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摘 要：本文阐述关于变频调速技术在散卷辊道电机控制中的应用及其可行性，以及降低设备故障所产生的经济效益。
关键词：变频器、直流调速、交流调速
1、概述
散卷输送辊道主要用于对成品线材的散热（既热处理）、输送为线材的收集做准备。
其散卷辊道工12组。
原散卷输送辊道由直流模拟调速驱动，如图1所示。
图1 辊道驱动框图
由于为直流模拟调速控制，设备老化、调速稳定性不好、控制板极易出现故障，经常性的炸快熔和烧坏晶闸管，从而严重制约了生产。另外直流电机不易维护，且极易产生火花而烧坏电机，加上修复中小直流电机的维修费用高。在这种情况下通过分析，我厂对散卷输送辊道电机进行了变频调速改造。
2、变频调速技术的应用
直流调速技术虽然已成熟，直流电机也有易于平滑调速的优点，但直流电机体积大，造价和维护成本高，而交流电机体积小、价格低廉、运行性能优，因此交流电机调速有重大的使用性，对交流电机进行调速控制，不仅能使电力拖动具有非常优秀的控制性能，而且还具有显著的节能效果。变频调速与直流电机调速比较，具有很大的优越性。整个系统体积小，重量轻，控制精度高，保护功能完善，操作过程简便，可靠性高，适用性强。尤其是该技术用于一些高耗能设备的控制上，具有非常显著的节能效果，通过对用电设备进行变频调速技术改造，可使總耗电量减少30%-40%，节能的量级产生了一种飞跃。
3、改造方案
改造后必须满足工艺要求，即易于调速、操作简单、动态响应好能以最佳的状态运行。
3.1 电机上
原散卷输送辊道直流电机为7.5KW整流电压为400V，根据公式P=√3 UIcos￠ 以及运转过程中各设备的负荷的原始记录。辊道电机选用11kw8极交流鼠笼电机。
3.2控制设备上
变频器的选择根据所选电机的功率，考虑到少投资，以达到最大的经济效益。选择用一台变频器同时驱动三台并联电动机运行方式。最后变频器选用日本SANCO-M公司的MF-35K-380，此种变频器价格适中、性能好。
其控制系统如图2所示。
图2 控制系统框图
4、变频器的介绍
（1） 有可靠灵活的微处理器控制功能
（2）用了转矩矢量控制获得最大的输出转矩，能根据其输出的电压矢量和负载的电流矢量计算出当时负载的最佳输出转矩，特别是低速区。
（3）用USS协议网通过RS485接口可实现计算机网络控制功能。
（4）自动调谐功能使变频器能根据电机特性调整参数，实现高性能控制。
（5）全封闭机箱，低噪声运行，使变频能在恶劣环境下使用。
（6）全范围的监控功能
LCD监视器可显示逆变器输入端子的连接和历史故障数据，这些数据可用于分析引起故障的原因和确定排除故障的措施。
（7）速范围广，非专用电机调速范围可达0-60HZ，专用电机调速范围可达0-450HZ，高精度，无极调速。
（8）外接线简单，操作。维护方便可靠。
（9）设有过载、过电压、外来店涌电压、过热、短路、接地、电动机过热等保护。
（10）输出频率和电机转速可有5中控制：
1、 数字式频率给定
2、模拟量给定（电压或电流输出）
3、电动电位计
4、固定频率
5、通过遥控数据传输
5、散卷辊道变频系统的运行方式
变频器具有多种操作方式的功能选择，具有较强的灵活性和适用性，本系统主要采用以下三种操作方式：
（1） 面板的操作方式
通过改变变频器内部程序的设定，以达到在外部传输数据或控制程序发生故障时，完全避开外部信号连锁系统的束缚，只直接操作面板，启动变频器运转，以减少生产过程的影响时间，提高生产率。这往往是一种应急的操作方式。
（2） 外部模拟量的操作方式：
通过外部4.7K电位计，模拟量输入0-10V（4-20MA）的电量，达到变频器输出频率的设定。
（3） 遥控数据传输
目前，变频系统采用内∕外控制转换，配置PLC实现局域自动控制。未来将通过位于主电室（主控室）内的中央计算机和显示终端，再配合可编程PLC，它们之间的信息交换通过RS485接口接入工业以太网，实现信息共享，同时通过计算机显示各种状态的模拟画面，代替操作台对电控系统进行操作。
6、改造效果
自从直流调速改为交流调速以后，电机转速更易配比，且转速更趋于稳定，调速精度高，提高轧钢节奏，提高了轧钢有效作业率。
（1） 故障率大幅度降低
改造前，采用直流调速柜控制，调速稳定性不好，且极不易维护，主控板极易出现故障，经常性的炸快熔，直流电机维护成本高。改造后，设备故障率急剧下降，由原先的故障时间10小时∕月，降为现在的1小时∕月。
（2） 约了成本费用和增加了经济效益
每年节约维护成本（包括电机维修和直流柜维护费用）15万元左右。按每月节约故障时间9小时，每小时轧材65吨，每吨钢效益200元，年效益可达：140.4万元。
7、经验和体会
（1）在满足生产工艺对最高速度要求的前提下尽量选用转速低的电机，使变频器输出接近额定值50Hz。因为变频器的输出功率随着频率下降，工作频率过低，变频器的输出电流（即电机电流）容易超过额定值。
（2）用一台变频器同时驱动多台电机运行，不能使用变频器自身的热保护，必须每台电机外加热继电器。变频器在运行时，不可将停止的电机直接投入，有时会因启动电流保护装置动作，试变频器停止工作。
（3）在中小型电机调速系统中应利用变频调速投资低，见效快，故障低
（4）安装调试简单方便，控制线路简单，易于维护，一般技术工人容易掌握。
（5）判断故障简单，可根据变频器的故障显示内容分析判断电气或机械故障，既快又准确。
关键词：变频器、直流调速、交流调速
1、概述
散卷输送辊道主要用于对成品线材的散热（既热处理）、输送为线材的收集做准备。
其散卷辊道工12组。
原散卷输送辊道由直流模拟调速驱动，如图1所示。
图1 辊道驱动框图
由于为直流模拟调速控制，设备老化、调速稳定性不好、控制板极易出现故障，经常性的炸快熔和烧坏晶闸管，从而严重制约了生产。另外直流电机不易维护，且极易产生火花而烧坏电机，加上修复中小直流电机的维修费用高。在这种情况下通过分析，我厂对散卷输送辊道电机进行了变频调速改造。
2、变频调速技术的应用
直流调速技术虽然已成熟，直流电机也有易于平滑调速的优点，但直流电机体积大，造价和维护成本高，而交流电机体积小、价格低廉、运行性能优，因此交流电机调速有重大的使用性，对交流电机进行调速控制，不仅能使电力拖动具有非常优秀的控制性能，而且还具有显著的节能效果。变频调速与直流电机调速比较，具有很大的优越性。整个系统体积小，重量轻，控制精度高，保护功能完善，操作过程简便，可靠性高，适用性强。尤其是该技术用于一些高耗能设备的控制上，具有非常显著的节能效果，通过对用电设备进行变频调速技术改造，可使總耗电量减少30%-40%，节能的量级产生了一种飞跃。
3、改造方案
改造后必须满足工艺要求，即易于调速、操作简单、动态响应好能以最佳的状态运行。
3.1 电机上
原散卷输送辊道直流电机为7.5KW整流电压为400V，根据公式P=√3 UIcos￠ 以及运转过程中各设备的负荷的原始记录。辊道电机选用11kw8极交流鼠笼电机。
3.2控制设备上
变频器的选择根据所选电机的功率，考虑到少投资，以达到最大的经济效益。选择用一台变频器同时驱动三台并联电动机运行方式。最后变频器选用日本SANCO-M公司的MF-35K-380，此种变频器价格适中、性能好。
其控制系统如图2所示。
图2 控制系统框图
4、变频器的介绍
（1） 有可靠灵活的微处理器控制功能
（2）用了转矩矢量控制获得最大的输出转矩，能根据其输出的电压矢量和负载的电流矢量计算出当时负载的最佳输出转矩，特别是低速区。
（3）用USS协议网通过RS485接口可实现计算机网络控制功能。
（4）自动调谐功能使变频器能根据电机特性调整参数，实现高性能控制。
（5）全封闭机箱，低噪声运行，使变频能在恶劣环境下使用。
（6）全范围的监控功能
LCD监视器可显示逆变器输入端子的连接和历史故障数据，这些数据可用于分析引起故障的原因和确定排除故障的措施。
（7）速范围广，非专用电机调速范围可达0-60HZ，专用电机调速范围可达0-450HZ，高精度，无极调速。
（8）外接线简单，操作。维护方便可靠。
（9）设有过载、过电压、外来店涌电压、过热、短路、接地、电动机过热等保护。
（10）输出频率和电机转速可有5中控制：
1、 数字式频率给定
2、模拟量给定（电压或电流输出）
3、电动电位计
4、固定频率
5、通过遥控数据传输
5、散卷辊道变频系统的运行方式
变频器具有多种操作方式的功能选择，具有较强的灵活性和适用性，本系统主要采用以下三种操作方式：
（1） 面板的操作方式
通过改变变频器内部程序的设定，以达到在外部传输数据或控制程序发生故障时，完全避开外部信号连锁系统的束缚，只直接操作面板，启动变频器运转，以减少生产过程的影响时间，提高生产率。这往往是一种应急的操作方式。
（2） 外部模拟量的操作方式：
通过外部4.7K电位计，模拟量输入0-10V（4-20MA）的电量，达到变频器输出频率的设定。
（3） 遥控数据传输
目前，变频系统采用内∕外控制转换，配置PLC实现局域自动控制。未来将通过位于主电室（主控室）内的中央计算机和显示终端，再配合可编程PLC，它们之间的信息交换通过RS485接口接入工业以太网，实现信息共享，同时通过计算机显示各种状态的模拟画面，代替操作台对电控系统进行操作。
6、改造效果
自从直流调速改为交流调速以后，电机转速更易配比，且转速更趋于稳定，调速精度高，提高轧钢节奏，提高了轧钢有效作业率。
（1） 故障率大幅度降低
改造前，采用直流调速柜控制，调速稳定性不好，且极不易维护，主控板极易出现故障，经常性的炸快熔，直流电机维护成本高。改造后，设备故障率急剧下降，由原先的故障时间10小时∕月，降为现在的1小时∕月。
（2） 约了成本费用和增加了经济效益
每年节约维护成本（包括电机维修和直流柜维护费用）15万元左右。按每月节约故障时间9小时，每小时轧材65吨，每吨钢效益200元，年效益可达：140.4万元。
7、经验和体会
（1）在满足生产工艺对最高速度要求的前提下尽量选用转速低的电机，使变频器输出接近额定值50Hz。因为变频器的输出功率随着频率下降，工作频率过低，变频器的输出电流（即电机电流）容易超过额定值。
（2）用一台变频器同时驱动多台电机运行，不能使用变频器自身的热保护，必须每台电机外加热继电器。变频器在运行时，不可将停止的电机直接投入，有时会因启动电流保护装置动作，试变频器停止工作。
（3）在中小型电机调速系统中应利用变频调速投资低，见效快，故障低
（4）安装调试简单方便，控制线路简单，易于维护，一般技术工人容易掌握。
（5）判断故障简单，可根据变频器的故障显示内容分析判断电气或机械故障，既快又准确。