[讨论] 宝钢的变频器应用

4、  在宝钢，交流变频调速技术的应用尚有待开拓的新领域 
    在宝钢，交流电动机变频调速技术虽然已得到了普遍的应用。但是，仍有待开拓的新领域:其一是风机、水泵设备的节能调速，其二是行车卷扬系统的节能调速。可以说交流调速技术应用于这两个方面其经济效益是十分可观的。 

    4、1  风机、水泵的节能调速 
    虽然少数风机、水泵设备也用到了变频器。但是，其基本目的只是减小电动机的起动电流，以减小电动机在起动时对电网的冲击。如前所述，高炉鼓风机同步电动机的起动，1＃、2＃高炉出铁场除尘风机电动机的起动，2＃、3＃烧结机主排风机的电动机等的起动。然而，用于风机、水泵设备的节能调速运行的为数甚少。 

    风机、水泵调速运行节能的理论众所周知。在宝钢除尘风机、水泵甚多，绝大部分是电动机全电压运行，用挡板、阀门来控制介质流量。这样，电动机从电网所吸取能源的一部分、甚至一大部分被挡板、阀门消耗或旁通，造成了不必要的能源浪费。现场的风机、水泵的装机量相当大，若酌情实施调速运行，其节能效果是很大的，特别是大型泵组的节能效果更为可观。 

    4、2  行车卷扬的节能调速 
    目前行车卷扬系统的调速方式繁多，可谓五花八门。主要以涡流制动器(配合切除二次电阻)调速;调整电动机的一次电压（配合切除二次电阻）调速;能耗制动调速;更简单的是直接切除二次电阻调速…… 

    行车卷扬可谓是电老虎。之所以这样说，道理很简单:行车卷扬是位能负载，其一是电动机频繁起动，且经常处于高滑差状态运行，滑差功率白白地消耗在二次电阻上;其二是重物被电动机驱动到高空，电能转换成重物的位能。重物从高空下降的过程中这些位能几乎全部消耗在电动机的二次电阻上了。其单机容量不一定很大，不十分引人注目。但是，它的电能损耗与其自身容量相比是相当高的。尽管在宝钢二、三期工程的行车卷扬系统中大量使用交流调压调速，但是，它的电动机仍然是常在高滑差状态下运行，仍然存在二次电阻上的能量损耗的问题，同时还带来谐波问题。如果采用变频调速，重物以任何速度下降时，电动机都以"超同步"方式运行，重物的位能被电动机转换成电能回送电网，没有二次电阻耗能的问题，节能可达70%左右。如果是作业率高的生产用行车，其节能效益更是可观。 
 
    笔者经潜心研究认为，ABB公司研制的专门用于卷扬电机控制的ACC600以及相关系列的(DTC)产品，最适合用于卷扬机电动机的控制。它的零速转矩可达100%，具有很高的可靠性，安全性和实用性，绝对不会发生溜钩事件。 

    5、  有必要引起重视的几个问题 

    5、1  关于变频器的用户设置参数问题 
    对于任何一台变频器，它的用户设置参数的数据，是该系统能正常运行的最基本依据。因此，一旦调试结束、正常运行后，就必须如实地记录下用户设置的所有参数。否则，一旦什么原因发生改动或丢失了用户设置参数，没有原始的用户设置参数作依据则很难快速地恢复系统。笔者认为:对于大、中型变频器，现场对这方面的工作做得比较细，不会有太大的问题。然而对于小型通用变频器，问题就比较多了。因此十分有必要对现场使用的每一台变频器的用户设置参数作一次清理造册，以备后患。 

    5、2  关于小型通用变频器的备件覆盖问题 
    目前，在宝钢厂内使用的小型通用变频器的制造厂家、规格、型号繁多，可算是万国博览。因此，备件的规格、型号也杂乱繁多。一备一，二备一，三备一的现象较多。再者，许多厂家，甚至是名牌厂家可能在一夜之间就会宣布某某型号的变频器停止备件的生产、供应。更严峻的是有的厂家宣布关门，备件无处采购。鉴于上述这些可能发生的情况，十分有必要选择几个名牌厂家的小型通用变频器对不同厂家制造的小型通用变频器的备件实行覆盖，以减少备件的种类、数量及库存，减少资金积压。从这个意义上讲，经济效益是相当可观的。这里有很大程度是管理的问题。然而，更重要的问题是细致的技术方面的调查和研究。 

    5、3  关于电磁兼容的问题 
　　电磁兼容(EMC)是指电气设备、装置或系统，在其电磁环境中，既能保持自身正常工作又不对该环境中的其他设备或系统构成不能承受的电磁干扰的能力。无可非议，任何一台电气设备、电力电子装置或电气传动控制系统都存在储能元件。当这些设备、装置或系统中的某些元件发生换能时即呈现过渡过程，产生各种频率的高次谐波。这些高次谐波不仅对自身设备或系统产生电磁干扰，同时也对其相关设备或系统产生电磁干扰。当这个干扰超过被干扰设备或系统的承受裕度时，被干扰的设备或系统就不能正常工作乃至不能工作。即发生电磁不兼容的故障。在宝钢的一、二期工程中，曾经不止一次发生过电磁不兼容的故障。如:电磁干扰导致系统的PLC对小车的位置误检测，误定位;使用对讲机导致直流快速开关误动作;电磁干扰导致录波仪录制的(用CT采得的)变频器输出的正弦电流信号，却成了幅值按正弦规律变化的直流。在三期工程中表现更为突出，如:高速线材厂吐丝机组等的公共整流器，当它们处于整流工作状态时，却频频发生逆变(能量回馈)桥上的快熔烧坏故障;逆变器供电的电动机接地线连接不正确而导致系统的PLC的通讯网络不能正常工作。如此等等，都是电磁兼容方面的问题。 
　　
    交流变频调速技术的大量应用给工厂生产自动化，节能对产品的产量和质量的提高带来了极大的福音。然而，其反面就是丰富的高次谐波给系统带来严峻的电磁兼容问题。 

    对于常规的交流调速系统而言，谐波的产生有两个方面:其一是整流器产生的谐波，它基本上存于在电网侧:其二是逆变器斩波时产生的谐波，它主要存在于逆变器及其输出侧。 

    在电网侧的高压方面都根据需要设有谐波吸收装置。理论而言，吸收装置对预定次数的谐波分量可以吸收到所规定的标准指标之内;绝大部分变频器都是电压型SPWM输出，输出谐波分量能达到规定的指标之内。在正常情况下，系统保持电磁兼容的相对平衡，并有一定裕度。一旦系统的工作状态发生某些不合理的改变或者装置中的元件性能发生某些变迁，使系统的电磁兼容裕度变差乃至丧失，系统就无法正常工作。 

    表面看来，电磁兼容莫名其妙、捉摸不定。但是，只要用科学的态度加以分析可知它是有规律性可循的。我们可以由表及里，由现象到本质，逐步研究掌握一定的规律，逐渐提高，不断进行治理。