ACS800變頻器在鑄造起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

李理，王賡，董園

（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021）

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠三分廠5#生產(chǎn)線轉(zhuǎn)爐作業(yè)區(qū)現(xiàn)有4臺(tái)330/80 t冶金鑄造起重機(jī)，是與該生產(chǎn)線D、E 2座200 t轉(zhuǎn)爐及2臺(tái)連鑄機(jī)配套使用的起重設(shè)備。爐前2臺(tái)擔(dān)負(fù)向轉(zhuǎn)爐兌鐵水任務(wù)，爐后2臺(tái)擔(dān)負(fù)向連鑄機(jī)吊運(yùn)鋼水罐任務(wù)。4臺(tái)鑄造起重機(jī)于2015年1月投入生產(chǎn)使用，是目前鞍鋼首次實(shí)現(xiàn)整車各機(jī)構(gòu)全部變頻調(diào)速電氣控制的鑄造起重機(jī)。

1 330/80 t鑄造起重機(jī)變頻調(diào)速電氣控制

傳統(tǒng)的冶金鑄造起重機(jī)的電氣控制方式大多采用換向接觸器改變電機(jī)定子電源相序控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，采用轉(zhuǎn)子串電阻的方式改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電控方式的缺點(diǎn)是，為了保證起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行的穩(wěn)定性和設(shè)備的安全性，采用了大量的接觸器、中間繼電器、熱繼電器、過電流繼電器等電氣元件，由于電氣元件數(shù)量大，電控系統(tǒng)故障點(diǎn)就會(huì)很多，導(dǎo)致電氣設(shè)備故障頻繁且不易查找，延長(zhǎng)了設(shè)備故障的處理時(shí)間，嚴(yán)重制約生產(chǎn)順行。

5#生產(chǎn)線330/80 t起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)電氣系統(tǒng)選用ABB公司ACS800變頻器進(jìn)行電氣控制，電氣元件大幅減少，其故障診斷系統(tǒng)不僅可以最大限度地保護(hù)電機(jī)，而且通過故障代碼查找故障原因，實(shí)現(xiàn)了快速排查及處理故障，提高了起重機(jī)的工作效率。

ACS800多傳系統(tǒng)變頻器由兩套IGBT整流模塊（ISU）和兩套ACS800-104系列逆變模塊組成。兩套IGBT整流模塊將主變壓器提供的500 V交流電源整流成700 V直流電提供給兩套ACS800-104系列逆變模塊[1]，再由后者將整流出來的700 V直流電逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電分別向兩臺(tái)主起升電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力電源，從而實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的功能。其中，任何一臺(tái)電動(dòng)機(jī)都能獨(dú)立完成吊運(yùn)鋼水罐的工作。在兩臺(tái)主起升電動(dòng)機(jī)尾部分別安裝增量編碼器及超速開關(guān)，以便對(duì)主起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行精確控制[2]。330/80 t鑄造起重機(jī)主起升電氣傳動(dòng)圖見圖1。

圖1 330/80 t鑄造起重機(jī)主起升電氣傳動(dòng)圖

2 ACS800變頻器的組件選擇

2.1 硬件方面

330/80 t鑄造起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)選用ACS800多傳系統(tǒng)，整流部分選用有能量回饋功能的IGBT整流模塊（ISU）,將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電能通過ISU回饋給電網(wǎng)。逆變部分選用ACS800-104系列逆變模塊，將整流模塊整流出來的直流電逆變?yōu)轭l率可變的交流電來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。主起升電機(jī)采用與之相應(yīng)的變頻電機(jī)，電機(jī)尾端裝有編碼器用于變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制?？刂颇K采用RDCU-12模塊，在接口模塊選擇方面，采用RTAC-01脈沖編碼器接口模塊來對(duì)起升電機(jī)編碼器進(jìn)行信號(hào)采集。RDCU-12模塊見圖2，RTAC-01脈沖編碼器接口模塊見圖3。

圖2 RDCU-12模塊

圖3 RTAC-01脈沖編碼器接口模塊

2.2 軟件方面

330/80 t鑄造起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)控制程序選用ACS800提升機(jī)應(yīng)用程序 7.4（+625N）以適應(yīng)ACS800逆變器對(duì)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的精確控制。

由于變頻電機(jī)為鼠籠型電機(jī)，減少了電機(jī)二次電阻、二次電纜、加速接觸器等電氣元件[3]，大大減少了電氣元件的使用數(shù)量，減少了設(shè)備的故障點(diǎn)。

3 ACS800變頻器的參數(shù)設(shè)置

ACS800變頻器共有99組參數(shù)，在起升機(jī)構(gòu)中除了標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)設(shè)置外,還應(yīng)注意以下參數(shù)的設(shè)置。

3.1 電機(jī)參數(shù)設(shè)置

ACS800變頻器主要是通過設(shè)置第99組的參數(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)參數(shù)設(shè)定，建立電機(jī)模型。在起升機(jī)構(gòu)中，第99組參數(shù)中除了電機(jī)參數(shù)等常規(guī)設(shè)置外，電機(jī)控制模式參數(shù)即99.4要設(shè)置為直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）。

3.2 編碼器參數(shù)設(shè)置

起重機(jī)各起升機(jī)構(gòu)必須安裝編碼器，以精確控制起升電機(jī)。ACS800變頻器主要是通過第50組參數(shù)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)編碼器的參數(shù)設(shè)定。只有當(dāng)安裝脈沖編碼器模塊RTAC，并且激活參數(shù)98.1 ENCODER MODULE的設(shè)置時(shí)，該參數(shù)組才可見，其參數(shù)組內(nèi)各參數(shù)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。

3.3 ACS800變頻器參數(shù)設(shè)置

實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)49組參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后的ACS800變頻器參數(shù)設(shè)置見表1，其余參數(shù)為出廠默認(rèn)參數(shù)。

表1 調(diào)整后的ACS800變頻器參數(shù)設(shè)置

4 ACS800變頻器常見故障及處理方法

ACS800變頻器具備先進(jìn)的保護(hù)功能，能在起升機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)停機(jī)，保護(hù)起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)及電路[4]。同時(shí)，將故障信息以故障代碼的形式顯示在CDP 312R控制盤上，為設(shè)備維護(hù)人員快速查找設(shè)備故障提供依據(jù)，為生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。CDP312R控制盤見圖4。

圖4 CDP 312R控制盤

4.1 功率模塊過溫故障

當(dāng)發(fā)生變頻器功率模塊過溫故障時(shí)，變頻器控制盤上顯示故障代碼4210或4110。此類故障一般是由于環(huán)境溫度過高，變頻器冷卻風(fēng)機(jī)故障和變頻器散熱器灰塵大等原因。相應(yīng)的處理方法是降低變頻器環(huán)境溫度，檢查冷卻風(fēng)機(jī)動(dòng)力、控制回路及冷卻風(fēng)機(jī)本身是否故障，清理變頻器散熱器。

4.2 通訊故障

當(dāng)變頻器發(fā)生通訊故障時(shí)，變頻器控制盤上顯示故障代碼7510。發(fā)生此故障的原因是傳動(dòng)裝置和現(xiàn)場(chǎng)總線適配器之間通信不正常。處理方法是檢查光纖及通訊電纜連接是否牢固可靠，更換光纖及通訊電纜。

4.3 直流回路故障

當(dāng)變頻器直流回路發(fā)生故障時(shí)，變頻器控制盤上顯示故障代碼3210或3220，發(fā)生此故障的原因是直流回路電壓過高或電壓不足。處理方法是如果直流回路電壓過高，需重新設(shè)置減速時(shí)間參數(shù)值。如果直流回路電壓不足，一般是變壓器電纜損壞或ISU輸入三相交流熔斷器熔斷，需更換相應(yīng)的變壓器電纜或交流熔斷器。

4.4 編碼器通訊故障

當(dāng)編碼器通訊發(fā)生故障時(shí)，變頻器控制盤上顯示故障代碼ENCODER FLT。發(fā)生此故障原因是脈沖編碼器和脈沖編碼器接口模塊之間通訊故障或模塊與傳動(dòng)單元之間通訊故障。處理方法是檢查光纖及通訊電纜連接是否牢固可靠或更換光纖及通訊電纜。

4.5 傳動(dòng)檢測(cè)到負(fù)載不平衡

當(dāng)發(fā)生電機(jī)負(fù)載電流不平衡故障時(shí)，變頻器控制盤上顯示故障代碼2330。出現(xiàn)此類故障的處理方法是檢查主起升電機(jī)是否燒損以及檢查主起升電機(jī)電纜是否短路、斷路或接地。

4.6 脈沖編碼器相位錯(cuò)誤

當(dāng)脈沖編碼器相位出錯(cuò)時(shí)，變頻器控制盤上顯示故障代碼7302。一般此故障出現(xiàn)在更換編碼器或電機(jī)時(shí)，脈沖編碼器A相和B相的相位與電機(jī)設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向相反。此故障處理方法為先將參數(shù)98.01設(shè)置為NO，將編碼器信號(hào)屏蔽。判斷主起升電機(jī)方向與生產(chǎn)所需旋轉(zhuǎn)方向是否一致，若一致則將脈沖編碼器A相和B相接線調(diào)換，若不一致則將電機(jī)相序調(diào)換。調(diào)整后將98.01參數(shù)恢復(fù)。

4.7 速度測(cè)量錯(cuò)誤

發(fā)生速度測(cè)量出錯(cuò)故障時(shí)，變頻器控制盤上顯示故障代碼7301。此故障一般是由于脈沖編碼器模塊沒有插緊的原因。處理方法是將脈沖編碼器模塊與RDCU模塊之間的連接螺栓重新緊固。

4.8 輸出過電流故障

當(dāng)發(fā)生輸出過電流故障時(shí)，變頻器控制盤上顯示故障代碼2310。此故障主要是由于吊物超出允許范圍，電機(jī)過載；電機(jī)加速時(shí)間過短；電機(jī)電纜及編碼器電纜損壞。處理方法是檢查所吊物品是否超載；重新設(shè)置電機(jī)加速時(shí)間參數(shù)值；更換電機(jī)電纜或編碼器信號(hào)電纜。

5 常見故障緊急處理

（1）兩臺(tái)主起升逆變器其中一臺(tái)發(fā)生故障，可將主起升電機(jī)切換到單電機(jī)運(yùn)行模式，單電機(jī)作業(yè)。

（2）主起升電機(jī)脈沖編碼器損壞，短時(shí)間無法更換時(shí)，可將參數(shù)98.01設(shè)置為“NO”后維持主起升機(jī)構(gòu)繼續(xù)工作。

（3）主起升逆變器脈沖編碼器接口模塊損壞時(shí)，拆除此脈沖編碼器接口模塊后將參數(shù)98.01設(shè)置為“NO”后，維持主起升機(jī)構(gòu)繼續(xù)工作。

（4）主起升電機(jī)編碼器電纜短路或斷路，可將參數(shù)98.01設(shè)置為“NO”后，維持主起升機(jī)構(gòu)繼續(xù)工作。

（5）主起升逆變器風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，檢查控制風(fēng)機(jī)使能信號(hào)的繼電器，如因?yàn)樵摾^電器損壞，可將控制繼電器的常開接點(diǎn)手動(dòng)強(qiáng)制閉合。

（6）主起升逆變器故障輸出繼電器損壞，可手動(dòng)將該繼電器強(qiáng)制閉合。

（7）主起升制動(dòng)繼電器損壞，可將該損壞繼電器與逆變器故障報(bào)警繼電器互換，并手動(dòng)強(qiáng)制損壞的繼電器閉合。

6 結(jié)語

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠5#生產(chǎn)線330/80 t起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)電氣系統(tǒng)選用ABB公司ACS800變頻器進(jìn)行電氣控制，電氣元件大幅減少，其故障診斷系統(tǒng)不僅可以最大限度的保護(hù)電機(jī)，而且利用故障代碼查找故障原因，能夠快速判斷故障并處理，縮短了設(shè)備故障處理時(shí)間，減少了設(shè)備故障率，提高了起重機(jī)工作效率，保證了生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

[1]陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2000.

[2]韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3]宋銀賓.電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

[4]吳忠智，吳加林.變頻器原理及應(yīng)用指南[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.