轧钢工程变频电机的调试技术与诊断

摘要 近年来，笼型异步电动机的起动和调速时主要采用变频的方法。变频器对电源具有变频作用，其灵活性很强，人们可以自己设定和调节输出电压和频率之间的关系，目前在生产和生活中广泛应用。但是随着社会经济和科技的发展，轧钢行业自动化程度也日益增高，变频器、变频电机有逐步取代直流调速的趋势。本文主要探讨轧钢工程变频电机的调试技术及诊断。

关键词 轧钢工程；变频电机；调试技术；诊断

中图分类号TM40 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）77-0180-02

集成作为解决复杂问题、构造有机整体的有效方法，目的是消除企业信息孤岛，构建企业的统一集成环境，将分布、异构和异类的数据源融合为一个整体，向用户提供透明与一致的信息访问和交互机制。目前已有若干技术和框架都是关于企业信息资源的集成的，如基于WebServices、面向服务体系架构（ServiceOrientedArchitecture，SOA）、元搜索技术等；新的企业信息资源集成技术也不断出现，例如：本体技术与Mashup技术等，然而在实践中这些技术的应用仍存在缺乏统一的规划与标准、未能从根本上解决语义异构、技术驱动不足等问题。为了克服企业信息资源集成过程存在的问题，本文提出了一种基于关联数据的企业信息资源集成框架，并依据该框架，对企业信息资源集成进行实证研究[1]。

1变频电机的工作原理

电机在拖动负载的过程中，当运转正常时，电机的转矩与负载转矩相等，平衡在一个稳定的工作点上。交流电动机的转速公式[2]：

其中，n为转速，f为电源频率，p为极对数，s为转差率。

选择变频器的目的，就是期望电机在变频调速的过程也能稳定的运行。因此，进行变频器的选择前，首先应确切了解清楚电机带动的是什么性质的负载，即根据负载特性来选择相匹配的变频器和电机。对于恒转矩的负载，电机转速变化时，转矩恒定，而功率与转速成线性比例变化。一般输送带、起重机、机床进给、挤压机和压缩机属于这类。对于这一类型的负载，在选择变频器和电机时，应该注意两点；首先，电机不应在工频转速以上运行，因为电机实际转速超过工频转速时，电机电源电压维持额定电压不变，由于转速增加，即频率厂增加，则U/f减小，即转矩减小，不能满足负载恒转矩的要求。其次，转速不宜过低。当转速过低时，为了保持恒转矩，要进行电压补偿；同时，因为高次谐波引起的损耗增大，导致电机的效率与功率因数降低，电机温升增加。为防止电机温升增加，可适当加大变频器和电机的容量或采用具有强迫冷却风扇的变频器和专用电机。对于恒功率的负载，电机转速变化时，即转速增大，负载转矩减少，而功率保持恒定。变频器控制如下图所示：

2变频器的控制特性与选用

2.1变频器控制特性分类

在电机功率大于几百千瓦以上时，电机的供电电压一般在3kV～10kV之间，称为中、高压电机，在供热、给水的大型系统中，水泵、风机的电机常常为中、高电机。这时的变频调速变频器可有两种选择：一是选用中高压的变频器；一是选用低压变频器，即供电电压为380V交流电。

在大多企业中，关于企业信息资源，基本上是无法统一建设和管理。在企业的每个部门均建立各自独立的信息管理系统，当然也有个别企业是建立统一的信息管理系统，但是即使是统一的信息管理系统，各部门都有不同的权限，浏览范围和内容都不一样，他们获取信息的渠道和内容都是相对狭窄的。同时，每个部门在更新信息管理系统的时候都是各自采集对应部门的信息，在管理和到部门系统板块，或者使用各自对应的信息管理系统帐号登录，使用各自的权限信息。这种方式，在一定程度上保护了部门的隐私权和利益，但是在用户需求、技术结构、资源特点等方面来看，就存在一些问题了，例如：协调、规划不统一，效益短，从而导致相同的信息资源在不同机构的重复建设，信息资源描述的一致性、合理性、有序性和受控性难以保证。

变频器运行的周围温度容许在0℃～40℃或10℃～50℃的范围内，环境相对湿度以40%～90%为宜，过高，将导致的金属表面锈蚀或电气绝缘性能的下降。变频器安装柜或放置变频器调速装置的电气室，在变频器运行过程中，由于变频器和配套设备的耗损产热，其环境温度将提高。变频器的耗损约占输入功率的4%（即变频器的效率约为96%），且变频器的容量愈大，耗损比例愈小，即效率愈高。若周围环境温度的温升超过允许值，应采取加大配电柜的外型尺寸或增强周围环境的通风排热措施。若周围环境相对湿度超标，可在配电柜内或电气室内增设对流加热器，以降低相对湿度。

3变频电机的调试

3.1变频系统的电源及通讯

接地回路应按电气设备技术标准所规定的方式施工，一般变频器使用说明书都要具体说明。当变频器设置在配电柜中时，接地回路应与配电柜的接地端子或接地母线连接。应特别强调的是，不管何种情况，变频器接地回路必须直接与接地电极或接地母线连接，而不得经过其他装置的接地端子或接地母线。接地电缆必须用直径1.6mm以上的软铜线。

控制回路的控制信号属于微弱的电压、电流信号，控制回路易受外界强电场或高频杂散电磁波的干扰，也容易受主回路的高次谐波场的辐射和电源侧波动的影响，因此，控制回路的电缆选择更有其特殊性：控制回路电缆不能与主回路电缆接触连接；控制回路电缆必须与主回路电缆分离铺设，相隔距离按电器设备技术标准执行；控制回路电缆建议使用截面积为1.25mm2或2mm2的电缆。

如果铺设距离短，线路压降在容许值以内，使用0.75mm2的电缆较为经济；控制回路应采用屏蔽电缆；长距离的弱电压、弱电流（1V～5V，4mA～20mA）回路，应采用绞合电缆线；控制回路的电缆铺设应尽可能短，与频率表接线端子连接的电缆长度不宜大于200m；弱电压、电流回路有一单独的接地线，该接地线不得作：为信号线使用。

3.2变频电机的调试

3.2.1通电前检查

安装场所，使用环境是否符合要求，如不符合要求，须采取措施，达到规定的标准。检查主回路、控制回路的接线是否正确，端子连接是否有松动，主回路、控制回路的电缆选择是否规范，分离距离、屏蔽措施是否符合规定，接地是否按照要求进行，以上内容经检查，必须合格无误，用500V兆欧表，检查全部外部端子与接地端子之间的绝缘阻抗值必须大于10MΩ。测试主回路电源电压必须在容许电源电压的范围之内。

3.2.2通电和设定

此时不带负载：首先确定加减速时间的设定，当变频器和负载的转动惯量和转矩已知时，可按公式计算；否则，按经验设定时间长一些。将转速设定器调整为0，接通主回路电源，此时变频器电源确认灯（POWER）点亮。

如无异常，调整转速设定器，使其数值慢慢由小到大，直至最高转速即最大频率。这时调整频率电位器，使频率指令信号电压为DC5V时，频率表所指示的数值正好为最高频率。完成上述操作步骤后，无异常现象发生，方可连接电机运行。

电机及其拖动的运转机械即为负载。首先确认电机、运转机械处于正常状态。将变频器输出频率调至很低，如3Hz（不同厂家的变频器，最低频率不同）。接通主回路电源，按下电机正转开关，检查电机是否处于正转状态。

如果反转，关断主回路电源，重新调整电机电源的相序。确认电机正转无误，再进行下一步调试。将输出频率由低向高调整，电机转速逐渐增大，直至最高转速。

在加速过程中，密切观察电机和运转机械是否有共振等现象+如无异常，再做减速试验。频率从最高值逐渐调至最低值，直至电机自由停车。在减速过程中，电机和运转机械应无非正常情况发生。

在进行加减速试运行中，如过载、过流指示灯发亮，说明调试前给定的加减速时间设定值偏小，应重新给定。加减速时间的设定，必须在电机停止运行时进行。变频器在带负载的工况下运行，检查负载的有关运行参数是否符合设计要求，如确认无误，则调试完成。

对于变频器调速装置，除变频器以外，还有调节器和被拖动机械的起、停开关等设备。其变频器的安装、调试运行基本同上，只是增加了被调参数（为压力、温度、流量、液位等）与控制回路中的电压回路信号（1V～5V）或电流回路信号（4mA～50mA）之间的调整。

4轧钢工程变频电机的应用效果

操作简便：

当轧钢工程负荷增大时，燃料量增加，送风量增加，此时炉膛实际负压减少，调节器指令变频器增频增速，加大引风机风量，保证炉膛维持给定负压。负荷减少，反之亦然。风机的工作特性与水泵类似，风压与频率、转速的平方成正比，功率与频率、转速的立方成正比。

在轧钢工程变频调速的过程中，由于避免了风门的节流损失，节电显著，同时，因实现了自动调节，改善了燃烧过程，提高了锅炉效率，深受用户欢迎。由于送风量的调节比较复杂，有的用户采用人工方法进行变频器的频率设定工作，当然不如自动调节理想，但也能起到满意的效果。

用户、应用程序在统一入口获取关联数据浏览以及SPARQL检索等应用（注意：这些应用均是建立在关联数据技术上的）。其中在SPARQL查询时，是SPARQL数据访问语言通过集成检索不同类型RDF资源，进一步实现有效的语义网络检索。而在关联数据浏览时，主要是通过在关联数据之前进行自动化索引检索，这点在一定程度上也反映着用户能力（例如：发现、利用潜在信息资源的能力等）的不断提高。

用户登录集成系统后，在系统创建的语义关联下，可以在浏览中获取需要的信息资源，该系统浏览途径广，内容丰富。同时节能、节电潜力很大，经济实用，目前已被市场广泛接纳并使用。

参考文献

[1]徐建俊.电机与电气控制[M].北京：清华大学出版社，2004：139.

[2]靳利科，朱世刚，赵聪敏.造纸行业中变频器的干扰及其抑制[J].中华纸业，2008，29（16）：56-59.

[3]汤蕴璆，史乃，沈文豹.电机理论与进行（上册）[M].北京：水利电力出版社，2009.

[4]陈世坤.电机设计[M].北京：机械工业出版社，2010.

[5]张宝玉，张毅，曹丽.自动检测技术及控制系统[M].北京：化学工业出版社，2011.