1  引言

　　主鼓風(fēng)機(jī)是密閉鼓風(fēng)爐生產(chǎn)工藝上要求與密閉鼓風(fēng)爐同步的關(guān)鍵設(shè)備，風(fēng)機(jī)性能和運(yùn)行的安全可靠性直接制約著密閉鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)能力。本公司在100kt鉛鋅技術(shù)改造完成后，原有的2臺(tái)6kV，1000kW的主鼓風(fēng)機(jī)已經(jīng)不能滿足密閉鼓風(fēng)爐大風(fēng)量生產(chǎn)的技術(shù)要求，為滿足鉛鋅冶煉過(guò)程中對(duì)風(fēng)量的嚴(yán)格要求，使主鼓風(fēng)機(jī)有足夠的可調(diào)能力與密閉鼓風(fēng)爐相適應(yīng)，決定使用西門子公司生產(chǎn)的IGBTIMOVERTMV全數(shù)字矢量變頻器，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試運(yùn)行，該系統(tǒng)具有顯著的節(jié)電效果，較高的調(diào)速，簡(jiǎn)便的使用方法和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等性能。

　　2  SIMOVERT MV功能，特點(diǎn)及應(yīng)用

　　它通過(guò)一個(gè)真正的標(biāo)準(zhǔn)程序，對(duì) 0－9000 RPM 范圍內(nèi)的傳動(dòng)速度進(jìn)行的控制。這種裝置為許多實(shí)際應(yīng)用開(kāi)群了一片新天地。為用戶提供不斷新的傳動(dòng)方案是西門子明確的發(fā)展方向。

　　2.1 技術(shù)設(shè)計(jì)

　　電源電壓 2.3 kV- 6 kV

　　功率輸出 0.6 kVA - 7200 kVA

　　傳速 0 rpm - 9000 rpm

　　2.2 主要的特點(diǎn)

　　可用于控制同步電機(jī)和異步電機(jī)

　　電壓源型三電平結(jié)構(gòu)

　　可用的HV-IGBT器件

　　AFE有源前端技術(shù)

　　模塊化

　　完美的控制特性

　　結(jié)構(gòu)緊湊

　　極高的動(dòng)態(tài)性能

　　SIMOVERT MV 裝置廣泛的應(yīng)用

　　2.3 工業(yè)行業(yè) 應(yīng)用

　　供水，水處理：水泵

　　石油，天然氣，海上：泵， 壓縮機(jī)

　　機(jī)械制造廠商：泵，風(fēng)扇，恒傳短動(dòng)裝置

　　制糖：離心傳動(dòng)裝置，泵

　　海運(yùn)：螺旋獎(jiǎng)傳動(dòng)，船首推力傳動(dòng)裝置，模向推進(jìn)器傳動(dòng)裝置

　　水泥：鼓風(fēng)機(jī)，研磨機(jī)

　　露天采礦：傳動(dòng)帶系統(tǒng)，搖動(dòng)機(jī)，挖掘機(jī)，研磨機(jī)

　　熱軋機(jī)廠：軋機(jī)主傳動(dòng)裝置，卷繞機(jī)，剪切機(jī)傳動(dòng)裝置

　　冷軋機(jī)廠：軋機(jī)主傳動(dòng)裝置，卷繞機(jī)

　　線材軋輥，精軋：拉絲車門

　　發(fā)電站：泵，風(fēng)扇，辭煤機(jī)

　　造紙：習(xí)漿機(jī)，泵

　　地下開(kāi)采：傳動(dòng)機(jī)械，礦井通風(fēng)機(jī)

　　2.4 技術(shù)指標(biāo)和硬件特點(diǎn)

　　SIMOVERT MV控制采用了久經(jīng)驗(yàn)證的TRANSVEKTOR磁場(chǎng)定向控制。其控制原理是運(yùn)用空間向量估計(jì)值以及為降低電機(jī)損耗與開(kāi)關(guān)損耗而經(jīng)過(guò)優(yōu)化的逆變器觸發(fā)脈沖模式，以獲得優(yōu)良的控制特性和更高的動(dòng)態(tài)性能，該中壓變頻器具有功率因數(shù)高（在整個(gè)輸出范圍中，PF>0.96），輸出線路諧波電流低，性能可靠，系統(tǒng)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

　　2.5 通信能力與控制軟件功能

　　SIMOVERT MV具有很強(qiáng)的通信能力，可通過(guò)智能串行接口等通信模塊靈活地把變頻器接到相應(yīng)的網(wǎng)上，其通信速率可達(dá)38.4kb/s，同時(shí)該變頻器的矢量控制方式可以地測(cè)定和控制電機(jī)電流的力矩分量和勵(lì)磁分量，具有調(diào)節(jié)參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化，自動(dòng)故障顯示與報(bào)警，可以靈活設(shè)定和更改過(guò)程數(shù)據(jù)通道等特點(diǎn)。

　　3  傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與配置

　　密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)中壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由控制器，6kV中壓變頻器、雙電源控制柜、電動(dòng)機(jī)及風(fēng)機(jī)等組成，其組成示意圖如圖1所示。

　　圖1  密閉鼓風(fēng)爐變頻調(diào)速系統(tǒng)組成示意圖

　　其中控制器為美國(guó)英格索蘭公司Microcontroller Processor Module；變頻器為德國(guó)西門子公司產(chǎn)品，型號(hào)是6SE8018，1800kVA；電動(dòng)機(jī)為西門子公司產(chǎn)品，型號(hào)為6kV，1300kW；風(fēng)機(jī)為美國(guó)英格索蘭公司的空壓機(jī)。

　　3.1  HV－IGBTSIMOVERTMV全數(shù)字矢量變頻器主電路的組成

　　如圖2所示，該系統(tǒng)主電路變頻傳動(dòng)變壓器為三繞組，二次為12相二極管整流輸出，可減少整流裝置產(chǎn)生的高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，逆變部分為采用高壓IGBT的三電平逆變器。對(duì)于HV—IGBT器件，每次開(kāi)通或關(guān)斷時(shí)的瞬變電流和瞬變電壓是可以完全控制的，因而它們可以獲得優(yōu)良的輸出電壓特性，同時(shí)，其觸發(fā)電路所需要的元器件數(shù)量比GTO或IGCT的觸發(fā)電路要少得多，故其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，而且可靠性極高。

　　圖2  變頻器主電路組成

　　全數(shù)字化的SIMADYND控制系統(tǒng)可用作開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制，采用了速度極快的全數(shù)字化32位信號(hào)處理器和多用、靈活的標(biāo)準(zhǔn)軟件。同時(shí)，功能齊全的保護(hù)系統(tǒng)不僅滿足了密閉鼓風(fēng)爐風(fēng)量隨工藝要求而及時(shí)調(diào)整的需要，也避免了不必要的跳閘，增進(jìn)了過(guò)程控制效率（風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)，密閉鼓風(fēng)爐將會(huì)造成風(fēng)口灌渣）。

　　由于在進(jìn)行SIMOVERTMV傳動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)之初，就考慮了電機(jī)的配套問(wèn)題，因此，采用西門子H－compact和H－compactplus標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的SIMOVERTMV傳動(dòng)系統(tǒng)，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都具有的與上述電機(jī)配套的和協(xié)性。

　　3.2  雙電源控制

　　為了維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，該調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一套滿足自動(dòng)切換的雙電源供電電路，確保了系統(tǒng)控制電路的穩(wěn)定。

　　4  密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的連接

　　英格索蘭控制器負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行中的聯(lián)鎖與控制，將系統(tǒng)中電氣控制信號(hào)進(jìn)行綜合和邏輯判斷，監(jiān)控風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行聲光報(bào)警（包括防喘振系統(tǒng)），同時(shí)，接受密閉鼓風(fēng)爐中央控制室的指令，根據(jù)密閉鼓風(fēng)爐工藝，利用變頻器進(jìn)行加、減風(fēng)量操作，控制和確保風(fēng)機(jī)的安全可靠運(yùn)行，滿足密閉鼓風(fēng)爐工藝的要求。

　　5  密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用效果

　　密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)投運(yùn)成功，自2001年10月投運(yùn)以來(lái)，使用情況良好，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1）滿足了密閉鼓風(fēng)爐的工藝要求，該控制系統(tǒng)的可靠性極高，滿足了鼓風(fēng)爐冶煉過(guò)程中對(duì)風(fēng)量和壓力的嚴(yán)格要求，為年產(chǎn)100kt粗鉛鋅提供了可靠的保證。

　　2）變頻電機(jī)的工作頻率一般在40～50Hz之間調(diào)整，節(jié)能效果明顯，每年可節(jié)約電費(fèi)230多萬(wàn)元。

　　3）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)性能好，全數(shù)字化矢量控制系統(tǒng)使得風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高，調(diào)速范圍寬。

　　4）系統(tǒng)穩(wěn)定性能好，磁場(chǎng)定向控制方式可以達(dá)到與直流傳動(dòng)系統(tǒng)相媲美的動(dòng)態(tài)性能，能準(zhǔn)確地推斷和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩電流分量和磁通電流分量，利用矢量控制方法，預(yù)先給定的轉(zhuǎn)矩可以準(zhǔn)確地維護(hù)和限定。

　　5）英格索蘭控制器和變頻器可進(jìn)行快速、準(zhǔn)確通信，具有良好的適應(yīng)性，因而操作簡(jiǎn)單、可靠，提高了工作效率。

　　6  結(jié)語(yǔ)

　　本文介紹IGBTSIMOVERTMV全數(shù)字矢量變頻器在密閉鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，說(shuō)明其基本配置、功能和控制特點(diǎn)。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，這種設(shè)計(jì)是可行的，提高了電氣設(shè)備控制性能及可靠性。