某公司的窯爐高溫風機高壓變頻設備于07年3月投入使用，已連續(xù)運行12年多。由于設備功率單元器件和電路板老化嚴重，故障率上升，嚴重影響生產。同時，舊版的電源單元和板卡已經停產，一旦出現(xiàn)故障極難修復。隨著近年來，企業(yè)對高溫風機變頻器(以下簡稱-VFD)進行了升級改造，保留了原有的變頻干式變壓器，對所有動力單元和控制系統(tǒng)進行了升級改造。改造后效果良好。主要問題是變頻調速超過850r/min過程中出現(xiàn)自動降頻，電機電流132A和欠額定值(144A)不能滿足工況要求。
1.過程分析
表2#3窯尾高溫風機電機銘牌參數(shù)
啟動后，當高溫風機轉速超過850轉/分鐘時，變頻調速振蕩并限制電流，不能滿足現(xiàn)場生產的需要。監(jiān)控變頻模式下變頻的運行情況，在850轉/分以下正常運行。在給定的880轉/分鐘后，變頻驅動器開始自動降低頻率。
根據(jù)以上分析:現(xiàn)場窯爐額定出力2000t/d，實際運行2600W，電機過載。異步機通用模式的控制方式為V/F曲線恒轉矩控制，轉矩無法自動調節(jié)，輸出電流因負載過大、負壓波動而振蕩，轉矩達到保護值后VFD自動降頻(變頻設定的保護值為6000n·m)。
2.解決方法
對于常規(guī)的VF控制，電機的電壓隨著電機轉速的降低而相對增加，導致勵磁不足，電機無法獲得足夠的轉動力。為了彌補這一不足，變頻需要增加電壓來補償電機轉速下降引起的壓降，這就是所謂的轉矩提升。扭矩提升是為了增加VFD的輸出電壓。但是，即使輸出電壓增加很多，電機轉矩也不能對應其電流增加，因為電機電流和電機產生轉矩分量和勵磁分量。因此，必須引入矢量控制來分配電機的電流值，從而確定產生轉矩的電機的電流分量和勵磁分量的值。矢量控制可以通過電機端的降壓響應優(yōu)化補償，讓電機在不增加電流的情況下產生大轉矩，解決變頻保護的降頻問題，改善電機低速時的溫升。
轉矩增加增加了VFD的輸出電壓，從而增加了電機輸出轉矩與電壓平方的關系，從而提高了電機的輸出轉矩。為改善電機低速輸出轉矩不足的問題，采用“矢量控制”，電機低速輸出轉矩可達到電機50Hz輸出轉矩。
根據(jù)上述分析，采取了以下措施:
(1)停機后，變頻控制方式變?yōu)殚_環(huán)矢量控制。異步電機的開環(huán)矢量控制方式將電機定子電流分解為勵磁電流和轉矩電流進行獨立控制。當扭矩不夠時，可以獨立調節(jié)扭矩電流，提高VFD的承載能力。
(2)轉速提高時，變頻調速的轉矩較大。為了防止變頻保護因瞬時轉矩過大而降低頻率，將變頻的限流系數(shù)從110%調整到120%。
3.效果
根據(jù)再次啟動的監(jiān)測數(shù)據(jù)，當VFD運行到842r/min時，扭矩顯示7170n·m，加速時扭矩顯示9000n·m。給定890轉/分，變頻運行穩(wěn)定，扭矩顯示8600?！っ?，電機電流達到額定值。高溫風機變頻器自3月15日啟動至6月1日運行穩(wěn)定，無降頻問題。
