ATV71變頻器在2×220 m2燒結工程燒冷系統的應用與電控改造

侯兆海

(江蘇金恒信息科技有限公司，江蘇 南京 210035)

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ATV71變頻器在2×220 m2燒結工程燒冷系統的應用與電控改造

侯兆海

(江蘇金恒信息科技有限公司，江蘇 南京 210035)

摘要：ATV71系列變頻器是施耐德公司的新一代產品，它的行業應用較為廣泛。南鋼2×220 m2燒結工程各系統在需要調速的設備上都選用了ATV71系列變頻器作為調速控制主元件，而燒結冷卻系統作為整個2×220 m2項目的主要系統，其使用ATV71系列變頻器的情況對維持生產安全穩定具有重要影響。現通過實例分析了ATV71變頻器在燒結冷卻系統應用的控制電路，針對存在的問題，給出了電控改造措施，取得了明顯的效果，對于各類使用ATV71變頻器和變頻電機作為主要控制運行元件的工礦企業具有良好的借鑒作用。

關鍵詞：變頻器；給定；風扇控制；改造

0引言

2×220 m2燒結工程為南鋼用料結構調整燒結降本技術改造項目，本項目為2臺220 m2燒結機，年產成品燒結礦461.2萬t，以滿足高爐用料結構需求。該項目主體由鐵原料準備系統、燃料接收制備系統、溶劑接收制備系統、配料混合系統(A、B系列)、燒結冷卻系統(A、B系列)、燒結礦整粒系統(A、B系列)、返礦系統、鋪底料系統、散料收集系統(A、B系列)、成品輸出系統及配套除塵與抽風系統等組成。燒結冷卻系統堪稱核心系統，主要設備有圓輥給料機、九輥布料器、燒結機、單輥破碎機和環冷機。本工程設置了完善的過程檢測和控制項目，采用三電一體計算機控制系統，并應用國內先進、成熟的燒結控制軟件技術實現全廠生產過程自動控制。在電氣樓設置中控室對整個燒結主工藝系統進行操作、監視、控制、報警和管理，所有過程檢測、控制參數均納入計算機控制系統進行生產過程集中監視、控制、數據處理及生產管理。項目中電氣自動化系統統一使用了施耐德公司的新型ATV71型變頻器和Quantum PLC進行控制，主控室工作人員通過畫面進行操作與監控。

1ATV71變頻器在燒冷系統的應用

1.1　ATV71變頻器控制過程分析

在燒冷系統中圓輥給料機、九輥布料器、燒結機、環冷機等設備都需要根據生產情況進行調速。該系統選用的是施耐德ATV71型變頻器來控制轉速，自項目投產以來，使用情況總體較好。下面以圓輥給料機為例對控制電路進行分析，圓輥給料機控制原理圖如圖1所示。

圖1　圓輥控制原理圖

401為圓輥電機，屬變頻調速三相異步電動機，型號為YVP180L-8W，額定功率11 kW，額定電流25.1 A。401F為獨立電機驅動的散熱風扇，為變頻電機進行強迫通風冷卻。QL為主空氣開關，QL1為風扇回路空氣開關，KM為風扇回路接觸器，RL為三相輸出電抗器，PF為頻率表，VW3-A3.307為Profibus DP通訊卡，SSE為安全開關，PC-L為PLC輸入模塊+24 V電源。

1.1.1　自動工作過程

當SLS轉換開關打在自動位，則KAS自動位中繼得電吸合，允許進行遠程開機。主控人員在電腦畫面上點擊系統啟動按鈕時，PLC輸出響鈴中繼KSR吸合，警鈴響過之后，PLC輸出運行中繼KQ吸合，輔助點KQ閉合接通KM，401F風扇得電運轉，同時KM輔助點接通變頻器邏輯輸入LI1，由于命令通道1設置為端子排，給定1通道設為通信卡，LI1設置為正轉，因此主控工作人員在畫面上給出給定頻率時，PLC通過通信卡送給變頻器頻率給定信號，變頻器主回路接通，于是圓輥電機得電運轉。根據工藝要求調節給定頻率，圓輥速度得以改變。

1.1.2　手動工作過程

當SLS轉換開關打在手動位，則KAS不得電，表示處于手動工作狀態。由于變頻器給定2通道設置為AI1給定，給定2切換設置為LI3，KAS常閉點接通LI3，因此此時處于給定2通道狀態。操作人員在操作箱上按動起動按鈕SF，則KM吸合，同樣401F風扇開始運行，同時LI1接通，操作人員通過操作箱上的電位器RP調節給定頻率，從而控制圓輥運行轉速。

1.2　變頻器參數設置

1.2.1　菜單1.1——簡單啟動

2/3線控制：2線控制；

標準電機頻率：50 Hz IEC；

電機額定功率：11 kW；

電機額定電壓：380 V；

電機額定電流：23.6 A；

電機額定頻率：50.0 Hz；

電機額定速度：730 r/min；

最大輸出頻率：50.0 Hz；

電機熱保護電流：28.6 A；

加速時間：3.0 s；

減速時間：3.0 s；

低速頻率：0.0 Hz；

高速頻率：50.0 Hz。

1.2.2　菜單1.4——電機控制

電機控制類型：SVC U。

1.2.3　菜單1.5——輸入輸出設置

LI1設置：LI1分配為正轉；

LI2設置：LI2分配為反轉；

LI3設置：LI3分配為切至給定2；

AI1設置：AI1分配——給定2通道，AI1類型設為10 V電壓，AI1最小值設為0.0 V，AI1最大值設為10.0 V；

AO1設置：AO1分配設為電機頻率，AO1類型設為電流，AO1最小輸出值設為4.0 mA，AO1最大輸出值設為20.0 mA。

1.2.4　菜單1.6——命令

給定1通道：通信卡；

組合模式：隔離通道；

控制通道切換：通道1有效；

命令通道1設置：端子排；

給定2切換：LI3；

給定2通道：AI1給定。

1.2.5　菜單1.9——通信

COM.SCANNER INPUT設置：

Scan. IN1 address：3201；

Scan. IN2 address：3204；

Scan. IN3 address：3202；

Scan. IN4 address：3233。

COM.SCANNER OUTPUT設置：

Scan. Out1 address：8501；

Scan. Out2 address：8502。

Profibus：地址設為7。

COM.SCANNER INPUT設置為變頻器通過Profibus通訊協議通訊至PLC系統信號的設置，COM.SCANNER OUTPUT設置為變頻器通過Profibus通訊協議通訊接收PLC系統信號的設置，變頻器通訊從站地址設置通過變頻器通訊卡DP接頭連接處右側的二進制撥碼開關進行。

2存在的問題與電控改造

2.1　存在的問題

燒冷系統幾個設備風扇控制電路結構相同或類似，一旦風扇出現故障引起熱繼動作，則KM失電，輔助點導致LI1失電且送至PLC的風扇運行輸入點斷開，這樣勢必引起變頻器停機，結果會產生設備停機事故。有次就是因為圓輥給料機風扇出現故障幾次過載導致了設備多次停機，引起停產，后把風扇回路線臨時拆除才恢復生產，造成了不必要的非計劃停機時間，影響了生產的正常進行。顯然風扇控制電路存在著影響生產的停機因素，而風扇又很難監測出問題，所以決定對系統幾個設備控制電路進行改造。

2.2　電控改造

改造后的電路如圖2所示。

圖2　圓輥改造后控制原理圖

與改造前的電路相比，增加了一個接觸器。風扇回路由KM1控制，KM1的線圈和風扇回路的熱繼電器常閉點KH串聯后再與KM并接。當風扇故障熱繼KH動作時，KM1失電，斷開風扇回路，而KM沒有受到任何影響，不會造成主機停機，而且在程序里做了風扇故障報警，一旦風扇故障，電腦畫面上會彈出窗口提示主控室工作人員，以方便及時通知維護人員檢查電路和設備并在方便時處理或更換故障風扇。改造后，風扇故障成為了可控故障，不再成為停機因素，從而消除了此類故障引起的非計劃停機時間。改造以來，環冷機發生了兩次減速機油泵故障，由于油泵電機和風扇電機都是接在KM1下面的，自身熱繼過載或空開QL1跳閘后KM1或QL1及時斷開了故障油泵，不會引起環冷機停機。可見，該改造確實起到了很大的作用，保障了重要在線設備的正常運轉。

3結語

ATV71變頻器擁有170%/60 s和220%/2 s的過力矩能力，超寬的工作電壓范圍(380 V的ATV71允許輸入電壓范圍是380 V-15%～480 V+10%，且允許電壓跌落50%)，多種應用宏和電機控制方式，并且功能強大，保護齊全，在2×220 m2燒結項目獲得了大量的應用。特別是在燒冷系統中，由于屬于重點設備，ATV71變頻器以其優異的性能保證了這些設備的正常運行，維護了生產的穩定，加上對電控系統進行了改造，進一步增強了整個系統的可靠性，大大減少了設備的故障率和停機時間，保證了項目順利達產穩產。

[參考文獻]

[1]施耐德電氣(中國)有限公司.ATV71同步與異步電機變頻器安裝手冊[Z].2012.

[2]施耐德電氣(中國)有限公司.Altivar 71異步電機變頻器編程手冊[Z].2005.

[3]施耐德電氣(中國)有限公司.Altivar 71通訊參數用戶手冊[Z].2005.

[4]施耐德電氣(中國)有限公司.ATV71變頻器編程手冊[Z].2011.

作者簡介：侯兆海(1972—)，男，江蘇南京人，工程師，從事電氣自動化技術工作。

收稿日期：2015-11-23