DFD,Q智能手操器控制變頻器在加熱爐鼓風機的改造

介紹新鋼公司線材廠對加熱爐的一臺鼓風機實施變頻調速改造。使其具有工頻自動切換， 并利用智能手動操作器對其進行遠距離頻率給定，實現遠程控制與頻率顯示。

周新楠／新余市職業教育中心

關鍵詞／KeyWords    DFD,Q智能手操器·變頻器·手動操作器·鼓風杌·技術改造

新鋼公司線材廠端進側外三段連續式燃氣加熱爐采用兩臺同型號離心式風機(型號9— 19～ 144， 風壓1 133 Pa，風量3 4l04 m ／h)，送風管并聯運行。看火工凋節風門檔板控制送風量，滿足了爐溫、煤氣壓力對送風量要求。兩臺風機電機(型號Js126—4，額定功率225 kw，額定電壓380 V，額定電流403A，額定轉速1 476 r／min)采用常規繼電接觸器控制工頻運行。原有常規繼電接觸器控制工頻運行主要存在以下問題：

1)正常生產時需對一臺風機的風門檔板進行調節， 以控制送風量， 即有一臺風機電動機工頻運行會造成大量電能浪費。

2)看火儀表間距離風機及電氣控制柜現場較遠，看火工需隨時根據爐溫和煤氣壓力等情況到現場調節風門檔板或對電動機起停運行操作， 勞動強度大， 不能遠程控制與顯示電動機轉速。

3)繼電接觸器控制的故障率較高，工作不可靠。

風機的變頻改造

考慮到生產實際所要求的送風量大概為一臺半風機的總送風量，采用兩臺風機電動機工頻運行，調節一臺風機的風門檔板控制風量，檔板上消耗了大量功率，造成大量電能損耗。因此有必要對其中一臺風機電動機進行變頻凋速改造，另一臺仍采用接觸器控制。

1．系統主電路

系統主電路如圖1所示。其中，QF。

 

 

和QF：為低壓斷路器；KM，和KM 為交流接觸器； 為三相交流電抗器；TA，和TA：為電流互感器；FR為熱繼電器；變頻器選用施耐德Altivar38系列ATV38HC25N4X(額定功率220 kw，額定電壓380／460 V，額定電流407 A)。

2．工頻切換控制

控制電路如圖1b所示，KT 和KT，為時間繼電器，KA 和KA 為中間繼電器，KF為變頻器內部故障繼電器，在變頻器正常運行時， 接點R。C—R，A閉合，變頻器發生故障時，接點R c—R．B閉合。控制電路的工作過程如下：

(1)工頻運行

將轉換開關sA．轉至“工” 位，按起動按鈕sB ，可實現接觸器KM 吸合，電動機工頻起動并運行。用電流互感器TA，和TA，與熱繼電器FR配合可對電動機進行過載保護，時間繼電器KT 與中間繼電器KA 配合可避免電動機起動時因起動電流過大而引起熱繼電器誤動作而導致接觸器KM：斷開，時問繼電器KT 失電延時斷開時間整定為略大于電動機起動時間。

(2)變頻運行

轉換開關sA 轉至“變” 位，按起動按鈕sB ，中間繼電器KA 得電并自鎖， 同時變頻器內部故障繼電器KF接點R c—R A接通，接觸器KM 得電，將電動機接至變頻器，將變頻器正轉轉換開關sA，及本地／遠程控制轉換開關SA 接通，按本地／遠程控制所在的檔位，加相應的頻率給定，可實現變頻器運行， 電動機起動并運行至變頻器輸出頻率(轉速)。

(3)故障切換

當變頻器發生故障時，其故障繼電器KF動作，接點R c—R A斷開，KM 斷電， 電動機脫離變頻器，同時接點R。c—R B接通，蜂鳴器HA嗚叫，指示燈HL亮，發出聲光報警，經時間繼電器KT 延時后，接觸器KM 得電， 電動機切換至工頻運行。當操作人員得到報警信號后，將轉換開關sA 切換至工頻運行位置，聲光報警解除。

3．變頻器控制端子接線施耐德Altivar38變頻器的控制端子分為四部分，如圖2所示。邏輯輸入端包括u 、LI：、LI 、LI 和+24等，其中，LI 設定為正轉，IJI 設定為給定切換， 由其選擇速度給定1和速度給定2，IJI，未定義，u 設定為故障復位；模擬輸入端包括AI。、AI 、c0M、+10等，、其中AI。為速度給定1，由本地電位器給定輸入，AI，為速度給定2，由4—20 mA直流電流由遠程輸入；模擬輸出端包括A0和c0M等，其中AO．為電流輸出端，可以外接頻率表及去手動操作器顯示頻率；邏輯輸出端包括內部故障繼電器R 、運行繼電器R 等的輸出接點，其接點如R。A—R。c、R。B—R。c可接至相應控制電路。

 

4．變頻器的功能設定

施耐德Altivar38系列變頻器的功能碼分別在DISPLAY (顯示)菜單、ADJusT (調整)菜單、DRIVE (傳動) 菜單、c0NTR0L (控制)菜單、I／O (輸入／輸出)菜單、FAuLT (故障)菜單和nLEs(文件)菜單等七種菜單中，通過對每個菜單中的各個功能代碼進行設定即可完成相應的功能設定。變頻器的功能設定如下：

1)內外控指定選擇Lcc=N0 (外控，非變頻器操作盤控制)。

2)端子排控制的配置TCC=2 w (2線控制，LI 自動為正轉)。

3)邏輯輸入端設定LI =RFC (可給定切換)，u =RsT (故障復位)。

4)模擬輸入端設定AI =FR：(速度給定2)。

5)模擬輸出端設定A0 =OFR (電動機實際運行頻率)。

6)加速和減速斜坡形狀設定RPT=s (s形斜坡)。

7)加減速斜坡時間設定Acc=60 s，DEc=3DO s。

8)模擬輸入端上信號的最小值和最大值設定CRL=4 mA， CRH =20 mA。

9)模擬輸出端上信號的最小值和最大值設定AOL =4 mA， AOH =20 mA。

10)最低最高頻率設定LsP=0 Hz，HsP=50 Hz

遠程頻率給定

當變頻器邏輯輸入端IJl，(給定切換)接通，即轉換開關sA，選擇遠程控制時，模擬輸入端AI的電流輸入信號作為速度給定2，取代模擬輸入端AI 由電位器取出的電壓給定信號1。電流給定信號由于不受線路壓降，接觸電阻及其壓降和感應噪聲等影響，具有較強的抗干擾能力，因此需遠程(在看火儀表房) 控制電動機轉速(頻率)時，要向變頻器提供一個模擬電流輸人信號，同時變頻器的實際輸出頻率(即電動機的轉速)也相應在儀表房內顯示。虹潤智能手動操作器(型號HR—WP—D935—02—12／12一H—A) 可實現雙LED數碼同步顯示兩個模擬量輸人和輸出值，滿足遠程控制的要求。

1．DFD,Q智能手操器的主要特點及技術要求

智能手動操作器采用智能化微機技術，全新的數字式調試概念，只需修改內部參數，即可進行校對及量程變更，能自動跟隨輸入值進行控制輸出，可同時LED數碼顯示外給定信號及反饋信號的測量值等功能。技術參數為：模擬輸入信號直流4～20 mA；模擬輸出信號直流4～20 mA；測量精度0．2％Fs；分辨率±1字；顯示方式0～100％顯示。參數設定為面板輕觸式按鍵數字設定，參數設定值斷電后永久保存，供電電壓交流220 V，功耗不大于5 w。

2．DFD,Q智能手操器儀表面板及接線圖

DFD,Q智能手操器顯示面板如圖3a所示。其中，AL1和AL2 分別為報警指示燈；A／M為功能指示燈；PVLED顯示器和sVLED顯示器均為LED數碼顯示，在參數設定狀態下可顯示參數符號及參數設定值，正常運行時，PVLED顯示器顯示變頻器的頻率輸出(％)，SVLED顯示器顯示手動操作器的手動給定值(％)；SET為參數選擇鍵，▲為設定值增加鍵，V為設定值減小鍵；RsT為復位鍵。

 

圖3 手動操作器LED 顯示面板及接線圖

手動操作器的接線如圖3b所示。交流220V電源來自變頻器控制框，端子⑨ ⑩ 為手動控制的輸出電流值，分別接至變頻器控制端AI 和c0M；端子⑩ ⑩ 為電流輸入端，接至變頻器輸出的電動機實際運行頻率的模擬電流端子A0．和COM。

3．參數設定

根據手動操作器使用手冊，參數設定為：①顯示方式參數DIP1=03 (PVLED顯示變頻器頻率實際值，sVLED顯示手動給定值)。② 輸出方式1 T：2 (模擬控制輸出)，輸出下限10uL=4 mA，輸出上限l0 uH =2O mA。③ 輸出類型0uT=0 (模擬量控制輸出)，控制輸出下限OuL= 0％ ，控制輸出上限OuH=100％ 。④ 外給定輸入分度號1sLO=l2。⑤ 外反饋量程下限1PVL=4 mA，外反饋量程上限1 PVH：20 mA。⑥ 外給定量程下限1SLL=4 mA，外給定量程上限1SLH= 20 mA

結束語

本次改造利用變頻器實現一臺風機變頻調速，一臺風機工頻運行，避免看火工調節風門擋板以滿足風量要求。采用智能型儀表手動操作器實現了遠程控制變頻器的頻率給定，避免遠距離使用電位器易受干擾的缺點，同時數字顯示變頻器的輸出頻率。變頻器實現電動機軟起動，有效減少接觸器觸頭燒損等故障， 同時實現變頻器故障時的頻／工自動切換，提高了設備運行的可靠性。