一．引言 焦化行業(yè)屬于國(guó)家重點(diǎn)扶持的行業(yè)，高溫?zé)捊故且苯鸬裙I(yè)的重要組成成分，通過(guò)高溫?zé)捊沟玫降慕固靠晒└郀t冶煉、鑄造、氣化和化工等工業(yè)部門(mén)作為燃料和原料，是我國(guó)最重要的能源之一。 山西陽(yáng)光焦化集團(tuán)是全國(guó)獨(dú)立焦化行業(yè)的“旗艦企業(yè)”，是山西省焦化行業(yè)“十佳”、“五十強(qiáng)”，目前焦炭的年生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到330萬(wàn)噸，焦?fàn)t環(huán)保配套設(shè)施齊全，總體技術(shù)裝備水平和生產(chǎn)規(guī)模目前位居山西省焦化行業(yè)首位。 二．工藝和電氣設(shè)備改造 所謂高溫?zé)捊?，就是煤在炭化室?nèi)隔絕空氣加熱，經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、黏結(jié)、固化、收縮等過(guò)程最終得到焦炭，然后用推焦車(chē)推出焦炭，經(jīng)攔焦車(chē)導(dǎo)入熄焦車(chē)內(nèi)，并由電機(jī)車(chē)牽引熄焦車(chē)到熄焦塔內(nèi)進(jìn)行噴水熄焦。經(jīng)過(guò)熄焦后的焦炭卸至涼焦臺(tái)上，冷卻一定時(shí)間后送往篩焦工段貯存待運(yùn)。其中焦?fàn)t平均每10分鐘出一爐，熄焦車(chē)及其電機(jī)車(chē)往復(fù)運(yùn)行在攔焦車(chē)和熄焦塔之間，設(shè)備起停頻繁，在高溫，高濕，高強(qiáng)度的露天環(huán)境下運(yùn)行。因此，對(duì)設(shè)備中電氣產(chǎn)品的質(zhì)量和控制精度，特別是對(duì)耐高溫高濕，耐粉塵侵蝕，以及適應(yīng)電源電壓波動(dòng)的能力要求比較高。 此次電氣設(shè)備改造就是對(duì)原有熄焦車(chē)的電氣驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行的。其電機(jī)車(chē)上的驅(qū)動(dòng)部分采用的是兩臺(tái)90KW的三相低壓交流變頻器，用來(lái)驅(qū)動(dòng)軌道上電機(jī)車(chē)的前后輪子做往復(fù)運(yùn)行，兩臺(tái)電機(jī)的額定電流是166A，額定功率75KW，額定轉(zhuǎn)速是591rpm，要求在低，中，高三個(gè)速度值下穩(wěn)定運(yùn)行，制動(dòng)時(shí)間要求短。 由于原來(lái)的變頻器出現(xiàn)了故障，造成該熄焦車(chē)一直無(wú)法投入運(yùn)行，使得目前車(chē)間的生產(chǎn)無(wú)法得到可靠的保障，分析造成原有變頻器故障較為頻繁的原因，主要是： 1）電源電壓的波動(dòng)，是造成變頻器整流橋部分損壞的主要原因。由于變頻器的三相交流電源是依靠電機(jī)車(chē)上的三相電刷與軌道旁邊墻面上安裝的三相電源導(dǎo)軌接觸而提供的，在露天環(huán)境下長(zhǎng)期使用后，電刷和電源導(dǎo)軌表面氧化后造成電源接觸不良，加上電刷滑動(dòng)過(guò)程中，熄焦車(chē)運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)因素，因此在變頻器的電源側(cè)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的電壓波動(dòng)現(xiàn)象。 2）變頻器內(nèi)的線(xiàn)路板出現(xiàn)短路故障和元器件過(guò)熱現(xiàn)象。由于空氣中的炭粉進(jìn)入變頻器內(nèi)部，使用一段時(shí)間后，在線(xiàn)路板和元器件上附著一層較厚的粉塵，嚴(yán)重時(shí)造成線(xiàn)路板的短路，也影響元器件的有效散熱，由此造成了故障報(bào)警和停車(chē)現(xiàn)象。 因此，此次改造的目的就是采用質(zhì)量更加可靠，系統(tǒng)配置更加齊全，售后服務(wù)和技術(shù)支持更加有效的新型變頻器替換原來(lái)使用的傳動(dòng)產(chǎn)品，同時(shí)滿(mǎn)足原系統(tǒng)的全部控制要求。 西陽(yáng)光焦化廠經(jīng)過(guò)技術(shù)分析，比較了幾家國(guó)外進(jìn)口低壓變頻器的技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品配置，最終選擇了從西班牙原裝進(jìn)口的Power-electronics公司的SD700系列變頻器，作為此次電機(jī)車(chē)改造的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。 三．SD700系列變頻器的性能介紹 1．SD700 系列變頻器內(nèi)部的拓?fù)浜?jiǎn)圖 從上面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中可以看出，Power-electronics公司的SD700系列變頻器采用了內(nèi)置交流諧波電抗器，EMC輸入濾波器和輸出dv/dt濾波器作為產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置，其中： 1. 內(nèi)置的交流電抗器，置于整流橋的前端，實(shí)現(xiàn)以下兩方面功能:一方面保護(hù)整流橋，不受電網(wǎng)電壓瞬間波動(dòng)的影響，抑制電源輸入中的浪涌電流對(duì)變頻器的沖擊；另一方面,交流電抗器能夠過(guò)濾掉電網(wǎng)中的諧波和增加阻抗，使電流正弦波平滑，并且提高功率因數(shù)，由于是內(nèi)置的交流電抗器，因此可以確保變頻器和整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠和高效運(yùn)行。 2. 內(nèi)置的EMC有源濾波器，它能對(duì)頻率和幅值都變化的電網(wǎng)諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。其基本原理是從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流頻譜， 以抵消原線(xiàn)路諧波源所產(chǎn)生的諧波，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量，能大大降低高次諧波所造成的設(shè)備發(fā)熱和能量損耗，同時(shí)減小設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)，總的諧波電壓含有的THDv小于8%，完全符合工業(yè)應(yīng)用及IEC61800-3和IEC61000-6-2抗電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用場(chǎng)合要求。PE公司的SD700系列變頻器全系列都內(nèi)置了EMC有源濾波器，從而大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適用性。 3. 內(nèi)置的dv / dt輸出濾波器，變頻器輸出側(cè)在傳輸過(guò)程中的相間的電磁輻射和噪聲等干擾信號(hào)，將被dv / dt輸出濾波器過(guò)濾掉，滿(mǎn)足 EN 61800-3等標(biāo)準(zhǔn)，減小了大功率變頻器對(duì)周邊控制信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的干擾，變頻器到電機(jī)的電纜長(zhǎng)度最長(zhǎng)允許達(dá)到300米，并可以確保整個(gè)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。 4．SD700全系列變頻器的線(xiàn)路板均采用了絕緣涂層，包括線(xiàn)路板上每一個(gè)元器件的管腳和焊盤(pán)都帶有絕緣涂層，完全可以適應(yīng)潮濕和導(dǎo)電粉塵等惡劣的環(huán)境要求。 5．采用了高效的散熱片，即使在50C高溫環(huán)境下重載滿(mǎn)負(fù)荷地運(yùn)行，也不會(huì)降低變頻器的驅(qū)動(dòng)能力。 6．起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高達(dá)200%，過(guò)載能力150%，持續(xù)時(shí)間可達(dá)60秒。 7．輸入電壓波動(dòng)范圍可達(dá)-20% 至+10%，欠壓持續(xù)時(shí)間可達(dá)60秒，適應(yīng)一定范圍和一定時(shí)間內(nèi)電源電壓的波動(dòng)。 四．SD700變頻器選型，控制與接線(xiàn) 我們采用的變頻器型號(hào)是SD7017052，其中變頻器的額定輸出電流是170A，額定電壓380VAC，防護(hù)等級(jí)IP20，制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻采用100kW,4歐姆，兩臺(tái)變頻器均采用V/F控制方式獨(dú)立運(yùn)行，由于兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率和機(jī)械軸承等因素的不同，分別設(shè)定兩臺(tái)變頻器的頻率輸出值，即兩臺(tái)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速略有不同，保證兩臺(tái)變頻器所檢測(cè)到的輸出轉(zhuǎn)矩值相近似，以確保熄焦車(chē)及其牽引電機(jī)車(chē)在軌道上往復(fù)運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)電機(jī)的出力相互均衡。 1）兩臺(tái)變頻器的接線(xiàn)圖都是如下所示： 2）兩臺(tái)變頻器的主要參數(shù)設(shè)置如下： 速度參考值G3.1：多段速控制 控制方式G4.1.1：通過(guò)控制端子進(jìn)行控制 低速的速度參考值G14.1分別是：20.3% 和20.0% 中速的速度參考值G14.5分別是：50.5% 和50.0% 高速的速度參考值G14.7分別是：96.6% 和96.0% 電源輸入欠壓等級(jí)G11.4是：323V 欠壓保護(hù)跳閘時(shí)間G11.5是：5秒 注：SD700變頻器的速度參考值是以50Hz為基數(shù)的百分比來(lái)表示。 五．結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，安裝了SD700變頻器的熄焦車(chē)及其電機(jī)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)，操作人員反映，比起原先的設(shè)備運(yùn)行時(shí)要平穩(wěn)的很多，面對(duì)同樣的電源條件和機(jī)車(chē)設(shè)備，再也沒(méi)有發(fā)生以前的報(bào)警停車(chē)和故障維修的現(xiàn)象，而且Power electronics公司的產(chǎn)品保質(zhì)期是3年，加上完善的售前技術(shù)支持和培訓(xùn)工作，工作人員對(duì)SD700的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)服務(wù)都非常滿(mǎn)意，取得了該設(shè)備改造的預(yù)期目標(biāo)，確保了全車(chē)間焦炭生產(chǎn)任務(wù)的完成。