǎng)合。

在每臺(tái)電機(jī)都做完辨識(shí)后，分別設(shè)置主機(jī)和從機(jī)。通常將位于前端的驅(qū)動(dòng)裝置命名為主機(jī)，位于后端的驅(qū)動(dòng)裝置命名為從機(jī)。主機(jī)、從機(jī)之間通過(guò)專用光纜連接，分別連接在變頻器的RDCO板的CH2通道。主機(jī)變頻器參數(shù)的60.01MASTER LINK MODE 設(shè)置為MASTER，速度給定有外部給定，并且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換開(kāi)關(guān)量調(diào)頻和模擬量調(diào)頻；從機(jī)變頻器參數(shù)的60.01MASTER LINK MODE 設(shè)置為FOLLOWER，速度給定參數(shù)設(shè)置為COMM.CW。

3.2 系統(tǒng)調(diào)試

變頻器調(diào)試在配置成功后基本完成，系統(tǒng)調(diào)試還涉及低壓控制系統(tǒng)和配套的保護(hù)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)的調(diào)試。變頻器之間的主從調(diào)試，在空載狀態(tài)下一般很正常，但是隨著負(fù)載不斷增大，主從之間的電流可能會(huì)出現(xiàn)差異，觀察發(fā)現(xiàn)主從之間存在一定的速度差異，這時(shí)可以通過(guò)變頻器參數(shù)60.06按照0.2%的變化率修正他們之間的差異，最終達(dá)到轉(zhuǎn)速（SPEED）、電流（CURRENT）、功率（POWER）幾乎相同。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)運(yùn)行前確保所有進(jìn)入PLC的信號(hào)可靠、完整，輸出信號(hào)有效。其他輔助系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)在正常運(yùn)行前都必須做必要的試驗(yàn)和測(cè)試確保系統(tǒng)能夠可靠停機(jī)、按需起動(dòng)。

3.3 系統(tǒng)運(yùn)行存在的問(wèn)題

系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，需要變頻器、低壓控制、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控在內(nèi)的各個(gè)子系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。①冬季系統(tǒng)運(yùn)行故障，顯示減速機(jī)油壓異常。檢查排除油泵故障以及壓力開(kāi)關(guān)故障。原因是冷卻風(fēng)扇一直運(yùn)轉(zhuǎn)，地處風(fēng)口的減速機(jī)潤(rùn)滑油變得粘稠。②停機(jī)后無(wú)法啟動(dòng)，檢查發(fā)現(xiàn)變頻器面板被設(shè)置為L(zhǎng)OC模式。③其中一臺(tái)變頻器故障，可以取消主從控制，取消故障設(shè)備制動(dòng)器，利用一臺(tái)變頻器減負(fù)荷運(yùn)行。

4 結(jié) 語(yǔ)

膠帶運(yùn)輸存在已久，將主從控制應(yīng)用與膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)是一次成功的工程實(shí)踐。結(jié)合開(kāi)磷礦山的具體情況，進(jìn)一步完善膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的保護(hù)功能和監(jiān)控功能并且上傳各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠、穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 張燕賓.電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速圖解[M].北京：中國(guó)電力出版社，2003.