變頻器在冶金工業(yè)中的應(yīng)用與維護(hù)分析

【摘 要】變頻器對于冶金工業(yè)發(fā)展有著重要作用與意義，可有效促進(jìn)冶金生產(chǎn)效率與質(zhì)量不斷提升，并為冶金工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展提供有力支持。文章主要針對變頻器在冶金工業(yè)中的應(yīng)用與維護(hù)進(jìn)行分析，結(jié)合變頻器與變頻技術(shù)原理，從冶金工業(yè)中變頻器的運(yùn)用、變頻器的維護(hù)方面進(jìn)行深入研究與探索，更好的促進(jìn)冶金工業(yè)快速發(fā)展與完善。

【關(guān)鍵詞】變頻器；冶金工業(yè)；應(yīng)用與維護(hù)

在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展作用下，冶金行業(yè)快速發(fā)展，能源價(jià)格也逐漸提升。其中冶金企業(yè)大功率電力系統(tǒng)中對于變頻器已經(jīng)有了廣泛的使用。同時(shí)受到變頻調(diào)節(jié)優(yōu)勢影響，也使得冶金行業(yè)人員對于使用變頻器已經(jīng)形成了認(rèn)可與共識，這為變頻器的全面使用創(chuàng)建了良好條件。在客觀因素影響下，我國冶金工業(yè)控制能力相對較弱，對于變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的運(yùn)用也有著較大創(chuàng)新空間。需要行業(yè)技術(shù)人員，利用科學(xué)方法分析冶金工業(yè)中變頻器的應(yīng)用與維護(hù)，確保冶金行業(yè)快速發(fā)展。

一、變頻器與變頻技術(shù)原理

所謂變頻技術(shù)主要就是運(yùn)用電力半導(dǎo)體元件具有的通斷功能確保工頻電源逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌l率的控制技術(shù)，經(jīng)常使用交流-直流-交流方法，也就是利用整流橋整流，將三相220V（380V）/50Hz交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖式直流電，利用電解電容濾波轉(zhuǎn)變?yōu)槠交绷麟姡@時(shí)控制板針對ICBT、IPM以及模板進(jìn)行科學(xué)控制，進(jìn)而使得平滑直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槿囝l率可以轉(zhuǎn)變的交流電。

變頻器主要為變頻技術(shù)的基礎(chǔ)與依托，其利用轉(zhuǎn)變供電頻率確保電動機(jī)運(yùn)行速率可自行控制[1]。通常情況下，變頻器電力可分為控制單元、逆變單元、整流單元、中間直流單元等。其中整流單元屬于三相橋模式的不可控整流設(shè)備，確保交流電快速轉(zhuǎn)變?yōu)槠巾樀闹绷麟?；中間直流單元具有緩沖無功功率、直流電能存儲以及濾波等作用，可對整流后形成的直流電實(shí)施平滑濾波處理；逆變單元擁有IGBT三相橋式逆變設(shè)備，輸出PWM波形，主要將直流電利用逆變方法轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡豢刂茊卧獙τ谧冾l器電路有著較強(qiáng)的控制能力。結(jié)合冶金工業(yè)生產(chǎn)電壓可將變頻器劃分為高壓變頻器與低壓變頻器，結(jié)合其使用需求可將其分為通用型變頻器、專用高性能變頻器、三相變頻器與單相變頻器。另外結(jié)合直流電源特征還可將變頻器分為電流變頻器與電壓變頻器。

二、冶金工業(yè)中變頻器的運(yùn)用

在冶金企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)期間，煉鋼除塵風(fēng)機(jī)、高爐除塵風(fēng)機(jī)、鍋爐給水泵、冷軋氫氣加壓設(shè)備等主要利用交流異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)良好運(yùn)行，其中何種設(shè)備調(diào)速范圍都相對較大，對于環(huán)境保護(hù)、冶金技術(shù)等也有著直接影響[2]。在傳統(tǒng)冶金企業(yè)中，風(fēng)機(jī)與水泵等主要設(shè)備缺少調(diào)速控制結(jié)構(gòu)，通常直接運(yùn)用工頻進(jìn)行供電，運(yùn)用風(fēng)門與閥門對風(fēng)量、水量等進(jìn)行調(diào)控，這在造成能源浪費(fèi)的同時(shí)，也阻礙了冶金生產(chǎn)效率的提升。若結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，針對風(fēng)機(jī)與鍋爐使用高壓變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速處理，可從基礎(chǔ)上防止電力資源浪費(fèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

冶金企業(yè)在生產(chǎn)加工過程中，堆取料機(jī)、裝卸車、副槍以及大規(guī)模行車設(shè)施有著較為重要的作用與地位，同時(shí)這些機(jī)械設(shè)備都有著較強(qiáng)的位能性負(fù)載特征，需要啟動轉(zhuǎn)矩相對較大，過載能力較強(qiáng)[3]。而傳統(tǒng)設(shè)備主要使用直流調(diào)速方法，雖然這一技術(shù)較為成熟，但實(shí)際使用期間具有維護(hù)工作強(qiáng)度極高。在現(xiàn)代技術(shù)快速發(fā)展作用下，設(shè)備中的直流調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)全面更換為變頻器，而在冶金企業(yè)中的冷軋?jiān)O(shè)備與熱軋?jiān)O(shè)備中，通過高壓變頻器進(jìn)行調(diào)速也有了極為廣泛的應(yīng)用。

進(jìn)行高爐煉鐵運(yùn)行期間，出鐵過程不具有連續(xù)性，而有著極強(qiáng)周期性，針對除塵分風(fēng)機(jī)使用高壓變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速工作，可較好滿足節(jié)能環(huán)保需求。煉制鋼鐵時(shí)，出鐵期間經(jīng)常會產(chǎn)生大量煙塵，這時(shí)除塵風(fēng)機(jī)具有較強(qiáng)運(yùn)行效率，其中可將變頻器設(shè)定值控制在45Hz上下，當(dāng)不出鐵時(shí)應(yīng)降低除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，這時(shí)其設(shè)定值可保持在20Hz上下。這在有效提高除塵效率的同時(shí)，也可滿足節(jié)能環(huán)保需求。煉鋼電爐運(yùn)行期間，除塵風(fēng)機(jī)同樣需要結(jié)合煙塵形成量確保實(shí)際風(fēng)量符合相關(guān)需求。

當(dāng)除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率較大時(shí)，會使得鍋爐內(nèi)部出現(xiàn)熱量損傷現(xiàn)象，若除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率較小時(shí)，會導(dǎo)致爐內(nèi)溫度不斷提升，嚴(yán)重時(shí)還會對設(shè)備造成損壞，而其除塵效率也相對較小。例如：冶金企業(yè)轉(zhuǎn)爐通過液壓耦合器進(jìn)行調(diào)速期間，通過長時(shí)間運(yùn)行后，低速約為每分鐘1200r，這屬于高速水平，同時(shí)還經(jīng)常出現(xiàn)失速以及轉(zhuǎn)爐口出現(xiàn)煙塵現(xiàn)象。這時(shí)使用變頻器在結(jié)合實(shí)際需求科學(xué)調(diào)頻時(shí)防止資源出現(xiàn)浪費(fèi)現(xiàn)象，還可為設(shè)備氣道良好運(yùn)行提供有力保護(hù)。

三、變頻器的維護(hù)

（一）IGBT過流故障

當(dāng)變頻器出現(xiàn)IGBT過流現(xiàn)象時(shí)會導(dǎo)致?lián)p壞與鎖定等問題的出現(xiàn)。通常情況下，引發(fā)IGBT過流的主要因素主要為：功率單元中IGBT出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象、檢測電路受到干擾、驅(qū)動檢測電路出現(xiàn)損傷等[4]。想要促進(jìn)變頻器運(yùn)行穩(wěn)定性不斷提升，需要根據(jù)實(shí)際需求制定科學(xué)的應(yīng)對方案防止IGBT過流現(xiàn)象的出現(xiàn)。其中維修人員需要結(jié)合解控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)版塊，并掌握功率單元中直流母線的負(fù)極與正極情況，使用萬用表實(shí)施科學(xué)檢測，以此明確是否存在故障。

（二）電磁感應(yīng)干擾故障

當(dāng)冶金企業(yè)運(yùn)用變頻器過程中，若變頻器運(yùn)行附近具有干擾因素，會利用電源線、輻射等對變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成損傷，進(jìn)而出現(xiàn)變頻器控制回路出現(xiàn)問題，這時(shí)需要有效降低變頻器附近干擾因素。減低變頻器附近干擾因素主要方法為：針對變頻器控制回路空控制圈與接觸器安裝相應(yīng)的防沖擊設(shè)置，最大程度上減低配線與控制回路之間的距離，還可將主電路與控制電路進(jìn)行隔離處理，并在變頻器輸出端口添加無線電噪音過濾設(shè)備，進(jìn)而防止高次諧波造成的威脅與影響。

（三）控制通道故障

所謂控制通道故障也就是PWM板與功率單元板中光纖數(shù)據(jù)傳輸故障。其主要體現(xiàn)為光纖頭出現(xiàn)脫落現(xiàn)象、光纖折斷、控制板受到損傷等。若發(fā)生控制通道問題時(shí)，需要維修人員了解功率單元與控制器哪個(gè)出現(xiàn)問題[5]。運(yùn)用控制器光纖板上功率單元相對應(yīng)的管線與故障光纖進(jìn)行替換，若控制界面中故障位置沒有發(fā)生改變，則證明光纖板出現(xiàn)問題，若控制界面中故障位置發(fā)生改變時(shí)，就證明功率單元出現(xiàn)問題。

（四）冷卻設(shè)備故障

散熱片與冷卻風(fēng)扇共同組成了變頻器冷卻系統(tǒng)。其中在各種因素影響下，冷卻風(fēng)扇運(yùn)行周期較短，若超過運(yùn)行周期時(shí)，就會出現(xiàn)振動與噪音現(xiàn)象，致使變頻器IPM溫度不斷提升并出現(xiàn)跳閘問題。想要促進(jìn)風(fēng)扇運(yùn)行周期快速提升，需要在變頻器實(shí)際運(yùn)行期間運(yùn)用分風(fēng)扇，不可在開啟電源時(shí)就使用風(fēng)扇。

結(jié)束語

綜上所述，在冶金工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)期間，科學(xué)運(yùn)用變頻器在提高行業(yè)生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，還可有效控制能源消耗量。但在客觀因素影響下，使用變頻器時(shí)經(jīng)常會出現(xiàn)相應(yīng)問題，需要相關(guān)工作人員針對冷卻設(shè)備故障、控制通道故障以及IGBT過流故障等進(jìn)行關(guān)注與重視，進(jìn)而確保變頻器運(yùn)行效率具有較強(qiáng)穩(wěn)定性與高效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李方園.冶金工業(yè)的變頻器應(yīng)用與維護(hù)（六）變頻器在金屬拉絲中的應(yīng)用[J].自動化博覽，2011，28（04）：46-48.

[2]李方園.冶金工業(yè)的變頻器應(yīng)用與維護(hù)（五）變頻器在軋機(jī)中的應(yīng)用[J].自動化博覽，2011，28（03）：48-50.

[3]李方園.冶金工業(yè)的變頻器應(yīng)用與維護(hù)（四）變頻器在轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化博覽，2011，28（02）：36-38.

[4]李方園.冶金工業(yè)的變頻器應(yīng)用與維護(hù)（三）變頻器在高爐系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化博覽，2011，27（01）：48-50.

[5]李方園.變頻器在冶金工業(yè)中的應(yīng)用與維護(hù)第六講變頻器在金屬拉絲中的應(yīng)用[J].變頻器世界，2010（12）：123-125+113.

作者簡介：

何楊帆（1991.09），男 漢族 安徽巢湖人，本科，助理工程師，從事冶金電氣；畢業(yè)院校：安徽工業(yè)大學(xué)

（作者單位：韶關(guān)鋼鐵）