英威騰GD5000高壓變頻器在山東某新材料公司高效渦流磨機上的應用

    摘 要：本文結合我司GD5000高壓變頻器在山東某新材料股份有限公司高效渦流磨機上的實際應用情況，分析了其使用效果。運行結果表明，使用高壓變頻器驅動渦流磨機，實現電機軟起動，設備和系統的安全可靠性得到了顯著的提高。

    1.引言

    渦流磨機是利用底部回轉盤高速運轉產生的離心力使磨料在固定槽作用下產生強力摩擦，形成螺旋式渦流運動，使磨料產生高速回轉摩擦和螺旋翻轉，在短時間除毛刺或拋光，達到理想的加工效果。傳統驅動方案常使用電機+液力耦合器或者電機+水阻的方式進行軟起和調速，由于液耦和水阻本身故障點多，維護困難，還伴有大量的能量浪費，同時啟動力矩小，對于研磨機這樣的重載設備來說容易造成電機堵轉，系統穩定性差。因此使用高壓變頻器對重載設備進行工藝改善具有十分重要的意義。

    2.項目概述

    山東某新材料股份有限公司始建于2003年，是我國纖維素醚及碳水化合物重點生產研發基地，也是全國唯一一家既生產離子型又生產非離子型纖維素的企業，公司目前擁有9條現代化生產線，主導產品有羥丙基甲基纖維素、聚陰離子纖維素等產品。

    2014年，該企業新建的某條玻璃纖維生產線上的一臺用來研磨原料的渦流磨機需要選擇驅動方案，經過我司技術人員實地現場考察分析以及我司多年行業應用經驗，迅速為其制定了一套變頻解決方案。該公司經多方考察和權衡，最終選擇了我司GD5000高壓變頻器進行項目建設。

    3.工藝描述

    該企業生產玻璃纖維采用的是一次成型-池窯拉絲法，該工藝過程比較簡單，其工藝流程圖如下所示：

    池窯拉絲法是把葉臘石等均化后的原料研磨成粉，然后在窯爐高溫環境下熔制成玻璃溶液，排除氣泡后經通路運送至多孔漏板，高速拉制成玻纖原絲。

    4.系統方案

    變頻系統配置如下表所示：

    現場渦流磨機采用一拖一變頻控制方案。高壓變頻器接于電壓為10 KV的主動力電源系統，用于電動機的變頻調速。為了增加運行安全性，變頻器另加一套旁路系統，設計方案如下：

    高效渦流磨機系統主要由用戶高壓開關柜，GD5000高壓變頻器，驅動電機，磨機，等設備組成，變頻狀態下，旁路柜刀閘狀態是QS1，QS2閉合，QS3斷開，當變頻器出現故障或者檢修時，斷開QS1，QS2，閉合QS3磨機工頻運行，旁路柜完全遵循柜體“五防”設計要求，保證系統安全穩定運行。

    5.GD5000應用特點

    ·低頻大轉矩

    GD5000系列高壓變頻器采用目前最為先進的矢量控制算法以及轉矩補償技術，在低頻狀態（1Hz）下使電機轉矩高達150%~200%Te，非常適合研磨機這樣的重載設備。

    ·輸入輸出“完美無諧波”

    GD5000系列高壓變頻器設計時遵循了最嚴格的電壓、電流諧波畸變標準IEEE 519 1992，輸入側通過移相變壓器進行多脈沖整流(10kV為48脈沖)，網側電流諧波小，其THD≤2%；輸出采用了多重化PWM技術，輸出為近乎完美的正弦波，無需加裝輸出濾波器，電機轉矩脈動小，輸出dV/dt和共模電壓小，對電動機無應力損害，其輸出電流THD≤2%。

    ·高功率因素與高效率

    GD5000高壓變頻器在滿載時，系統在沒有使用任何外部功率因素補償裝置的情況下，功率因素≥0.97；整機效率≥0.96，對于新建項目可減小前級變壓器的容量，節省成本。

    ·LVRT低電壓穿越技術

    GD5000系列高壓變頻調速系統具有AVR(電壓自動調節)功能，在母線電壓頻繁波動的場合，系統輸出穩定。電網電壓在-15% ~ +10%之間波動，系統仍能滿載輸出；電網電壓在-50% ~-15%之間波動，系統不停機，降額運行。系統運行過程中，在設置的時間內(0~5s可設置)掉電，系統不停機，而且電網恢復正常后能自行啟動，避免了系統電源瞬間掉電時因停機造成的影響。

    ·全頻段轉速追蹤

    GD5000系列高壓變頻調速系統在無速度傳感器的情況下能精準追蹤電機當前的轉速與方向，可輕松實現飛車啟動。

    ·強大的過載能力

    GD5000系列高壓變頻器在選擇器件時留有充足的裕量，在120%額定電流的情況下可持續運行2分鐘，150%額定電流持續5s，200%額定電流則立即保護。

    ·支持遠程/就地操作

    GD5000系列高壓變頻器支持兩種操作方式：就地和遠程。就地狀態下，可通過控制面板上的觸摸屏對變頻器進行操作；遠程狀態下，可通過用戶多功能端子或者現場總線對變頻器進行設置和監控。

    ·完善的保護功能

    GD5000系列高壓變頻器具有完善的保護功能。部分保護功能如下：接地保護，短路保護，過載保護，過流保護，過壓保護，欠壓保護，過熱保護，缺相保護，光纖故障保護等。發生故障時，系統會發出聲光警報，人機界面會顯示故障類型以及確切的位置，同時變頻器會根據用戶的設置進行保護動作，如當發生重故障時，系統停機并聯跳輸入側高壓開關。

    6.結束語

    該高效渦流磨機使用變頻驅動方案后，電機真正實現軟啟動，沖擊電流小，轉矩大，啟動平滑，完全避免了前級斷路器產生“跳閘”的錯誤動作，而且整個系統容易維護，周期縮短，減少了運行成本，同時大幅降低現場工作人員的勞動強度。截至目前為止，我司產品現場運行穩定，故障率低，再加上快速及時的售后服務，獲得了該客戶的一致好評。

    7.參考文獻

    [1] 《GD5000變頻器產品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司<