英威騰IPE200系列變頻器在鋼鐵鑄造回轉窯上的應用

ainet.cn 2015年08月07日

　　【摘要】：本文主要介紹英威騰IPE200變頻器在某新建鋼鐵鑄造項目回轉窯上的應用，并介紹IPE200變頻器特點和性能。在生產、設備運行、維護等方面都達到了滿意效果。

　　【關鍵詞】：回轉窯 IPE200變頻器

　　1. 引言

　　回轉窯在水泥、冶金等行業(yè)運用廣泛，回轉窯作為煅燒的窯爐，隨著鋼鐵冶煉工藝發(fā)展的需要，它在滿足鋼鐵冶煉需要的同時，亦在其它行業(yè)中充分地體現(xiàn)出了它在大工業(yè)生產中的優(yōu)越性和可持續(xù)發(fā)展的遠景。

　　回轉窯在運行時負荷變化劇烈、啟動轉矩需求大、工藝上要求進行調速。早期的生產線上一般使用的是直流電機、滑差電機或繞線式電機，該種電機在生產中最大的問題在于結構復雜，維修難度高。近幾年企業(yè)在回轉窯上通常選擇交流變頻器調速。

　　江蘇某鋼鐵公司新廠擴建過程中，購買我司IPE200變頻器用于控制回轉窯主傳動，以下簡略介紹我司變頻器IPE200在回轉窯運用的特點。

　　2. 回轉窯主傳動分析：

　　回轉窯有主傳動系統(tǒng)和輔助傳動系統(tǒng)，下面介紹一下回轉窯的兩大傳動系統(tǒng)及其作用：

　　(1)主傳動系統(tǒng)是由主電動機、主減速器、齒輪齒圈、筒體構成。

　　(2)輔助傳動的作用是當主電動機或主電源發(fā)生故障時定期轉窯，以免回轉窯筒體因上下有溫差造成彎曲，并確保在砌磚或檢修時使筒體能停留在某個指定的位置。

　　回轉大窯負載具有如下特點：長時間停車后，起動時窯體在受熱后變冷發(fā)生變形，軸承潤滑程度等完全和運行時是不同的。另一方面，在起動時回轉窯內的物料偏移處于正下方，整個窯體及窯內的物料慣性大，那么這時需要的慣性是最大的。回轉窯一旦克服了這種大慣性負載而起動起來，維持正常運轉所需的驅動能量及轉矩就很小了。

　　回轉窯雖然屬于恒轉矩負載特性，是指在起動后運行正常條件下的特性，但在起動時至正常運行過程中，轉矩T max遠遠高于運行時轉矩T run。

圖1 回轉窯負載特性

　　所以，根據回轉窯的這種負載特點，選擇變頻器及電動機的功率就比較復雜，就變頻器而言，能夠克服窯體堵轉轉矩和窯內物料最高時轉矩，使回轉窯順利起動就顯得非常關鍵了。

　　對于變頻器的選擇要充分考慮以下兩點：

　　1). 如果選擇過大，一旦克服了回轉窯的大慣性負載而起動起來，維持正常運行所需的功率和轉矩變得較小，投資和能耗會加大。但正常運轉時出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象，能耗大，一次性投資加大;

　　2). 如果選擇過小，雖然可以維持正常運行，但起動非常困難，甚至無法順利起動，造成變頻器選擇失敗。因此，所選變頻器的最大輸出轉矩應大于回轉轉矩Tmax。

　　3. 回轉窯主傳動變頻器配置：

　　3.1 工藝配置要求

　　1) 主傳動裝置采用兩臺電機同步拖動的方式，電機之間的負載和轉速需要保證完全一致，否則可能出現(xiàn)傳動不穩(wěn)定的情況;

　　2) 主傳動、冷卻風機、輔助傳動電機進行聯(lián)鎖，主電機與輔助電機之間設置聯(lián)鎖，不得同時運行;主(輔)電機與主減速機的壓力潤滑電機之間設置聯(lián)鎖裝置，潤滑電機未啟動時主(輔)電機不能啟動，潤滑電機停止運行時主(輔)電機自動停運;減速機、托輪軸承組、擋輪液壓站的油溫≤25℃時，開啟電源時主(輔)電機不能啟動，各加熱系統(tǒng)自動供電(當油溫達到43℃時自動斷電)，當油溫達到25℃時方能啟動主(輔)電機。

圖2 回轉窯現(xiàn)場圖片

　　3)主傳動電動機參數如下：

　　380V，50HZ，200KW，額定電流：358A，1380r/min，西門子電機廠制造;

　　4)主傳動變頻器配置：

　　回轉窯主傳動變頻調速系統(tǒng)的核心問題是主傳動兩臺電機的轉速同步和轉矩平衡問題。在實際應用中，考慮到故障停機后需要滿載啟動的情況，選用變頻器時首先需考慮矢量控制型變頻器。同時又要求變頻器具備很好的主從控制功能，對此IPE200系列變頻器便是其最佳選擇。最終選型為IPE200-280G-4。

　　回轉窯負載慣性很大，因此啟動時可能會振蕩，電動機減速時有能量回饋。應該用容量稍大的變頻器來加快啟動，避免振蕩。從成本上考慮，配合制動單元消除回饋電能。

　　IPE200系列變頻具備以下突出性能：

　　(1) 起動轉矩：0.5Hz/150%(SVC);0 Hz/200%(VC)

　　(2) 過載能力：150%額定電流60s;180%額定電流10s;200%額定電流瞬時;

　　(3) 調速比：1：100(SVC);1：1000(VC)

　　(4) 速度控制精度：±0.5%最高速度(SVC);±0.1%最高速度(VC)

　　(5) 可支持電機溫度檢測;

　　3.2 主傳動變頻器原理圖：

圖3 回轉窯主傳動IPE200主從原理圖

圖4 回轉窯主傳動電氣原理圖

　　3.3 主傳動現(xiàn)場調試

　　3.3.1 調試主要包括參數自學習、空載調試及帶載調試幾個階段。

　　3.3.2 電機參數自學習及空載調試：把電機和減速機脫開，進行旋轉參數自學習。首先確認電機類型，然后輸入電機的額定參數，通過設置P0.17=1，然后按RUN開始自學習。先在V/F模式開機試運轉，觀察從0-50HZ運行平穩(wěn)。再分別在無PG矢量模式下和有PG矢量模式下，在0-50HZ之間運行觀察電機電流平穩(wěn)。

　　3.3.3 因為本現(xiàn)場電機配有編碼器，主傳動變頻器最終工作在有PG矢量模式;

　　帶載調試：先將變頻器帶輕載在25HZ運行，查看輸出電流、電壓、轉速是否符合要求，然后在50HZ運行。若輕載過程均正常的時候便可以進行正常生產過程的帶載調試。經過調試，負載電流穩(wěn)定在95-115A之間。