交流调速及变频器应用在钢铁工业中

　　交流调速及变频器在钢铁工业应用的进展变频调速在钢铁工业的应用,经过多个阶段。交流调速开始为节能而用于风机、水泵代替要耗能的恒速运行但调节阀门的方法,到上世纪80年代初日本川崎钢铁公司首先在连铸车间全交流化,取得了良好的效果,以后,不但在连铸车间使用,而且推及到各工序、各车间全交流化。由于由于热轧板带轧机要求严格、产量大(年产600万吨以上),稍有故障或性能达不到要求,损失就很大,故直到数字控制技术和矢量控制技术完全实用化(矢量控制的电动机轴上装有脉冲发生器,并以此进行速度反馈构成闭环系统,用数字控制方式进行速度控制或力矩控制,因而调速范围宽,调速精度高,动态性能已达到直流调速。而vvvf控制为开环系统,按照电压/频率(v/f)一定,用模拟技术进行控制,因而调速范围小,约为1:40,调速精度受限制,动态性能不如直流调速,尤其是小容量、低速情况下不理想),才为热轧板带轧钢厂轧机主传动交流化创造基础,但开始仍只限于在要求没有串列的精轧机严格的粗轧机,然后经过试验和多年后才用于精轧机。

　　交流调速及变频器实际应用中要注意的几个问题。变频装置主要分为交—直—交变频和交—交变频两大类,交—直—交变频又可分为电压型和电流型两大类,交—交变频多为电压型,也有少量使用电流型。变频控制方式分为电压型、电流型、脉冲宽度调制型等。其主回路的拓扑、控制策略都有多种方式可以选择,如功率器件有scr(晶闸管,thyristor)、gto(门极关断晶闸管,gateturn-offthyristor)、igbt(绝缘栅双极晶体管,insulated-gatebipolartransistor)、igct(集成门极换流晶闸管,integratedgateco毫米utatedthyristor,是一种新型半导体功率器件,在gto的基础发展起来的)等;主回路的拓扑结构可选择两电平、三电平、负载换相式scr电流型变频器等,控制策略可选择v/f控制、矢量控制、直接转矩控制、脉冲宽度调制(pwm)或脉冲幅度调制(pam)等;电压也有高压(3至6kv,主要是大容量的同步或异步电动机)、中压或抵压(如一般的小功率380v和轧钢辅传动的电动机)等。此外,变频调速还有变极调速,无级调速还有矢量控制方式、变压变频(vvvf)控制方式等,价格极为不同,如何选择是一大问题。表3示出了中国宝钢从日本引进的于1989年投产的1900毫米板坯连铸全交流方式。从表中可以看出,变频调速采用变极、vvvf和矢量变换控制三种方式,在调速要求不需无级的只须有限变速的采用变极控制方式,要求速度控制不严格的如辊道速度控制采用变压变频(vvvf)方式,要求速度控制严格的才采用矢量变换控制方式,这样目的是节约投资和简化维护,这种按工艺要求选择变频器的方法可作为为其他车间交流化作为准则,如烧结的全交流化,其配料的变频器采用vvvf方式,台车采用矢量变换控制方式。

　　对于变频器生产,国外电气公司都已产业化了,如德国西门子、法国阿尔斯通、瑞典abb、美国ge、意大利ansoldo、日本日立、日本三菱、日本安川等公司都生产各种容量、不同电压的通用变频器可供选用,选择时可适当参照其业绩及在类似或同样机组使用情况和经验与效果。变频所用电动机也需注意,一般1,000千瓦以下的电动机,采用异步电动机性能价格比较好,对于容量较大的可采用同步电动机或异步电动机。异步电动机一般采用线绕电机,而容量较小的电动机一般采用鼠笼电机。由于传动控制系统一般采用pwm变频器,故电机也须特殊设计,以满足pwm变频调速的要求(按不同机组情况,包括允许过载%、过载时间、工作制、绝缘等级、保护等级、额定电压等)。一般来说,还须考虑电源污染对电网造成的影响问题,特别对容量特大并使用交—交变频装置的场合,考虑装设无功动态补偿装置(svc)是要认真考虑的。

　　交流调速及变频器国产化与产业化。交流变频调速装置在钢铁工业占重要地位,无论从生产需要或经济效益,其重要性是不言而喻。但大多是引进,特别是大功率的轧钢主传动,从早期引进的宝钢2,050毫米热连轧r2、包钢1,150毫米初轧机、鞍钢1,150毫米初轧机到“十一五”建设的宝钢1,880毫米热连轧。

　　钢铁工业是材料工业,由于钢铁具有良好的物理和化学性能,故钢铁是现代工业中应用最广、发展最快的金属材料,是建筑、汽车、铁路、航运、电器、电力、食品等工业不可缺少的材料。