英威騰GD5000高壓變頻器在山東某新材料公司高效渦流磨機(jī)上的應(yīng)用

    摘 要：本文結(jié)合我司GD5000高壓變頻器在山東某新材料股份有限公司高效渦流磨機(jī)上的實(shí)際應(yīng)用情況，分析了其使用效果。運(yùn)行結(jié)果表明，使用高壓變頻器驅(qū)動渦流磨機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動，設(shè)備和系統(tǒng)的安全可靠性得到了顯著的提高。

    1.引言

    渦流磨機(jī)是利用底部回轉(zhuǎn)盤高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使磨料在固定槽作用下產(chǎn)生強(qiáng)力摩擦，形成螺旋式渦流運(yùn)動，使磨料產(chǎn)生高速回轉(zhuǎn)摩擦和螺旋翻轉(zhuǎn)，在短時(shí)間除毛刺或拋光，達(dá)到理想的加工效果。傳統(tǒng)驅(qū)動方案常使用電機(jī)+液力耦合器或者電機(jī)+水阻的方式進(jìn)行軟起和調(diào)速，由于液耦和水阻本身故障點(diǎn)多，維護(hù)困難，還伴有大量的能量浪費(fèi)，同時(shí)啟動力矩小，對于研磨機(jī)這樣的重載設(shè)備來說容易造成電機(jī)堵轉(zhuǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。因此使用高壓變頻器對重載設(shè)備進(jìn)行工藝改善具有十分重要的意義。

    2.項(xiàng)目概述

    山東某新材料股份有限公司始建于2003年，是我國纖維素醚及碳水化合物重點(diǎn)生產(chǎn)研發(fā)基地，也是全國唯一一家既生產(chǎn)離子型又生產(chǎn)非離子型纖維素的企業(yè)，公司目前擁有9條現(xiàn)代化生產(chǎn)線，主導(dǎo)產(chǎn)品有羥丙基甲基纖維素、聚陰離子纖維素等產(chǎn)品。

    2014年，該企業(yè)新建的某條玻璃纖維生產(chǎn)線上的一臺用來研磨原料的渦流磨機(jī)需要選擇驅(qū)動方案，經(jīng)過我司技術(shù)人員實(shí)地現(xiàn)場考察分析以及我司多年行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，迅速為其制定了一套變頻解決方案。該公司經(jīng)多方考察和權(quán)衡，最終選擇了我司GD5000高壓變頻器進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)。

    3.工藝描述

    該企業(yè)生產(chǎn)玻璃纖維采用的是一次成型-池窯拉絲法，該工藝過程比較簡單，其工藝流程圖如下所示：

    池窯拉絲法是把葉臘石等均化后的原料研磨成粉，然后在窯爐高溫環(huán)境下熔制成玻璃溶液，排除氣泡后經(jīng)通路運(yùn)送至多孔漏板，高速拉制成玻纖原絲。

    4.系統(tǒng)方案

    變頻系統(tǒng)配置如下表所示：

    現(xiàn)場渦流磨機(jī)采用一拖一變頻控制方案。高壓變頻器接于電壓為10 KV的主動力電源系統(tǒng)，用于電動機(jī)的變頻調(diào)速。為了增加運(yùn)行安全性，變頻器另加一套旁路系統(tǒng)，設(shè)計(jì)方案如下：

    高效渦流磨機(jī)系統(tǒng)主要由用戶高壓開關(guān)柜，GD5000高壓變頻器，驅(qū)動電機(jī)，磨機(jī)，等設(shè)備組成，變頻狀態(tài)下，旁路柜刀閘狀態(tài)是QS1，QS2閉合，QS3斷開，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障或者檢修時(shí)，斷開QS1，QS2，閉合QS3磨機(jī)工頻運(yùn)行，旁路柜完全遵循柜體“五防”設(shè)計(jì)要求，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

    5.GD5000應(yīng)用特點(diǎn)

    ·低頻大轉(zhuǎn)矩

    GD5000系列高壓變頻器采用目前最為先進(jìn)的矢量控制算法以及轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償技術(shù)，在低頻狀態(tài)（1Hz）下使電機(jī)轉(zhuǎn)矩高達(dá)150%~200%Te，非常適合研磨機(jī)這樣的重載設(shè)備。

    ·輸入輸出“完美無諧波”

    GD5000系列高壓變頻器設(shè)計(jì)時(shí)遵循了最嚴(yán)格的電壓、電流諧波畸變標(biāo)準(zhǔn)IEEE 519 1992，輸入側(cè)通過移相變壓器進(jìn)行多脈沖整流(10kV為48脈沖)，網(wǎng)側(cè)電流諧波小，其THD≤2%；輸出采用了多重化PWM技術(shù)，輸出為近乎完美的正弦波，無需加裝輸出濾波器，電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動小，輸出dV/dt和共模電壓小，對電動機(jī)無應(yīng)力損害，其輸出電流THD≤2%。

    ·高功率因素與高效率

    GD5000高壓變頻器在滿載時(shí)，系統(tǒng)在沒有使用任何外部功率因素補(bǔ)償裝置的情況下，功率因素≥0.97；整機(jī)效率≥0.96，對于新建項(xiàng)目可減小前級變壓器的容量，節(jié)省成本。

    ·LVRT低電壓穿越技術(shù)

    GD5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)具有AVR(電壓自動調(diào)節(jié))功能，在母線電壓頻繁波動的場合，系統(tǒng)輸出穩(wěn)定。電網(wǎng)電壓在-15% ~ +10%之間波動，系統(tǒng)仍能滿載輸出；電網(wǎng)電壓在-50% ~-15%之間波動，系統(tǒng)不停機(jī)，降額運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在設(shè)置的時(shí)間內(nèi)(0~5s可設(shè)置)掉電，系統(tǒng)不停機(jī)，而且電網(wǎng)恢復(fù)正常后能自行啟動，避免了系統(tǒng)電源瞬間掉電時(shí)因停機(jī)造成的影響。

    ·全頻段轉(zhuǎn)速追蹤

    GD5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在無速度傳感器的情況下能精準(zhǔn)追蹤電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速與方向，可輕松實(shí)現(xiàn)飛車啟動。

    ·強(qiáng)大的過載能力

    GD5000系列高壓變頻器在選擇器件時(shí)留有充足的裕量，在120%額定電流的情況下可持續(xù)運(yùn)行2分鐘，150%額定電流持續(xù)5s，200%額定電流則立即保護(hù)。

    ·支持遠(yuǎn)程/就地操作

    GD5000系列高壓變頻器支持兩種操作方式：就地和遠(yuǎn)程。就地狀態(tài)下，可通過控制面板上的觸摸屏對變頻器進(jìn)行操作；遠(yuǎn)程狀態(tài)下，可通過用戶多功能端子或者現(xiàn)場總線對變頻器進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)控。

    ·完善的保護(hù)功能

    GD5000系列高壓變頻器具有完善的保護(hù)功能。部分保護(hù)功能如下：接地保護(hù)，短路保護(hù)，過載保護(hù)，過流保護(hù)，過壓保護(hù)，欠壓保護(hù)，過熱保護(hù)，缺相保護(hù)，光纖故障保護(hù)等。發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會發(fā)出聲光警報(bào)，人機(jī)界面會顯示故障類型以及確切的位置，同時(shí)變頻器會根據(jù)用戶的設(shè)置進(jìn)行保護(hù)動作，如當(dāng)發(fā)生重故障時(shí)，系統(tǒng)停機(jī)并聯(lián)跳輸入側(cè)高壓開關(guān)。

    6.結(jié)束語

    該高效渦流磨機(jī)使用變頻驅(qū)動方案后，電機(jī)真正實(shí)現(xiàn)軟啟動，沖擊電流小，轉(zhuǎn)矩大，啟動平滑，完全避免了前級斷路器產(chǎn)生“跳閘”的錯誤動作，而且整個(gè)系統(tǒng)容易維護(hù)，周期縮短，減少了運(yùn)行成本，同時(shí)大幅降低現(xiàn)場工作人員的勞動強(qiáng)度。截至目前為止，我司產(chǎn)品現(xiàn)場運(yùn)行穩(wěn)定，故障率低，再加上快速及時(shí)的售后服務(wù)，獲得了該客戶的一致好評。

    7.參考文獻(xiàn)

    [1] 《GD5000變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司<