英威腾GD5000高压变频器在山东某新材料公司高效涡流磨机上的应用

    摘 要：本文结合我司GD5000高压变频器在山东某新材料股份有限公司高效涡流磨机上的实际应用情况，分析了其使用效果。运行结果表明，使用高压变频器驱动涡流磨机，实现电机软起动，设备和系统的安全可靠性得到了显著的提高。

    1.引言

    涡流磨机是利用底部回转盘高速运转产生的离心力使磨料在固定槽作用下产生强力摩擦，形成螺旋式涡流运动，使磨料产生高速回转摩擦和螺旋翻转，在短时间除毛刺或抛光，达到理想的加工效果。传统驱动方案常使用电机+液力耦合器或者电机+水阻的方式进行软起和调速，由于液耦和水阻本身故障点多，维护困难，还伴有大量的能量浪费，同时启动力矩小，对于研磨机这样的重载设备来说容易造成电机堵转，系统稳定性差。因此使用高压变频器对重载设备进行工艺改善具有十分重要的意义。

    2.项目概述

    山东某新材料股份有限公司始建于2003年，是我国纤维素醚及碳水化合物重点生产研发基地，也是全国唯一一家既生产离子型又生产非离子型纤维素的企业，公司目前拥有9条现代化生产线，主导产品有羟丙基甲基纤维素、聚阴离子纤维素等产品。

    2014年，该企业新建的某条玻璃纤维生产线上的一台用来研磨原料的涡流磨机需要选择驱动方案，经过我司技术人员实地现场考察分析以及我司多年行业应用经验，迅速为其制定了一套变频解决方案。该公司经多方考察和权衡，最终选择了我司GD5000高压变频器进行项目建设。

    3.工艺描述

    该企业生产玻璃纤维采用的是一次成型-池窑拉丝法，该工艺过程比较简单，其工艺流程图如下所示：

    池窑拉丝法是把叶腊石等均化后的原料研磨成粉，然后在窑炉高温环境下熔制成玻璃溶液，排除气泡后经通路运送至多孔漏板，高速拉制成玻纤原丝。

    4.系统方案

    变频系统配置如下表所示：

    现场涡流磨机采用一拖一变频控制方案。高压变频器接于电压为10 KV的主动力电源系统，用于电动机的变频调速。为了增加运行安全性，变频器另加一套旁路系统，设计方案如下：

    高效涡流磨机系统主要由用户高压开关柜，GD5000高压变频器，驱动电机，磨机，等设备组成，变频状态下，旁路柜刀闸状态是QS1，QS2闭合，QS3断开，当变频器出现故障或者检修时，断开QS1，QS2，闭合QS3磨机工频运行，旁路柜完全遵循柜体“五防”设计要求，保证系统安全稳定运行。

    5.GD5000应用特点

    ·低频大转矩

    GD5000系列高压变频器采用目前最为先进的矢量控制算法以及转矩补偿技术，在低频状态（1Hz）下使电机转矩高达150%~200%Te，非常适合研磨机这样的重载设备。

    ·输入输出“完美无谐波”

    GD5000系列高压变频器设计时遵循了最严格的电压、电流谐波畸变标准IEEE 519 1992，输入侧通过移相变压器进行多脉冲整流(10kV为48脉冲)，网侧电流谐波小，其THD≤2%；输出采用了多重化PWM技术，输出为近乎完美的正弦波，无需加装输出滤波器，电机转矩脉动小，输出dV/dt和共模电压小，对电动机无应力损害，其输出电流THD≤2%。

    ·高功率因素与高效率

    GD5000高压变频器在满载时，系统在没有使用任何外部功率因素补偿装置的情况下，功率因素≥0.97；整机效率≥0.96，对于新建项目可减小前级变压器的容量，节省成本。

    ·LVRT低电压穿越技术

    GD5000系列高压变频调速系统具有AVR(电压自动调节)功能，在母线电压频繁波动的场合，系统输出稳定。电网电压在-15% ~ +10%之间波动，系统仍能满载输出；电网电压在-50% ~-15%之间波动，系统不停机，降额运行。系统运行过程中，在设置的时间内(0~5s可设置)掉电，系统不停机，而且电网恢复正常后能自行启动，避免了系统电源瞬间掉电时因停机造成的影响。

    ·全频段转速追踪

    GD5000系列高压变频调速系统在无速度传感器的情况下能精准追踪电机当前的转速与方向，可轻松实现飞车启动。

    ·强大的过载能力

    GD5000系列高压变频器在选择器件时留有充足的裕量，在120%额定电流的情况下可持续运行2分钟，150%额定电流持续5s，200%额定电流则立即保护。

    ·支持远程/就地操作

    GD5000系列高压变频器支持两种操作方式：就地和远程。就地状态下，可通过控制面板上的触摸屏对变频器进行操作；远程状态下，可通过用户多功能端子或者现场总线对变频器进行设置和监控。

    ·完善的保护功能

    GD5000系列高压变频器具有完善的保护功能。部分保护功能如下：接地保护，短路保护，过载保护，过流保护，过压保护，欠压保护，过热保护，缺相保护，光纤故障保护等。发生故障时，系统会发出声光警报，人机界面会显示故障类型以及确切的位置，同时变频器会根据用户的设置进行保护动作，如当发生重故障时，系统停机并联跳输入侧高压开关。

    6.结束语

    该高效涡流磨机使用变频驱动方案后，电机真正实现软启动，冲击电流小，转矩大，启动平滑，完全避免了前级断路器产生“跳闸”的错误动作，而且整个系统容易维护，周期缩短，减少了运行成本，同时大幅降低现场工作人员的劳动强度。截至目前为止，我司产品现场运行稳定，故障率低，再加上快速及时的售后服务，获得了该客户的一致好评。

    7.参考文献

    [1] 《GD5000变频器产品说明书》深圳市英威腾电气股份有限公司<