混捏機變頻器國產化技術改造應用

趙偉華

摘? 要：我廠350kA系列陽極混捏機變頻器使用的是ABB公司ACS600系列產品，2004年投入使用，已運行10年，變頻器元件老化，運行參數不穩定。目前該系列產品及其備件已停止生產，無法采購更換，另外該變頻器屬于進口變頻器，修復價格較高，修復后使用壽命沒有保證。同時由于近些年進口備件價格昂貴，采購周期長，而國產變頻技術日益成熟，價格便宜，且性能達到國際水平，進口備件國產化已開始普及，所以對變頻器技術國產化應用勢在必行。

關鍵詞：陽極? 混捏機? 變頻器? 國產化

Abstract： The frequency converter of 350kA series anode kneading machine in our factory uses ACS600 series products of ABB company. It was put into use in 2004 and has been in operation for ten years. The inverter components are aging and the operation parameters are unstable. At present， the production of this series of products and their spare parts has been stopped and cannot be purchased and replaced. In addition， the frequency converter belongs to the imported frequency converter， so the repair price is high， and the service life after repair is not guaranteed. At the same time， due to the high price of imported spare parts and long procurement cycle， and the domestic frequency conversion technology is increasingly mature， cheap， and the performance has reached the international level， the localization of imported spare parts has begun to popularize， so the application of domestic inverter technology is imperative.

Key Words： Anode; Kneading machine; Frequency converter; Localization

1? 項目方案

1.1 項目需求

混捏機系統結構：由電機、減速機、混捏機構、潤滑機構等組成。混捏機系統是將由各種物料（煅燒焦、殘極、生碎、瀝青）由電子失重稱按一定比例經混捏機充分混合、攪拌后，進入振動成型機，完成陽極的制作過程。由于混捏機系統中所用ABB ACS600變頻器年久老化，故障頻發，嚴重影響車間生產，故通過對國內變頻器對比，推薦選用更換英威騰GD800產品。

1.2 負載設備運行工況分析

1.2.1 在混捏機系統工作過程

以下幾個重要參數需要控制。

（1）功率：電機在單位時間內的功率，主要用來控制混捏機內料量大小及混捏程度。積分功率同時還是出料料門開度大小的重要控制參數。（2）積分扭矩：電機在單位時間內的轉矩電流大小。主要用來保護電動機及混捏機設備。轉矩達到一定值后PLC會做出保護動作。（3）轉速：主要用來控制混捏機產量。速度控制精度的高低直接影響積分功率和積分扭矩。

1.2.2 對變頻器驅動要求

（1）速度控制精度高。（2）瞬時轉矩大，功率平穩，變化率小。由于物料不穩定，尤其是瀝青，所有當有大塊瀝青出現時，變頻器必須在短時間輸出大力矩將大塊瀝青與其他物料混合均勻，在輸出大轉矩同時還要求電流及功率變化較小，如果超過PLC控制系統限幅值，PLC系統會保護停機。

1.3 系統方案選用說明

根據現場應用環境，提供了三種方案選擇。

1.3.1 方案一、雙變頻切換

原有變頻器進行檢測維修，主要器件完好，有維修價值進行維修，維修后作用備機使用。采用原有ABB變頻器通過切換柜實現與我公司GD800變頻器雙回路切換。采用4個斷路器組成切換柜，QF1與QF2為一組，為GD800變頻柜的進出線斷路器，QF3與QF4為一組，為ACS600變頻器柜的進出線斷路器。QF1與QF3互鎖，QF2與QF4互鎖。在切換柜上安裝轉換開關，通過PLC邏輯控制實現兩臺變頻器主回路切換，同時實現兩臺變頻器控制回路切換。控制回路切換：把原有從AB PLC到ACS600 變頻器開關量信號，啟動、停止，調速信號及ACS600到AB PLC的準備好、運行、故障，電流反饋，速度反饋，功率反饋等信號全部接入英威騰變頻柜IVC1 PLC中，通過轉換開關和斷路器一起聯動，根據斷路器切換對應輸出信號到GD800變頻器或者ACS600變頻器。和斷路器一起實現一鍵切換。方案優點：變頻故障時可快速切換到另一臺變頻器，故障變頻器再進行維修，對生產影響最小。方案缺點：成本高，改造工作量大，兩臺變頻器一用一備，造成資源浪費。

1.3.2 方案二、直接替換

把原來ABB ACS600變頻柜直接替換為我公司GD800產品，為增加產品可靠性，可再購買一個變頻模塊（GD800-11-315-4）備件備用，在變頻器故障時可在一個小時間之內即可恢復生產。方案優點：成本較低，施工工程量小，可靠性高。

1.3.3 方案三、原有變頻器維修

變頻器如果要進行停機檢修，可能要做以下方面檢測：ACS600 控制路板、驅動板等電路板檢測，霍爾元件，平波電波，電解電容檢查，IGBT，整流橋等元件檢測。控制路板、驅動板等電路板檢測比較耗時耗力，且查出問題后也不好進行維修。

ACS600變頻器已運行多年，變頻器器件壽命已基本到達極限，所以如果停機檢修，可能要更換東西較多，且ACS600已停產多年產品，其備件ABB已基本停止提供，有些備件可以提供其貨期及價格都比較都不能保證。因此，從安全生產和維護成本來講，不建議采用維修方式。

方案比較：通過方案比較，最終采用方案二。

1.4 采用GD800變頻柜特點及優勢

模塊化單元設計，功率密度大，節省用戶空間;單元器件采用長壽命器件，增強柜體系統可靠性;單元產品冷卻風機采用EBM離心風機，散熱效果更加優異;單元底部采用移動輪滑結構設計，方便用戶安裝和維護;功率單元與控制單元采用光纖通訊，提高系統通訊速度，有效保障系統可靠性;變頻器控制性能優異，軟件功能強大，提供V/F、開環矢量、閉環矢量三種控制方式，可驅動同步和異步電機，同時支持V.F分離功能;變頻器支持Modbus、Profibus、CAN、Ethernet以及DeviceNet等多種通訊協議（須選配相應通訊卡）;售后服務響應快。

2? 施工方案

由于本項目為技術項目，替換ABB ACS600變頻器，為盡可能不影響用戶生產。車間利用生產停機檢修時間，由車間負責拆除低壓配電室補償柜一臺，并將新的變頻器控制柜、單元柜的安裝至配電室，負責完成主回路及控制回路的接線，廠家根據混捏機負載及電機情況設定變頻器參數及程序的調試，實現混捏機的本地控制與遠程聯動控制功能。

3? GD800產品特點

（1）控制性能。提供V/F、開環矢量、閉環矢量三種控制方式，可驅動同步和異步電機，同時支持V.F分離功能;一個控制單元可以通過光纖連接多個傳動單元，除了安全、節省成本的優勢，可以輕松實現多傳動與并機應用的靈活切換;（2）模塊化設計。模塊化設計，可單獨提供整流、逆變、濾波單元或整套柜機，最大功率可擴展到12MW;采用移動輪滑結構，方便組裝與現場維護;標準柜機產品可滿足單邊維護需求，為客戶節省更多安裝及維護空間;單元接線方式上進下出，滿足客戶共母線方案使用;（3）豐富的產品類型。Goodrive800產品系列提供整流單元、逆變單元、濾波單元、標準工程傳動以及四象限工程傳動產品，通過標準產品系列可以涵蓋客戶工程應用。所有系列產品傳動控制部分均使用相同的功能碼，便于客戶工程應用過程中的應用調試及中央集成控制。（4）高可靠性。關鍵器件采用國際知名品牌長壽命器件，從器件級別全面保障系統可靠性;系統單元之間采用光纖通訊技術，實現主控制板與單元控制之間的光電隔離，在滿足工程現場特殊的長距離傳輸需求的同時有效的保障系統可靠性;單元產品散熱采用軸流風機方案，強化單元產品體積優勢的同時提高單元產品散熱性能，確保單元產品可靠性;全系列產品通過CE認證，權威第三方機構TUV信用背書，產品品質更加值得您的信賴。（5）電磁兼容。標準柜機產品EMC性能滿足C3等級要求;柜機產品通過配置相應EMC解決方案可以滿足C2等級要求;同時根據客戶應用需求，為客戶提供全面的EMC解決方案。（6）強大的通訊功能。可滿足Modbus、Profibus、CAN、Ethernet以及DeviceNet等多種通訊協議要求。（7）完善的保護功能。Goodrive800提供完善的變頻保護功能，除具備豐富的過流、過壓、過溫保護等傳統的變頻器保護功能外，更加側重電機側的保護，可以通過電機溫度檢測端子實時檢測電機運行溫度，為電機提供有效的過溫保護;Goodrive800標配的STO（安全轉矩截止）以及SS1（安全停車1）的功能性安全方案符合最新的歐盟機械指令2006/42/EC。STO可以防止誤啟動，有效應對特殊行業的應用需求。

4? 結語

經過近幾年的運行，混捏機電機各參數運行穩定，變頻器沒有故障發生，大大提高了車間設備連續穩定性能，生陽極質量也較以前有所提高，同時降低了廢糊、廢塊產出量。實踐證明混捏機變頻器國產化技術改造應用項目達到了預期目標。同時對進口設備國產化推廣應用起到了非常大的作用。

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