ATV71变频器在2×220 m2烧结工程烧冷系统的应用与电控改造

侯兆海

(江苏金恒信息科技有限公司，江苏 南京 210035)



ATV71变频器在2×220 m2烧结工程烧冷系统的应用与电控改造

侯兆海

(江苏金恒信息科技有限公司，江苏 南京 210035)

摘要：ATV71系列变频器是施耐德公司的新一代产品，它的行业应用较为广泛。南钢2×220 m2烧结工程各系统在需要调速的设备上都选用了ATV71系列变频器作为调速控制主元件，而烧结冷却系统作为整个2×220 m2项目的主要系统，其使用ATV71系列变频器的情况对维持生产安全稳定具有重要影响。现通过实例分析了ATV71变频器在烧结冷却系统应用的控制电路，针对存在的问题，给出了电控改造措施，取得了明显的效果，对于各类使用ATV71变频器和变频电机作为主要控制运行元件的工矿企业具有良好的借鉴作用。

关键词：变频器；给定；风扇控制；改造

0引言

2×220 m2烧结工程为南钢用料结构调整烧结降本技术改造项目，本项目为2台220 m2烧结机，年产成品烧结矿461.2万t，以满足高炉用料结构需求。该项目主体由铁原料准备系统、燃料接收制备系统、溶剂接收制备系统、配料混合系统(A、B系列)、烧结冷却系统(A、B系列)、烧结矿整粒系统(A、B系列)、返矿系统、铺底料系统、散料收集系统(A、B系列)、成品输出系统及配套除尘与抽风系统等组成。烧结冷却系统堪称核心系统，主要设备有圆辊给料机、九辊布料器、烧结机、单辊破碎机和环冷机。本工程设置了完善的过程检测和控制项目，采用三电一体计算机控制系统，并应用国内先进、成熟的烧结控制软件技术实现全厂生产过程自动控制。在电气楼设置中控室对整个烧结主工艺系统进行操作、监视、控制、报警和管理，所有过程检测、控制参数均纳入计算机控制系统进行生产过程集中监视、控制、数据处理及生产管理。项目中电气自动化系统统一使用了施耐德公司的新型ATV71型变频器和Quantum PLC进行控制，主控室工作人员通过画面进行操作与监控。

1ATV71变频器在烧冷系统的应用

1.1　ATV71变频器控制过程分析

在烧冷系统中圆辊给料机、九辊布料器、烧结机、环冷机等设备都需要根据生产情况进行调速。该系统选用的是施耐德ATV71型变频器来控制转速，自项目投产以来，使用情况总体较好。下面以圆辊给料机为例对控制电路进行分析，圆辊给料机控制原理图如图1所示。

图1　圆辊控制原理图

401为圆辊电机，属变频调速三相异步电动机，型号为YVP180L-8W，额定功率11 kW，额定电流25.1 A。401F为独立电机驱动的散热风扇，为变频电机进行强迫通风冷却。QL为主空气开关，QL1为风扇回路空气开关，KM为风扇回路接触器，RL为三相输出电抗器，PF为频率表，VW3-A3.307为Profibus DP通讯卡，SSE为安全开关，PC-L为PLC输入模块+24 V电源。

1.1.1　自动工作过程

当SLS转换开关打在自动位，则KAS自动位中继得电吸合，允许进行远程开机。主控人员在电脑画面上点击系统启动按钮时，PLC输出响铃中继KSR吸合，警铃响过之后，PLC输出运行中继KQ吸合，辅助点KQ闭合接通KM，401F风扇得电运转，同时KM辅助点接通变频器逻辑输入LI1，由于命令通道1设置为端子排，给定1通道设为通信卡，LI1设置为正转，因此主控工作人员在画面上给出给定频率时，PLC通过通信卡送给变频器频率给定信号，变频器主回路接通，于是圆辊电机得电运转。根据工艺要求调节给定频率，圆辊速度得以改变。

1.1.2　手动工作过程

当SLS转换开关打在手动位，则KAS不得电，表示处于手动工作状态。由于变频器给定2通道设置为AI1给定，给定2切换设置为LI3，KAS常闭点接通LI3，因此此时处于给定2通道状态。操作人员在操作箱上按动起动按钮SF，则KM吸合，同样401F风扇开始运行，同时LI1接通，操作人员通过操作箱上的电位器RP调节给定频率，从而控制圆辊运行转速。

1.2　变频器参数设置

1.2.1　菜单1.1——简单启动

2/3线控制：2线控制；

标准电机频率：50 Hz IEC；

电机额定功率：11 kW；

电机额定电压：380 V；

电机额定电流：23.6 A；

电机额定频率：50.0 Hz；

电机额定速度：730 r/min；

最大输出频率：50.0 Hz；

电机热保护电流：28.6 A；

加速时间：3.0 s；

减速时间：3.0 s；

低速频率：0.0 Hz；

高速频率：50.0 Hz。

1.2.2　菜单1.4——电机控制

电机控制类型：SVC U。

1.2.3　菜单1.5——输入输出设置

LI1设置：LI1分配为正转；

LI2设置：LI2分配为反转；

LI3设置：LI3分配为切至给定2；

AI1设置：AI1分配——给定2通道，AI1类型设为10 V电压，AI1最小值设为0.0 V，AI1最大值设为10.0 V；

AO1设置：AO1分配设为电机频率，AO1类型设为电流，AO1最小输出值设为4.0 mA，AO1最大输出值设为20.0 mA。

1.2.4　菜单1.6——命令

给定1通道：通信卡；

组合模式：隔离通道；

控制通道切换：通道1有效；

命令通道1设置：端子排；

给定2切换：LI3；

给定2通道：AI1给定。

1.2.5　菜单1.9——通信

COM.SCANNER INPUT设置：

Scan. IN1 address：3201；

Scan. IN2 address：3204；

Scan. IN3 address：3202；

Scan. IN4 address：3233。

COM.SCANNER OUTPUT设置：

Scan. Out1 address：8501；

Scan. Out2 address：8502。

Profibus：地址设为7。

COM.SCANNER INPUT设置为变频器通过Profibus通讯协议通讯至PLC系统信号的设置，COM.SCANNER OUTPUT设置为变频器通过Profibus通讯协议通讯接收PLC系统信号的设置，变频器通讯从站地址设置通过变频器通讯卡DP接头连接处右侧的二进制拨码开关进行。

2存在的问题与电控改造

2.1　存在的问题

烧冷系统几个设备风扇控制电路结构相同或类似，一旦风扇出现故障引起热继动作，则KM失电，辅助点导致LI1失电且送至PLC的风扇运行输入点断开，这样势必引起变频器停机，结果会产生设备停机事故。有次就是因为圆辊给料机风扇出现故障几次过载导致了设备多次停机，引起停产，后把风扇回路线临时拆除才恢复生产，造成了不必要的非计划停机时间，影响了生产的正常进行。显然风扇控制电路存在着影响生产的停机因素，而风扇又很难监测出问题，所以决定对系统几个设备控制电路进行改造。

2.2　电控改造

改造后的电路如图2所示。

图2　圆辊改造后控制原理图

与改造前的电路相比，增加了一个接触器。风扇回路由KM1控制，KM1的线圈和风扇回路的热继电器常闭点KH串联后再与KM并接。当风扇故障热继KH动作时，KM1失电，断开风扇回路，而KM没有受到任何影响，不会造成主机停机，而且在程序里做了风扇故障报警，一旦风扇故障，电脑画面上会弹出窗口提示主控室工作人员，以方便及时通知维护人员检查电路和设备并在方便时处理或更换故障风扇。改造后，风扇故障成为了可控故障，不再成为停机因素，从而消除了此类故障引起的非计划停机时间。改造以来，环冷机发生了两次减速机油泵故障，由于油泵电机和风扇电机都是接在KM1下面的，自身热继过载或空开QL1跳闸后KM1或QL1及时断开了故障油泵，不会引起环冷机停机。可见，该改造确实起到了很大的作用，保障了重要在线设备的正常运转。

3结语

ATV71变频器拥有170%/60 s和220%/2 s的过力矩能力，超宽的工作电压范围(380 V的ATV71允许输入电压范围是380 V-15%～480 V+10%，且允许电压跌落50%)，多种应用宏和电机控制方式，并且功能强大，保护齐全，在2×220 m2烧结项目获得了大量的应用。特别是在烧冷系统中，由于属于重点设备，ATV71变频器以其优异的性能保证了这些设备的正常运行，维护了生产的稳定，加上对电控系统进行了改造，进一步增强了整个系统的可靠性，大大减少了设备的故障率和停机时间，保证了项目顺利达产稳产。

[参考文献]

[1]施耐德电气(中国)有限公司.ATV71同步与异步电机变频器安装手册[Z].2012.

[2]施耐德电气(中国)有限公司.Altivar 71异步电机变频器编程手册[Z].2005.

[3]施耐德电气(中国)有限公司.Altivar 71通讯参数用户手册[Z].2005.

[4]施耐德电气(中国)有限公司.ATV71变频器编程手册[Z].2011.

作者简介：侯兆海(1972—)，男，江苏南京人，工程师，从事电气自动化技术工作。

收稿日期：2015-11-23