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混捏机变频器国产化技术改造应用

2020-03-31赵伟华

科技创新导报 2020年34期
关键词:阳极国产化变频器

赵伟华

摘  要:我厂350kA系列阳极混捏机变频器使用的是ABB公司ACS600系列产品,2004年投入使用,已运行10年,变频器元件老化,运行参数不稳定。目前该系列产品及其备件已停止生产,无法采购更换,另外该变频器属于进口变频器,修复价格较高,修复后使用寿命没有保证。同时由于近些年进口备件价格昂贵,采购周期长,而国产变频技术日益成熟,价格便宜,且性能达到国际水平,进口备件国产化已开始普及,所以对变频器技术国产化应用势在必行。

关键词:阳极  混捏机  变频器  国产化

Abstract: The frequency converter of 350kA series anode kneading machine in our factory uses ACS600 series products of ABB company. It was put into use in 2004 and has been in operation for ten years. The inverter components are aging and the operation parameters are unstable. At present, the production of this series of products and their spare parts has been stopped and cannot be purchased and replaced. In addition, the frequency converter belongs to the imported frequency converter, so the repair price is high, and the service life after repair is not guaranteed. At the same time, due to the high price of imported spare parts and long procurement cycle, and the domestic frequency conversion technology is increasingly mature, cheap, and the performance has reached the international level, the localization of imported spare parts has begun to popularize, so the application of domestic inverter technology is imperative.

Key Words: Anode; Kneading machine; Frequency converter; Localization

1  项目方案

1.1 项目需求

混捏机系统结构:由电机、减速机、混捏机构、润滑机构等组成。混捏机系统是将由各种物料(煅烧焦、残极、生碎、沥青)由电子失重称按一定比例经混捏机充分混合、搅拌后,进入振动成型机,完成阳极的制作过程。由于混捏机系统中所用ABB ACS600变频器年久老化,故障频发,严重影响车间生产,故通过对国内变频器对比,推荐选用更换英威腾GD800产品。

1.2 负载设备运行工况分析

1.2.1 在混捏机系统工作过程

以下几个重要参数需要控制。

(1)功率:电机在单位时间内的功率,主要用来控制混捏机内料量大小及混捏程度。积分功率同时还是出料料门开度大小的重要控制参数。(2)积分扭矩:电机在单位时间内的转矩电流大小。主要用来保护电动机及混捏机设备。转矩达到一定值后PLC会做出保护动作。(3)转速:主要用来控制混捏机产量。速度控制精度的高低直接影响积分功率和积分扭矩。

1.2.2 对变频器驱动要求

(1)速度控制精度高。(2)瞬时转矩大,功率平稳,变化率小。由于物料不稳定,尤其是沥青,所有当有大块沥青出现时,变频器必须在短时间输出大力矩将大块沥青与其他物料混合均匀,在输出大转矩同时还要求电流及功率变化较小,如果超过PLC控制系统限幅值,PLC系统会保护停机。

1.3 系统方案选用说明

根据现场应用环境,提供了三种方案选择。

1.3.1 方案一、双变频切换

原有变频器进行检测维修,主要器件完好,有维修价值进行维修,维修后作用备机使用。采用原有ABB变频器通过切换柜实现与我公司GD800变频器双回路切换。采用4个断路器组成切换柜,QF1与QF2为一组,为GD800变频柜的进出线断路器,QF3与QF4为一组,为ACS600变频器柜的进出线断路器。QF1与QF3互锁,QF2与QF4互锁。在切换柜上安装转换开关,通过PLC逻辑控制实现两台变频器主回路切换,同时实现两台变频器控制回路切换。控制回路切换:把原有从AB PLC到ACS600 变频器开关量信号,启动、停止,调速信号及ACS600到AB PLC的准备好、运行、故障,电流反馈,速度反馈,功率反馈等信号全部接入英威腾变频柜IVC1 PLC中,通过转换开关和断路器一起联动,根据断路器切换对应输出信号到GD800变频器或者ACS600变频器。和断路器一起实现一键切换。方案优点:变频故障时可快速切换到另一台变频器,故障变频器再进行维修,对生产影响最小。方案缺点:成本高,改造工作量大,两台变频器一用一备,造成资源浪费。

1.3.2 方案二、直接替换

把原来ABB ACS600变频柜直接替换为我公司GD800产品,为增加产品可靠性,可再购买一个变频模块(GD800-11-315-4)备件备用,在变频器故障时可在一个小时间之内即可恢复生產。方案优点:成本较低,施工工程量小,可靠性高。

1.3.3 方案三、原有變频器维修

变频器如果要进行停机检修,可能要做以下方面检测:ACS600 控制路板、驱动板等电路板检测,霍尔元件,平波电波,电解电容检查,IGBT,整流桥等元件检测。控制路板、驱动板等电路板检测比较耗时耗力,且查出问题后也不好进行维修。

ACS600变频器已运行多年,变频器器件寿命已基本到达极限,所以如果停机检修,可能要更换东西较多,且ACS600已停产多年产品,其备件ABB已基本停止提供,有些备件可以提供其货期及价格都比较都不能保证。因此,从安全生产和维护成本来讲,不建议采用维修方式。

方案比较:通过方案比较,最终采用方案二。

1.4 采用GD800变频柜特点及优势

模块化单元设计,功率密度大,节省用户空间;单元器件采用长寿命器件,增强柜体系统可靠性;单元产品冷却风机采用EBM离心风机,散热效果更加优异;单元底部采用移动轮滑结构设计,方便用户安装和维护;功率单元与控制单元采用光纤通讯,提高系统通讯速度,有效保障系统可靠性;变频器控制性能优异,软件功能强大,提供V/F、开环矢量、闭环矢量三种控制方式,可驱动同步和异步电机,同时支持V.F分离功能;变频器支持Modbus、Profibus、CAN、Ethernet以及DeviceNet等多种通讯协议(须选配相应通讯卡);售后服务响应快。

2  施工方案

由于本项目为技术项目,替换ABB ACS600变频器,为尽可能不影响用户生产。车间利用生产停机检修时间,由车间负责拆除低压配电室补偿柜一台,并将新的变频器控制柜、单元柜的安装至配电室,负责完成主回路及控制回路的接线,厂家根据混捏机负载及电机情况设定变频器参数及程序的调试,实现混捏机的本地控制与远程联动控制功能。

3  GD800产品特点

(1)控制性能。提供V/F、开环矢量、闭环矢量三种控制方式,可驱动同步和异步电机,同时支持V.F分离功能;一个控制单元可以通过光纤连接多个传动单元,除了安全、节省成本的优势,可以轻松实现多传动与并机应用的灵活切换;(2)模块化设计。模块化设计,可单独提供整流、逆变、滤波单元或整套柜机,最大功率可扩展到12MW;采用移动轮滑结构,方便组装与现场维护;标准柜机产品可满足单边维护需求,为客户节省更多安装及维护空间;单元接线方式上进下出,满足客户共母线方案使用;(3)丰富的产品类型。Goodrive800产品系列提供整流单元、逆变单元、滤波单元、标准工程传动以及四象限工程传动产品,通过标准产品系列可以涵盖客户工程应用。所有系列产品传动控制部分均使用相同的功能码,便于客户工程应用过程中的应用调试及中央集成控制。(4)高可靠性。关键器件采用国际知名品牌长寿命器件,从器件级别全面保障系统可靠性;系统单元之间采用光纤通讯技术,实现主控制板与单元控制之间的光电隔离,在满足工程现场特殊的长距离传输需求的同时有效的保障系统可靠性;单元产品散热采用轴流风机方案,强化单元产品体积优势的同时提高单元产品散热性能,确保单元产品可靠性;全系列产品通过CE认证,权威第三方机构TUV信用背书,产品品质更加值得您的信赖。(5)电磁兼容。标准柜机产品EMC性能满足C3等级要求;柜机产品通过配置相应EMC解决方案可以满足C2等级要求;同时根据客户应用需求,为客户提供全面的EMC解决方案。(6)强大的通讯功能。可满足Modbus、Profibus、CAN、Ethernet以及DeviceNet等多种通讯协议要求。(7)完善的保护功能。Goodrive800提供完善的变频保护功能,除具备丰富的过流、过压、过温保护等传统的变频器保护功能外,更加侧重电机侧的保护,可以通过电机温度检测端子实时检测电机运行温度,为电机提供有效的过温保护;Goodrive800标配的STO(安全转矩截止)以及SS1(安全停车1)的功能性安全方案符合最新的欧盟机械指令2006/42/EC。STO可以防止误启动,有效应对特殊行业的应用需求。

4  结语

经过近几年的运行,混捏机电机各参数运行稳定,变频器没有故障发生,大大提高了车间设备连续稳定性能,生阳极质量也较以前有所提高,同时降低了废糊、废块产出量。实践证明混捏机变频器国产化技术改造应用项目达到了预期目标。同时对进口设备国产化推广应用起到了非常大的作用。

参考文献

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