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【摘 要】介绍了破碎系统中910米高压长皮带机利用VFS高压软起动设备节能改造的过程，分析了VFS高压软起的工作原理和实施方案，总结改造后系统运行状况及节能效果。
【关键词】液力耦合器；400KW；6KV高压软启动器；工作原理；系统控制
0.引言
我公司二条5000T熟料生产线生产用石灰石是由矿山2台硾式破碎机破碎后，经一条910米皮带机（电机400KW，6KV）输送到石灰石堆棚，每天15000多吨的石灰石用量全部通过910米皮带输送，故910米皮带机运转状况直接影响成品石灰石储量问题。原910米皮带机启动方式为粘连式液偶软启动装置，该启动装置自生产线投产以来因液压系統问题及粘连式液偶内磨擦片问题多次发生故障，从而影响成品石灰石储量，且该装置每年维护费用高，润滑油渗漏问题一直没有好的解决办法，给岗位维护带来极大不便。
1.改造方案的确定
针对我公司石灰石输送设备状况，经公司技术人员研究并取得集团技术中心同意后决定对其进行改造。技术人员认为去掉粘连式液偶软启动装置实现电机软启动由两种改造方案：高压变频器和高压软启动。因我公司皮带机运行启动完后均在工频运行，若实行高压变频器启动，变频器需长期工作在工频，功率单元发热量大，设备维护费用高，且高压变频器费用高，故会造成改造投资大效果不理想问题。若采用高压软启动装置来实现电机软启动，电机启动完毕后达到旁路运行，有效解决了电器元件发热问题，维护费用低，投入成本少。根据以上考虑，我公司决定采用VFS高压有级变频软起动装置用作高压软起动控制方式，此控制方式在集团尚属首次采用。
2.改造的具体步骤
2.1深入了解VFS高压软起动装置系统特点
VFS（Variable Frequency Starter）高压有级变频软起动装置是应用先进的电力电子技术、电力拖动技术及数字微处理器技术，通过控制晶闸管来实现有级变频无级调压的功能，它可以输出12.5Hz、25Hz和50Hz三种频率，同时控制电机的压频比，来实现小起动电流，大起动力矩的良好的起动特性。同时可以实现电压斜坡起动、恒流起动、软停车、制动停车等多种起停控制方式，该技术是目前国际上新发展的最优良的电机起动技术。另外，具有模块化的光纤传送技术以及完善的保护技术，该装置在实际应用中，当电动机起动时，利用先进的可控硅移相调压技术，闭环调节输出到电机的电压和电流从而减小电机起动过程中由于过电流引起的电网波动和机械冲击，使电机平稳起动。其系统主要特点有以下几方面：
a.起动电流小，起动转矩大；通过引入变频控制机制，所以起动电流可以控制在额定电流的2倍左右，起动转矩可以达到额定转矩的80-90%。
b.起动方式灵活；可以根据现场负载情况和电网情况选择不同的起动频率组合，在不同的起动频率下实现电压斜坡起动和限流起动等多种起动方式。
c.电机起动控制灵活；可以实现正反两个方向起动，具有自由停车，软停车和制动停车等多种停车方式选择。
d.起动时间和起动转矩可调；可以根据现场要求任意调整起动时间和起动转矩。
e.可靠性高；检测手段完善：静态自检、运行中动态检测。
采用先进的晶闸管串联和先进的动态均压技术，使控制简单，调节方便，整机应用灵活，运行可靠。
强弱电间隔离完善，系统强弱电间采用光纤隔离，避免了强弱电间的相互干扰，增强了系统工作的可靠性。
f.性能指标高；采用双DSP控制系统及大规模门阵列CPLD线路实现控制高实时性的要求大大提高了晶闸管控制的实时性，达到了控制的快速性。
g.控制便捷；高压软起动装置设有就地控制及远程控制，电机起动电流在2～4倍范围内连续可调，保证电机启动电流在2.5倍电机额定电流以内满足此传送机电机起动要求，电机实现0-1/4转速，1/4转速-额定转速的起动过程。
h.功能齐全；完善的保护功能：包括短路、过流、限流、过压、欠压、过负载、缺相、三相电流不平衡保护、过热、CPU故障、通信故障、脉冲故障等各种故障状态报警，及时处理保护软起动器及电动机，同时启动报警系统在人机界面上给出详细的故障信息，利于操作人员维护处理。
具有旁路功能，在电动机起动完成或起动过程中发现故障，将切换到旁路状态，降低了整机的功耗，保证系统可靠运行。
采用数字控制方式，具有MODBUS，PROFIBUS和RS485等多种适合工业现场的通讯接口。
2.2控制柜安装调试
确定改造方案后，技术人员先拆除原粘连式液偶装置及其配套油站控制系统，将电机前移与减速机直接连接。控制柜按照《电气设备安装规范》施工就位后，将原敷设到电机的电缆改为高压软启动装置电源，从该装置重新敷设电缆到电机，实现供电电源改动。电源改动完成后将控制柜控制回路上电进行控制回路传动调试，模拟工况先现场后中控DCS启动，确保达到控制回路无问题后进行高压上电，设定软启参数工况启动电机带负荷试车、投运。
3.改造效果
此改造已在我公司2010年三月熟料线检修期间完成，改造后910米皮带启动电流由原来的5-6倍，降为现在的2.5倍，启动功率有原来的1000KW左右降为现在的350KW左右，达到了降低启动时对电机、减速机及长皮带冲击的效果，提高了电机、减速机及长皮带的使用寿命，从而保证设备安全连续运行；同时去掉粘连式液偶软启动装置既节约液压器件及润滑油高额的维护费用，又改善了岗位状况，降低了岗位劳动强度。
4.结束语
综上所述，现在的自动化电气控制程度在逐步的提高，根据生产中节能降耗的需要，原来的一些不安全和能耗高的电气控制方式的改造势在必行，淘汰落后控制，把先进的控制方式运用到生产过程中，可以达到保护设备，提高设备运转率，降低消耗，维护生产安全连续运行的目的。
【关键词】液力耦合器；400KW；6KV高压软启动器；工作原理；系统控制
0.引言
我公司二条5000T熟料生产线生产用石灰石是由矿山2台硾式破碎机破碎后，经一条910米皮带机（电机400KW，6KV）输送到石灰石堆棚，每天15000多吨的石灰石用量全部通过910米皮带输送，故910米皮带机运转状况直接影响成品石灰石储量问题。原910米皮带机启动方式为粘连式液偶软启动装置，该启动装置自生产线投产以来因液压系統问题及粘连式液偶内磨擦片问题多次发生故障，从而影响成品石灰石储量，且该装置每年维护费用高，润滑油渗漏问题一直没有好的解决办法，给岗位维护带来极大不便。
1.改造方案的确定
针对我公司石灰石输送设备状况，经公司技术人员研究并取得集团技术中心同意后决定对其进行改造。技术人员认为去掉粘连式液偶软启动装置实现电机软启动由两种改造方案：高压变频器和高压软启动。因我公司皮带机运行启动完后均在工频运行，若实行高压变频器启动，变频器需长期工作在工频，功率单元发热量大，设备维护费用高，且高压变频器费用高，故会造成改造投资大效果不理想问题。若采用高压软启动装置来实现电机软启动，电机启动完毕后达到旁路运行，有效解决了电器元件发热问题，维护费用低，投入成本少。根据以上考虑，我公司决定采用VFS高压有级变频软起动装置用作高压软起动控制方式，此控制方式在集团尚属首次采用。
2.改造的具体步骤
2.1深入了解VFS高压软起动装置系统特点
VFS（Variable Frequency Starter）高压有级变频软起动装置是应用先进的电力电子技术、电力拖动技术及数字微处理器技术，通过控制晶闸管来实现有级变频无级调压的功能，它可以输出12.5Hz、25Hz和50Hz三种频率，同时控制电机的压频比，来实现小起动电流，大起动力矩的良好的起动特性。同时可以实现电压斜坡起动、恒流起动、软停车、制动停车等多种起停控制方式，该技术是目前国际上新发展的最优良的电机起动技术。另外，具有模块化的光纤传送技术以及完善的保护技术，该装置在实际应用中，当电动机起动时，利用先进的可控硅移相调压技术，闭环调节输出到电机的电压和电流从而减小电机起动过程中由于过电流引起的电网波动和机械冲击，使电机平稳起动。其系统主要特点有以下几方面：
a.起动电流小，起动转矩大；通过引入变频控制机制，所以起动电流可以控制在额定电流的2倍左右，起动转矩可以达到额定转矩的80-90%。
b.起动方式灵活；可以根据现场负载情况和电网情况选择不同的起动频率组合，在不同的起动频率下实现电压斜坡起动和限流起动等多种起动方式。
c.电机起动控制灵活；可以实现正反两个方向起动，具有自由停车，软停车和制动停车等多种停车方式选择。
d.起动时间和起动转矩可调；可以根据现场要求任意调整起动时间和起动转矩。
e.可靠性高；检测手段完善：静态自检、运行中动态检测。
采用先进的晶闸管串联和先进的动态均压技术，使控制简单，调节方便，整机应用灵活，运行可靠。
强弱电间隔离完善，系统强弱电间采用光纤隔离，避免了强弱电间的相互干扰，增强了系统工作的可靠性。
f.性能指标高；采用双DSP控制系统及大规模门阵列CPLD线路实现控制高实时性的要求大大提高了晶闸管控制的实时性，达到了控制的快速性。
g.控制便捷；高压软起动装置设有就地控制及远程控制，电机起动电流在2～4倍范围内连续可调，保证电机启动电流在2.5倍电机额定电流以内满足此传送机电机起动要求，电机实现0-1/4转速，1/4转速-额定转速的起动过程。
h.功能齐全；完善的保护功能：包括短路、过流、限流、过压、欠压、过负载、缺相、三相电流不平衡保护、过热、CPU故障、通信故障、脉冲故障等各种故障状态报警，及时处理保护软起动器及电动机，同时启动报警系统在人机界面上给出详细的故障信息，利于操作人员维护处理。
具有旁路功能，在电动机起动完成或起动过程中发现故障，将切换到旁路状态，降低了整机的功耗，保证系统可靠运行。
采用数字控制方式，具有MODBUS，PROFIBUS和RS485等多种适合工业现场的通讯接口。
2.2控制柜安装调试
确定改造方案后，技术人员先拆除原粘连式液偶装置及其配套油站控制系统，将电机前移与减速机直接连接。控制柜按照《电气设备安装规范》施工就位后，将原敷设到电机的电缆改为高压软启动装置电源，从该装置重新敷设电缆到电机，实现供电电源改动。电源改动完成后将控制柜控制回路上电进行控制回路传动调试，模拟工况先现场后中控DCS启动，确保达到控制回路无问题后进行高压上电，设定软启参数工况启动电机带负荷试车、投运。
3.改造效果
此改造已在我公司2010年三月熟料线检修期间完成，改造后910米皮带启动电流由原来的5-6倍，降为现在的2.5倍，启动功率有原来的1000KW左右降为现在的350KW左右，达到了降低启动时对电机、减速机及长皮带冲击的效果，提高了电机、减速机及长皮带的使用寿命，从而保证设备安全连续运行；同时去掉粘连式液偶软启动装置既节约液压器件及润滑油高额的维护费用，又改善了岗位状况，降低了岗位劳动强度。
4.结束语
综上所述，现在的自动化电气控制程度在逐步的提高，根据生产中节能降耗的需要，原来的一些不安全和能耗高的电气控制方式的改造势在必行，淘汰落后控制，把先进的控制方式运用到生产过程中，可以达到保护设备，提高设备运转率，降低消耗，维护生产安全连续运行的目的。