西門子變頻器改造以及GL150變頻器在高爐鼓風機中的應用

1、    西門子變頻器改造以及gl150變頻器在高爐鼓風機中的應用    于大彭單立偉摘 要：本文介紹了西門子公司的中壓變頻器simadyn d在高爐鼓風機控制系統(tǒng)中的應用以及由simadyn d向gl150的升級改造，并闡述了gl150控制系統(tǒng)的基本結構和運行特點，各個部位設備的實現功能，以及兩個系統(tǒng)的區(qū)別，闡述一臺gl150變頻器控制兩臺電動鼓風機，實現“一拖二的”應用，以及改造后的應用效果。關鍵詞：gl150 simadyn d 升級改造 區(qū)別：tf321 ：a ：1674-098x（2019）04（a）-0052-02大型高爐煉鐵鼓風機采用超大型同

2、步電動機傳動取代透平傳動，已成為當今世界煉鐵裝備發(fā)展的趨勢。這得益于電力電子技術及微電子技術、計算機技術的發(fā)展，成功地利用交-直-交變頻器。解決了超大型同步電動機的軟啟動問題，平滑啟動功率只需電動機功率的25%左右，從而避免了同步機異步啟動時對電網難以承受的沖擊。平滑的啟動過程經過200s左右將加速到準同步速度即95%額定轉速，然后并入電網，拉入同步運行。1 升級原因2008年投產以來，simadyn d系統(tǒng)在啟動電動鼓風機中表現的非常穩(wěn)定，但進入2013年以來，集中出現了大量的故障，尤其是變頻器內部板卡損壞，嚴重影響了煉鐵高爐的穩(wěn)定運行。直到系統(tǒng)改造之前，運行平穩(wěn)。但由于simadyn d控

3、制系統(tǒng)備件已經不生產，需要從國外采購，并且難以買到，對運行中的控制系統(tǒng)存在安全隱患，一旦控制系統(tǒng)板卡出現故障，將難以恢復?；谏鲜鲈颍覐S計劃對原有控制系統(tǒng)進行升級改造。2 系統(tǒng)配置2.1 勵磁控制系統(tǒng)plc s7-300：是整個系統(tǒng)的控制中心，負責啟停邏輯、運行邏輯、信號監(jiān)控和多種保護。勵磁系統(tǒng)6sg70：是給電動機的勵磁機供勵磁的裝置。因為此同步電機的勵磁機啟動時需要單獨提供勵磁電源，6sg70是三相調壓裝置，直接與ups相連接。7um62：是電機綜合保護裝置。在電機并網之后運行過程中全程保護，包括兩級的過流保護、熱過載變化、負載不平衡、差動、逆功率、欠壓、過壓、頻率超限、定子接地、欠勵

4、等多種保護。7ve61：是同期并網裝置，負責電機與電網進行并列運行的裝置。op17b：是操作和監(jiān)控面板。系統(tǒng)運行的控制模式選擇，各種電氣數據的顯示，電動機的各種溫度的顯示，以及故障記錄和事件記錄等等。2.2 變頻器系統(tǒng)2.2.1 控制單元cu320-2dp：cu320是整個gl150的控制中心，是變頻器系統(tǒng)的核心部位，負責整個變頻器的運行、通信、故障顯示等功能。如圖1。tm15：數字量輸入/輸出接口模塊，負責整個cu320的輸入和輸出。tm31：模擬量、數字量輸入/輸出模塊，負責整個cu320的輸入和輸出。vsm：同步電壓檢測模塊，mbc1進線電壓采集，采集電網100v電壓，作為啟動可控硅的參

5、考電壓。drivecliq：新的一種通訊網線，負責cu320-2dp與tm51、tm31、vsm、psa等之間的通訊線。aop30操作面板：負責與變頻器各驅動裝置之間的通訊，包括變頻器啟動過程中的狀態(tài)顯示、故障保溫以及調試等功能。psa：電源模塊適配器，是作為電源模塊和控制器之間的接口。通過drive-clik高速串行通訊接口實現電源適配模塊（psa）和控制單元（cu）之間的數據通訊。2.3 功率單元該功率單元有四組功率器件模塊和中間電抗器柜。四組功率器件是由可控硅組成，形成兩路進線、兩路出線的結構。采用可控硅作為整流及逆變單元。中間采用電抗器作為穩(wěn)流元件。2.4 去磁單元simovert m

6、aserdrive：負責消除電動機啟動結束后變頻器輸出側的升壓變壓器的剩磁。當電動機啟動、并網完成后，升壓變壓器會殘留有剩磁，如果不把剩磁及時消除，會影響電動機的下一次快速啟動，因此就需要一個去磁單元處理這些剩磁。3 gl150變頻器啟動器的應用方案根據系統(tǒng)工藝機電機控制要求，制定了變頻軟啟動器“一拖二”方案，電機的啟動和同步是由電機控制單元mmcp控制，以1#機組啟動過程為例，首先由主控室dcs發(fā)出1#鼓風機請求啟動命令，mmcp1在接到命令后判斷主電機啟動條件滿足后，反饋“允許啟動信號”給dcs。dcs發(fā)給主電機啟動命令，mmcp1閉合輸出側與電機相連的斷路器mbm1，然后發(fā)出一個“啟動”

7、信號給mmip（主電機接口單元）。mmip啟動它所有的輔助設施并檢查是否就緒，在收到所有必要的反饋信號后，mmip閉合進線側與變頻變壓器相連的斷路器mbc1，之后檢測電機轉子位置，找到位置后，sfc（變頻器控制單元）按照事先調整好的加速轉矩曲線給電機加速，直至約95%的額定轉速。從此時開始，mmcp1中的并行切換裝置接過電機的速度控制功能并繼續(xù)給電機加速直至變頻器輸出的頻率和相位與電網上的頻率和相位相同。一旦電機與電網同步，并行切換裝置立即閉合旁路主斷路器mbl1是電機直接由電網拖動定速運行；同時，變頻器直流環(huán)節(jié)的電流將迅速降為零，逆變器的脈沖被關斷，斷路器mbm1斷開，1#機組啟動完畢，gl

8、150變頻軟啟動器回到備用狀態(tài)，此時如果得到2#電機啟動請求，同樣，gl150變頻器將引導2#電機啟動，實現“一拖二”控制方式。如圖2所示。4 升級后的效果自2015年9月系統(tǒng)升級改造投產以來，此gl150系統(tǒng)運行穩(wěn)定，未發(fā)生異常故障，升級改造后的系統(tǒng)在“一拖二”的運行方式下穩(wěn)定運行，一臺風機啟動成功后，對變頻器進行復位、消磁后就可以啟動另一臺風機，啟動成功率100%，消除了之前系統(tǒng)老化不穩(wěn)定的問題，保證高爐的穩(wěn)定生產。參考文獻1 陸思黨，趙中川.國產超大功率高壓變頻器在煉鐵高爐鼓風機中的應用j.變頻器世界，2011（1）：70-74.2 張家強. 電壓源型變頻器應用于高爐鼓風機可行性研究a. 鋼鐵