在通用變頻器組成的調(diào)速系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到因轉(zhuǎn)矩提升功能設(shè)定錯誤而造成起動失敗的問題，而安裝調(diào)試人員常因找不到問題的原因而釆用錯誤方法解決，往往造成資金浪費、延誤工期或給系統(tǒng)留下保護缺陷等損失，現(xiàn)結(jié)合幾個典型事例就轉(zhuǎn)矩提升功能設(shè)定討論。

1、因轉(zhuǎn)矩提升功能設(shè)定錯誤造成的故障
通用變頻器一般都具有轉(zhuǎn)矩提升功能，不同品牌產(chǎn)品的功能含義有所不同，如富士產(chǎn)品定義了轉(zhuǎn)矩提升1和轉(zhuǎn)矩提升2；美國A-B公司產(chǎn)品則定義了直流升壓、起動升壓、運行升壓、和運行/加速升壓。在轉(zhuǎn)矩提升功能中，有許多提升模式供用戶選擇，同一廠家不同系列的產(chǎn)品，其出廠設(shè)定有所不同，如果系統(tǒng)調(diào)試時忽視了轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)的設(shè)定修改，當(dāng)負(fù)載起動轉(zhuǎn)矩較大時，將導(dǎo)致過流跳閘，造成起動失敗。

①泵類負(fù)載因工藝條件變化引起的起動失敗
山鋁第二鋁廠管道化容出工程料漿泵系統(tǒng)試車，兩臺料漿泵選用固液兩相流渣泵，配用90kW電機，額定電流164A ，選用富士FRN90P9S-4CE變頻器，額定電流176A，供應(yīng)商負(fù)責(zé)調(diào)試，起動時約在12Hz時電機堵轉(zhuǎn)，隨后過流跳閘，起動失敗數(shù)次，兩臺泵結(jié)果相同，后來，調(diào)試者將電機過載值由164A增加到185A，電機完成起動，筆者得知這一情況后，認(rèn)為這種做法是錯誤的，由此造成了電動機過載保護缺陷(已超過變頻器額定電 流)，可能因此造成較大損失，調(diào)出設(shè)定參數(shù)，得知變頻器功能碼(LCD顯示)07轉(zhuǎn)矩提升1保持了出廠設(shè)定值0.1，轉(zhuǎn)矩提升功能設(shè)定為強減轉(zhuǎn)矩特性，按常規(guī)該設(shè)定能夠滿足泵類負(fù)載的起動要求，但經(jīng)過調(diào)查，該系統(tǒng)因工藝流程影響，泵的出口存有初始壓力，致使料漿泵起動力矩增大，造成電機起動失敗，后將轉(zhuǎn)矩提升碼改設(shè)為0.0，選擇了自動轉(zhuǎn)矩提升模式，電機起動正常。

②恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載應(yīng)正確選擇轉(zhuǎn)矩提升曲線
山鋁氧化鋁廠引進(jìn)德國貝爾公司的平盤過濾機，傳動電機15kW，配用富士FRN22G9S變頻器控制，國內(nèi)設(shè)備配套商調(diào)試，試車時因轉(zhuǎn)矩提升設(shè)置過高發(fā)生過載保護(實際負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小)，該調(diào)試人員亦釆取增大過載值的方法，提高過載定值1.5倍，完成起動。后改為自動轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定后，變頻器在起動過程中能夠根據(jù)負(fù)載情況自動給出提升值，高質(zhì)量地完成起動過程，并保證了電機過載定值不大于電機的額定電流。

③轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定對特殊負(fù)載起動的重要性
在某變頻技術(shù)學(xué)術(shù)交流會上，據(jù)深圳某公司(經(jīng)銷進(jìn)口變頻器)工程技術(shù)專家介紹，該公司參加的山鋁水泥廠4#水泥回轉(zhuǎn)窯技術(shù)改造中，將63.6×65m水泥回轉(zhuǎn)窯由直流傳動改為交流傳動，把原直流電機Z2-111型155kW電機改為Y315L2-8型110kW電機，選用美國A-B公司1336S-B250HP變頻器控制，試車時，水泥窯起動正常，但下料后停車再起動時，約在10Hz左右總是因電機堵轉(zhuǎn)造成過流跳閘，最大電流高達(dá)530A，調(diào)試人員分析認(rèn)為，其原因是水泥窯帶 物料起動時因物料堆積角大，起動時造成負(fù)載偏心，増大了回轉(zhuǎn)窯的起動阻轉(zhuǎn)矩所致，遂調(diào)整V/F圖在37Hz時輸出額定電壓，起動成功，但完成起動后變頻器進(jìn)入恒功率運行，因電機磁通過大導(dǎo)致電機鐵芯飽和發(fā)熱，20Hz時電流高達(dá)380A，無功電流約占80%，為使電機正常運行，調(diào)試人員釆取了水泥窯起動后將V/F圖調(diào)整復(fù)原的方法加以解決，但是，因水泥窯工藝需要，經(jīng)常臨時停窯，反復(fù)調(diào)整V/F圖很不方便，為此，該公司技術(shù)人員聯(lián)系美國A-B公司編制專用軟件，以克服這一技術(shù)難題，開拓回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的廣闊市場，但A-B公司因投資過高沒有采納，在此情況下，該技術(shù)人員與某院校合作，提出了利用PLC參與控制，設(shè)置9種起動頻率組合，起動后利用按鈕 改變運行曲線的控制方案，以此滿足回轉(zhuǎn)窯變頻調(diào)速的控制需要。筆者根據(jù)多年來回轉(zhuǎn)窯施工的經(jīng)驗，會后與發(fā)言人進(jìn)行了研討，證明了其對回轉(zhuǎn)窯起動過程分析的錯誤和最終控制方案的不經(jīng)濟性。

筆者早在1986年山鋁氧化鋁廠6#熟料窯建設(shè)工程中，曾經(jīng)對回轉(zhuǎn)窯的起動特性、運行狀況做過測試分析，該回轉(zhuǎn)窯(φ4.5×90m)選用2臺ZD2-132-1B 200kW/440V直流電機傳動，起動后正常運行負(fù)荷只有30%，電機的富裕容量主要用于克服回轉(zhuǎn)窯(轉(zhuǎn)動慣量很大)短時的起動阻轉(zhuǎn)矩，造成了很大的資金及能源浪費，因此，只要能夠有效提高電機的起動轉(zhuǎn)矩，回轉(zhuǎn)窯傳動電機的容量是可以大幅度減小的。對變頻調(diào)速系統(tǒng)而言，其低頻段(約1/3基頻)輸 出電壓很低，輸出轉(zhuǎn)矩過小，是調(diào)速系統(tǒng)起動失敗的主要原因，為此，變頻器制造商在此區(qū)間設(shè)置了有效的轉(zhuǎn)矩提升功能(通過提高輸出電壓實現(xiàn))，當(dāng)轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定不能滿足電機所需起動轉(zhuǎn)矩時，將產(chǎn)生過流，變頻器檢測計時，達(dá)到設(shè)定后封鎖輸出，起動失敗?？梢宰C明，回轉(zhuǎn)窯運行時，在揚料板的作用下物料始終分布在一側(cè)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與起動時相差不大而與物料堆積角關(guān)系不大，4#水泥窯起動失敗時，變頻器始終在同一頻率下保護動作，但起動時間設(shè)定相差很大，每次物料所達(dá)到的高度也不相同，因此，水泥窯起動失敗的主要原因，并不是發(fā)言人所說的因物料堆積造成負(fù)荷偏心使窯體轉(zhuǎn)到一定角度時，引起該點負(fù)載起動轉(zhuǎn)矩過大而過流跳閘，而是變頻器低速時起動提升轉(zhuǎn)矩過小，起動過程中不足以克服物料偏心和窯體熱彎產(chǎn)生的附加阻力矩，造成負(fù)載下起動失敗。

對于選用PLC參與控制的方案，是很不經(jīng)濟的，筆者認(rèn)為，只要在1/3基頻以下的低速區(qū)間設(shè)置足夠的轉(zhuǎn)矩提升，在其他頻率段基本保持恒轉(zhuǎn)矩下V/F曲線的斜率，是能夠圓滿完成回轉(zhuǎn)窯調(diào)速控制的。后經(jīng)了解，水泥廠的技術(shù)人員在4#窯運行2個月后，通過反復(fù)試驗調(diào)整轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)，順利地解決了這一問題。目前，系統(tǒng)已正常運行了半年，控制簡單，節(jié)能顯著。

2、不同負(fù)載采用變頻調(diào)速時的起動過程特點及轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定
由于變頻器的變頻變壓特性，使得系統(tǒng)對不同負(fù)載的起動各有特點，在設(shè)定轉(zhuǎn)矩提升時，應(yīng)事先分析起動過程特點，利用監(jiān)視器顯示起動電流，邊確認(rèn)邊調(diào)節(jié)，一般在滿足起動要求的情況下，提升值越小越好，這樣做可減小對系統(tǒng)的沖擊或避免造成過流保護。

①通風(fēng)機負(fù)載也稱平方轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩與速度的平方成反比)負(fù)載， 起動條件良好，一般制造商都提供了由弱到強多種減負(fù)載特性曲線供用戶選擇，可按2中原則設(shè)定，但對于系統(tǒng)出口存在初始正壓的通風(fēng)機負(fù)載，應(yīng)考慮附加負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響，減小減轉(zhuǎn)矩幅值。

②恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載近似理想的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因其負(fù)載轉(zhuǎn)矩為一恒定值，故按其實際負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小在一族恒定斜率的V/F曲線中設(shè)定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩提升即可。

③特殊負(fù)載回轉(zhuǎn)窯性質(zhì)的負(fù)載，正常運行時是一大轉(zhuǎn)動貫量的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，但是，其帶物料熱態(tài)下的起動過程中，由于物料偏心和窯體輕微熱彎的作用，此時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩是一與時間有關(guān)的復(fù)合性轉(zhuǎn)矩，并由此使系統(tǒng)的起動條件惡化，正是回轉(zhuǎn)窯熱態(tài)起動的這種特殊性，使許多業(yè)內(nèi)人士束手無策，望而卻步，這也是變頻調(diào)速推廣應(yīng)用十年來，至今沒在回轉(zhuǎn)窯拖動中推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

由上述分析可知，要解決回轉(zhuǎn)窯熱態(tài)起動困難與其調(diào)速范圍廣、正常運行要求節(jié)能的矛盾，就要充分了解負(fù)載在各種起動狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩特性，選用具有較高轉(zhuǎn)矩提升性能的變頻器(一般變頻器在設(shè)定轉(zhuǎn)矩提升時，電壓提升通常在10%及以下：如明電THY-FREC-VT210S的提升只有5%，有的變頻器對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的提升，V/f曲線是一族不同斜率的直線，難以滿足回轉(zhuǎn)窯類負(fù)載的起動、節(jié)能運行要求)，合理設(shè)定不同頻率(轉(zhuǎn)速)段的V/F曲線斜率，從而滿足回轉(zhuǎn)窯起動、大范圍調(diào)速和節(jié)能運行的要求(有些品牌的變頻器，低頻段提升電壓可高達(dá)20%）。目前，有些變頻器具備了轉(zhuǎn)矩自動提升功能，可望較好的解決這個問題。

3、變頻器轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定應(yīng)當(dāng)注意的問題
①對起動條件差的傳動系統(tǒng)，選用變頻器時應(yīng)注意核查待選品牌、規(guī)格變頻器的轉(zhuǎn)矩提升功能能否滿足系統(tǒng)要求，其確定的恒轉(zhuǎn)矩U/F曲線是否斜率可變，以免因選型有誤造成損失，這一點對電機可能在低速區(qū)(1/3基頻以下)長時間運 行時尤為重要。
 ②在設(shè)定變頻器轉(zhuǎn)矩提升功能時，要事先分析負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性和起動條件，選擇相應(yīng)的提升(減弱)方式，設(shè)定時應(yīng)根據(jù)監(jiān)視器顯示的起動電流狀況，邊確認(rèn)邊調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)處于最佳起動狀態(tài)。
③系統(tǒng)在起動過程中跳閘，應(yīng)注意區(qū)分起動加速時間是否合適、機械負(fù)荷是否過大(機械制動作用)等原因，然后確定轉(zhuǎn)矩提升的設(shè)定。
④在轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定時，應(yīng)注意在滿足起動要求的情況下，盡量減少提升量，避免對系統(tǒng)造成沖擊和產(chǎn)生過流現(xiàn)象。
作者：姜樸(山東鋁業(yè)工程有限公司)、張晶(山東鋁業(yè)公司動力廠)

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