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)（靠閥門調(diào)節(jié)風(fēng)量）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)速精度，簡便的使用方法和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等性能。
2 SIMOVERT MV功能及特點(diǎn)
2.1 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)損耗與開關(guān)損耗而經(jīng)過優(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)。
2.2 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精確地測定和控制電機(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
其中控制器為美國英格索蘭公司Microcontroller Processor Module；變頻器為德國西門子公司產(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)開發(fā)之初，就考慮了電機(jī)的配套問題，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)上都具有最佳的與上述電機(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)一次投運(yùn)成功，自2001年10月投運(yùn)以來，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，因而操作簡單、可靠，提高了工作效率。
6 結(jié)語
本公司在這次技術(shù)改造中采用了一系列西門子新近推出的先進(jìn)技術(shù)和裝置，系國內(nèi)首次在英格索蘭風(fēng)機(jī)上使用了變頻調(diào)速技術(shù)，很好地解決了變頻控制與風(fēng)機(jī)控制之間相互通信聯(lián)絡(luò)的技術(shù)，使風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)中發(fā)揮了最佳效果，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，因而在行業(yè)中具有推廣價(jià)值。