變頻器在玻璃鋼化爐中選型配置方法
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變頻器在鋼化爐的控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，變頻器的正確選用對于鋼化爐電控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行起著關(guān)鍵性的作用。
1 變頻器的容量
容量做為變頻器最主要的技術(shù)指標(biāo)之一，決定了其運用場合及所采用的技術(shù)類型，對額定電流的合理選擇有助于變頻器的長期穩(wěn)定運行。變頻器的容量一般有3種表示方法：額定電流、適配電動機(jī)的額定功率、額定視在功率。
鋼化爐傳動及提彎系統(tǒng)在啟動時均可能存在重載啟動，因此要求變頻器的容量必須按運行過程中可能出現(xiàn)的最大電流來選擇，即：
IN＞Imax
IN為變頻器額定電流；Imax為電動機(jī)的最大工作電流
在鋼化爐傳動系統(tǒng)中，選擇變頻器的容量時，一定要比匹配的同功率電動機(jī)容量大一級，才能滿足電動機(jī)在整個調(diào)速范圍內(nèi)的負(fù)載特性要求。
鋼化爐風(fēng)冷系統(tǒng)的變頻器一定要選擇風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載專用變頻器，且最重要的是變頻器的過載能力。因為玻璃鋼化風(fēng)冷的過程中，變頻器要承受短時(10 s~20 s)過載，要求所選的變頻器必須具備一定的過載能力，通常變頻器的過載能力達(dá)到輸出電流為1.5倍的額定電流時，工作達(dá)1 min即可滿足要求。
另外基于風(fēng)冷系統(tǒng)的特殊工藝，風(fēng)機(jī)電機(jī)需在很短時間內(nèi)頻繁加、減速，所以在風(fēng)機(jī)電機(jī)啟動(加速)的過程中電動機(jī)不僅要負(fù)擔(dān)穩(wěn)速運行的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，還要負(fù)擔(dān)加速轉(zhuǎn)矩，風(fēng)機(jī)電機(jī)加速時間(250 kW)限制在100 s，以避開峰值電流。
2 變頻器負(fù)載類型
(1)鋼化爐主傳動系統(tǒng)
鋼化爐的主傳動系統(tǒng)包括入/出片輥道傳動、加熱爐輥道傳動、風(fēng)柵輥道傳動4大傳動體系，其負(fù)載均呈現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩特性，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL始終保持恒定或基本恒定，負(fù)載功率則隨著負(fù)載速度的提高而呈線性增加。因此變頻器拖動負(fù)載時，特別是玻璃在爐內(nèi)往復(fù)低速運動的情況下輸出轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過載能力，保證長期低速穩(wěn)定運行。為了方便操作還可以選擇具備設(shè)定V/f特性、轉(zhuǎn)矩提升方法等功能的變頻器。以富士變頻器為例，具體負(fù)載選擇設(shè)定如表1所示[1]。
(2)鋼化爐風(fēng)冷系統(tǒng)
風(fēng)機(jī)是典型的流體負(fù)載，其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的2次方成正比，功率與轉(zhuǎn)矩的3次方成正比?？梢酝ㄟ^變頻器調(diào)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量，以達(dá)到大幅度節(jié)約電能的目的。但由于此類負(fù)載在高速時需求功率增長過快，不建議這類負(fù)載使用時超工頻運行。
基于風(fēng)機(jī)負(fù)載類型，以富士變頻器針對風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載設(shè)計的FRENIC5000P系列變頻器為例，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖1、圖2所示[2]。
3 變頻器的通訊端口
變頻器基本的通訊方式為RS-485串行通訊，以風(fēng)機(jī)變頻器為例，與觸摸屏之間以RS-485通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所以在選擇變頻器時也要對通訊端口進(jìn)行考慮。
4 變頻器防護(hù)等級
變頻器的防護(hù)結(jié)構(gòu)要與安裝環(huán)境相適應(yīng)，包括環(huán)境溫度、濕度、粉塵、腐蝕性氣體等因素的影響。對于玻璃鋼化系統(tǒng)來說，變頻器均配置在電控柜內(nèi)，所以可以選擇防護(hù)等級較低的變頻器，IP00防護(hù)等級即可滿足要求。
5 變頻器外圍設(shè)備
(1)AC/DC電抗器
鋼化爐因其大量采用電加熱及大功率風(fēng)機(jī)進(jìn)行鋼化的特點，必須將變頻器連接到大容量變壓器電網(wǎng)中使用，從而使得電源的電抗百分比變小，流入變頻器的電流的高次諧波成分增加，波幅值增大，從而可能引起變頻器內(nèi)部的整流器及濾波電容器等零部件的損壞。為此，最好選擇帶有改善輸入功率因數(shù)及減小高次諧波的DC電抗器。
但對于電網(wǎng)污染比較嚴(yán)重的狀況及電源變壓器為變頻器額定容量的10倍以上時，可選配AC電抗器進(jìn)行無功補償及諧波治理。選配AC/DC電抗器后，電壓畸變率大約降低30％～50％，是不加電抗器諧波電流的1/2左右。所以很大程度上可以改善電網(wǎng)質(zhì)量。
(2)制動單元(電阻)
鋼化爐中加熱爐、風(fēng)柵輥傳動需要頻繁往復(fù)運動，這就使得電動機(jī)需要快速加、減速，且定位返回。如果由于運動慣性導(dǎo)致玻璃超出定位范圍，那么玻璃在爐內(nèi)位置將出現(xiàn)由于往復(fù)運動錯位、玻璃加熱不均勻，導(dǎo)致在鋼化風(fēng)冷過程中炸裂。所以為了提高傳動系統(tǒng)變頻器的制動能力，需外接制動電阻進(jìn)行制動。
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