萊蕪鋼鐵集團(tuán)設(shè)備檢修中心 山東 萊蕪 271104

摘要：隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，變頻器的應(yīng)用也越來越廣泛，小到配料寬帶料流的調(diào)節(jié)，大到燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)，到處都有變頻器的身影，變頻調(diào)速技術(shù)在冶金行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，以及變頻調(diào)速技術(shù)在冶金行業(yè)中的幾個典型應(yīng)用。

關(guān)鍵字：變頻器 節(jié)能 調(diào)速 冶金

0 前言

電動機(jī)在工頻直接啟動時電流值會達(dá)到5—6倍的電機(jī)額定電流，電流值的增大將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力，并產(chǎn)生熱量而降低電機(jī)的壽命，而變頻調(diào)速則可以在零速零電壓啟動（當(dāng)然可以適當(dāng)加轉(zhuǎn)矩提升），一旦頻率和電壓的關(guān)系建立變頻器就可以按照∕F或矢量控制方式帶動負(fù)載進(jìn)行工作。使用變頻調(diào)速能充分降低啟動電流，提高繞組承受力，最直接的好處進(jìn)一步降低電機(jī)的維護(hù)成本，電機(jī)的壽命相應(yīng)的提高。

1 變頻調(diào)速技術(shù)原理

異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式：

n=60 f（1-s）/p （1.1）

其中：n異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速, f異步電動機(jī)的頻率, s電動機(jī)轉(zhuǎn)差率, p電動機(jī)極對數(shù)。

由式（1.1）可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻控制系統(tǒng)就是通過改變電動機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。

改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法， 如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機(jī)出于過電壓（過勵磁），導(dǎo)致電機(jī)可能被燒壞，因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓，例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400改變到約200。輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機(jī)的額定電壓。

2 變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下四個方面

2.1軟啟動

一般交流電動機(jī)的啟動電流為電動機(jī)標(biāo)定電流的6～7倍，變頻調(diào)速啟動電流不超過電動機(jī)的標(biāo)定電流，大大延長了電機(jī)的使用壽命。

2.2節(jié)能

在皮帶機(jī)上采用變頻器后的節(jié)能效果主要體現(xiàn)在系統(tǒng)功率因數(shù)和系統(tǒng)效率兩個方面：

2.2.1提高系統(tǒng)功率因數(shù)

通常情況下，傳送用電機(jī)在設(shè)計(jì)過程中放的裕量比較大，工作時絕大部分不能滿載運(yùn)行，電機(jī)工作于滿電壓、滿速度而負(fù)載經(jīng)常很小，也有部分時間空載運(yùn)行。電機(jī)只有在接近滿載時才是效率最高、功率因數(shù)最佳，輕載時降低，造成不必要的電能損失。這是因?yàn)楫?dāng)輕載時，定子電流有功分量很小，主要是勵磁的無功分量，因此功率因數(shù)很低。采用變頻器驅(qū)動后，在整個傳動過程中功率因數(shù)達(dá)0.9以上，大大降低了無功功率。

2.2.2提高系統(tǒng)效率

采用變頻器驅(qū)動之后，電機(jī)與減速器之間是直接硬聯(lián)接，中間減少了液力耦合器這個環(huán)節(jié)。而液力耦合器本身的傳遞效率是不高的，且主要是通過液體來傳動，液體的傳動效率比直接硬聯(lián)接的傳動效率要低許多，因而采用變頻器驅(qū)動后，系統(tǒng)總的傳遞效率要比液力耦合器驅(qū)動的效率要高5%～10%。

3 變頻調(diào)速技術(shù)在冶金行業(yè)中的典型應(yīng)用

3.1變頻調(diào)速技術(shù)在配料電子秤皮帶上的應(yīng)用

配料系統(tǒng)是冶金行業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，配料系統(tǒng)精度的高低直接決定生產(chǎn)的質(zhì)量和數(shù)量。在燒結(jié)系統(tǒng)中，配料系統(tǒng)一般由多個料倉和多條配料皮帶組成，每個配料倉可存取不同的物料，為更好的滿足生產(chǎn)需要，多種物料間要保持恒定的重量配料比，而混合配料流的總流量保持穩(wěn)定。要實(shí)現(xiàn)粉狀固體物料的精確配比，不僅要實(shí)現(xiàn)對不同的物料準(zhǔn)確稱量，更重要的是要及時根據(jù)皮帶秤數(shù)據(jù)的高低及時調(diào)節(jié)物料流量的大小，要實(shí)現(xiàn)對物料流量的及時調(diào)節(jié)，就需要采用變頻調(diào)速控制技術(shù)。變頻調(diào)速控制原理圖如圖3.1所示。

電子秤皮帶機(jī)在自動位控制時，可以通過PLC通訊卡與電腦實(shí)現(xiàn)通訊，時時顯示皮帶機(jī)運(yùn)行頻率，并能根據(jù)皮帶秤料流大小，及時通過電腦屏幕改變皮帶機(jī)的運(yùn)行頻率，保持多種物料之間恒定的重量配料比，以及保持混合配料流的總流量的穩(wěn)定。

4 結(jié)語

隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)越來越多地應(yīng)用到冶金行業(yè)中，不僅更好地滿足了冶金行業(yè)生產(chǎn)的需求（特別是一些對電機(jī)轉(zhuǎn)速有嚴(yán)格要求的場合），而且大大延長了電機(jī)的使用壽命，提高了電機(jī)傳動系統(tǒng)的功率因數(shù)和效率，達(dá)到了節(jié)能目的。