浅谈变频调速系统在水电站起重设备的运用.docx

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1、浅谈变频调速系统在水电站起重设备的运用摘要：本文介绍了水电站起重设备中变频器调速系统的电路设计、安装、参数调整、常见故障及对策。关键词：水电站起重设备变频器调速系统设计、安装调试目前人们所讲的变频调速系统,主要指利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能来控制沟通电动机的转速的调速系统。变频调速系统以其优越直流传动的特点，在很多场合都作为首选的传动方案。在水电站主要运用在主厂房桥机、坝顶门机和尾水门机重要的起重设备上，通常这些设备起重量大最大可大1000多吨，起重性能要求调速范围大，可靠性高。在这一领域已经取代直流传动和转子串电阻沟通调速系统，得到了广泛运用。本文仅就个人体会谈

2、一谈水电站起重设备中变频器电路设计、安装、参数调整、常见故障及对策，希望与同行共勉。一变频器电路设计水电站桥机或者门机传动负荷分为摩擦类负荷和位能式负荷，摩擦类有：大、小车行走机构，其中大车行走由多台电机驱动；位能式有主、副起升机构，其中主起升机构可能有多台电机驱动。速度一般分为3档或者5档，在司机室用凸轮控制手柄来控制各套机构多档速运行。变频器的选择分为品牌的选择和型号的选择，由于桥机或者门机在电站的重要性要求变频用具有很高的可靠性，通常选用国外知名品牌如西门子、ABB、日本安川、施奈德等产品。我个人以为西门子系列功能齐全，参数设置复杂，难学不易把握，合适大型系统复杂的门机、桥机设备和经历丰

3、富的设计人员；ABB和安川的产品功能较齐全，参数设置简单，通俗易懂，当然对不同品牌的产品个人爱好不同，因人而宜。变频器型号选择：对于行走机构变频器起动转矩一般要求额定转矩的150%左右，制动转矩一般要求额定转矩的100%左右，所以变频器应选择具有恒定转矩特性，而且起动和制动转矩都比拟大，过载时间和过载才能大的变频器，功率可选择与电动机功率同一档型号，带多台电机行走机构的变频器可选择比电动机总功率大一档型号，一般应配置制动单元，其型号可采用推荐值。对于起升机构变频器一般要求大的起动转矩和能量回馈功能，可以快速实现正反转，变频器应选择具有四象限运行才能的变频器，功率一般选择比驱动电机功率大一档的型

4、号，制动单元为必配，其型号一般比推荐值大一型号。变频器控制方式有u/f、无传感器的磁通矢量开环控制、带传感器的磁通矢量控制闭环等方式。对于行走机构一般采用u/f控制，十分是对于变频器带多台电机的行走机构只能采用u/f控制；对于起升机构可采用开环、闭环控制两种方式，闭环控制调速性能更稳定，更平安，且仅仅增加了传感器，本钱增加不多，所以得到广泛运用。在大功率变频器输入端考虑到高次谐波对电网的污染，增加电抗器；输出端考虑到下降时电机处于发电机状况，回馈电能产生的高次谐波对其他设备的干扰，一般应装设输出电抗器。功率较小的变频器可以不考虑。变频器与电机间动力电缆应选择屏蔽电缆，屏蔽电缆可降低高次谐波对其

5、他设备如荷载、高度、速度传感器，PLC通讯线的干扰，进步系统的稳定性。变频器与电机间间隔应尽量短，降低高频载波电流损失，保证电机正常运行。调速系统的控制电源应选用变压器隔离，防止高次谐波直接耦合到控制回路，干扰控制信号。二变频调速系统的安装应留意的问题变频器的安装应留意散热，盘柜内的应装散热风扇，对于装在受暴晒的门机大梁内的应装设空调。电缆敷设时动力线和控制、信号线应留意尽量分开，减小干扰。在盘柜内应一侧走动力线，另一侧走控制信号线；柜外应分槽敷设，在滑线架上应该分层布置。屏蔽线的安装：屏蔽层应尽量靠近电缆终端接地，增加保护长度；同时接地时应使用卡子把屏蔽层和电缆一起压紧，防止把屏蔽层拧成一股

6、，这样可减小高频阻抗，增强高频电流回流才能，降低高次谐波的干扰。屏蔽线应两端接地两端地电位应确保相等。门、桥机变频调速系统接地：应保证大车、小车和地电位相等，保证屏蔽线两端电位相等，防止屏蔽层当地线而烧毁屏蔽线。在水电站门机、桥机轨道接地良好，通常用带弹簧压力的接地触头压在轨道上，没有触头的一般应增设专用较大截面的地线。轨面上的油漆等应刮干净，确保接触良好。变频器、盘柜、电机等应焊专用镀锌地桩。三参数的设置常用变频器，一般出厂时，厂家对每一个参数都有一个默认值，这些参数叫工厂值。在这些参数值的情况下，用户能以面板操纵方式正常运行的，但以面板操纵并不知足门机、桥机传动系统的要求。所以，用户在正确

7、使用变频器之前，要对变频器参数时从以下几个方面进展：1确认电机参数，变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。2变频器采取的控制方式如u/f、无传感器的磁通矢量控制、带传感器的磁通矢量控制等方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进展静态或者动态辨识。动态辨识时应留意，翻开与减速箱的连轴器，使电机空载辨识，防止变频器自学习时因电机参数不准确而造成控制精度降低或者误动等故障。3设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情况选择启动方式，可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。4给定信号的选择，一般变频器的频率给定

8、也可以有多种方式，面板给定、外部给定、外部电压或者电流给定、通讯方式给定，当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种或者几种方式之和。正确设置以上参数之后，变频器根本上能正常工作，如要获得更好的控制效果那么只能根据实际情况修改相关参数。四常见故障及对策1、参数设置类故障的处理一旦发生了参数设置类故障后，变频器都不能正常运行，一般可根据讲明书进展修改参数。假如以上不行，最好是可以把所有参数恢复出厂值，然后按上述步骤重新设置。案例：三峡450吨门机40吨回转由于动态辨识中未拆连轴器，电机参数辨识不准确导致试运转中电机转矩失控故障。2、过压类故障变频器的过电压集中表如今直流母线的支流电压上。正

9、常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。假设以380V线电压计算，那么平均直流电压Ud=1.35U线513V。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上至760V左右时，变频器过电压保护动作。因此，变频器来讲，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏变频器，常见的过电压有两类：a、输入沟通电源过压，这种情况是指输入电压超过正常范围，在水电站施工阶段发生较多。b、发电类过电压，这种情况出现的概率较高，主要是电机的实际转速比同步转速还高，使电动机处于发电状态，而变频器又没有安装制动单元。案例：恩施大龙潭电站80吨坝顶门机行走机构变频器未装制动电阻，停车时经常报过

10、压故障。3、过流故障过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、对线路进展检查。假如断开负载变频器还是过流故障，讲明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。4、过载故障过载故障包括变频过载和电机器过载。其可能是加速时间太短，直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械光滑不好引起。如前者那么必须更换大功率的电机和变频器；如后者那么要对消费机械进展检修。线路设计问题，案例四川狮子坪电站125吨桥机，

11、额定电压为220V的凸轮控制器用在24V的变频器控制系统，造成控制线路接触不良，桥机有时动作，有时不动作的故障。解决方法是加装中间继电器。高次谐波干扰问题，由于接地不良、未使用屏蔽电缆、动力控制未分开、设备抗干扰才能弱等原因，都可能导致设备不能正常运行。逐条检查，假设是设备抗干扰才能差，那么应更换设备或者降低设备输出精度。案例：三峡450吨门机主起升两台变频器，两台电机拖动其中一台速度传感器受到干扰，经检查安装质量良好，为找到干扰原因，确认是设备抗干扰才能问题，调试时把两台传感器精度略微降低后，运行回复了正常。由于变频调速系统在低速区运行时，谐波对电机的转矩影响较大，电机转矩相对较小，因此十分是低速一挡可能带不动额定载荷，此时应该迅速进步档位。案例：三峡450吨坝顶门机在大车两台变频器，8台电机首次行走时摩擦力较大，档位在一挡5HZ、二档10HZ不能动作，检查电气、机械无故障后，把档位迅速升值5档，前后屡次运动后，桥机才正常运行。0