ACS800变频器在曹妃甸煤炭码头带式输送机中的应用|唐山曹妃甸煤炭港务有限公司

　　摘要：文章主要介绍了AC800交流变频器在煤炭港口带式输送机中的应用方案，同时该设备的使用对提高港口装船效率和节能等方面有明显效果。 　　关键词：ACS800变频器；带式输送机；曹妃甸煤炭码头
　　中图分类号：TD632 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）04-0061-02
　　
　　一、工程概述
　　本工程在曹妃甸港区新建5个专业化煤炭装船外运泊位，泊位吨级和数量分别为：5万DWT泊位1个、7万DWT泊位2个、10万DWT泊位2个。码头的设计年运量为5000万吨。
　　本工程取装流程共15条皮带机，全部采用ACS800变频器进行驱动。皮带机驱动单元配置为双驱或四驱，共采用34套变频器。
　　二、变频系统配置及要求
　　（一）系统配置
　　变频调速系统包括10kV开关柜、三绕组变频变压器、690V变频器以及连接线缆。本系统采用三种型号变频器，分别为：ACS800-07-0610-7、ACS800-07-1060-7和ACS800-07-1160-7。
　　
　　（二）系统配置要求
　　1．变压器要求。变频器输入侧为一台三绕组变压器，联结组别为Dy11d0，次级绕组的Y接法和∆接法能够产生30°的相角差，可以将六脉波变频器中的五、七
　　次等主要谐波进行消除或减小，降低高次谐波的干扰。
　　变压器容量：
　　ACS800-07-0610-7 配用：1250kVa；
　　ACS800-07-1060-7 配用：1600kVa
　　ACS800-07-1160-7 配用：2000kVa
　　电压等级：10kv±10% / 2*0.69kV；
　　连接组别要求：Dy11d0；
　　绝缘水平要求：AC35/AC5；
　　接地屏要求：变压器一二次之间加接地屏防电磁干扰；
　　短路阻抗：6%；
　　过载能力：200%不小于10秒；
　　过激磁能力：不小于110%；
　　变比偏差：两副边绕组在额定负载下输出的电压偏差≤1%UN；
　　阻抗偏差：两副边绕组的短路阻抗压降偏差≤3%；
　　绝缘等级：H级（干式）。
　　2．变频电机要求。
　　冷却方式：风冷；
　　绝缘等级：F级；
　　温升等级：B级；
　　轴承：非驱动端绝缘轴承；
　　工作制：S1；
　　电机轴机械强度：能承受不小于2倍转矩；
　　电机转子：采用铜转子可适应频繁的转矩过载。
　　3．功率电缆及电缆距离。
　　功率电缆选型：要求采用耐压等级不低于1000V的电缆，电缆载流量选择可根据实际负荷情况选择；本工程电缆耐压等级为1.8/3kV.
　　变频器到电机的距离：
　　ACS800-07-0610-7型号变频器的允许最大电缆距离为300米。
　　ACS800-07-1060-7和ACS800-07-1160-7型号变频器允许最大电缆连接距离为500米。
　　三、变频驱动装置的控制应用描述
　　（一）主从控制
　　本系统取装线皮带机均为多电机驱动，对于同一条皮带机的多台电机，采用主从驱动控制方式，设置其中一台变频为主机，其余变频为从机，外部控制信号只与主机连接，主机通过一个光纤通讯模块（RDCO-02C）控制从机。主机是典型的速度控制，从机跟随主机的转矩或速度给定，从而实现主从同步，进而保证负载的均匀分配。
　　（二）主从机故障连锁接线
　　为保证从机出现任何故障主机都会停止运行的可靠性，单独使用一根电缆将从机故障信息传送给主机。通过参数30.18 COMM FAULT FUNC和参数30.19 MAIN REF DS T-OUT可以监控主/从连接。其中参数30.18定义了当检测到主/从连接故障时，对故障采取的处理（NO/FAULT/WARNING）。参数30.19用于设置从监测故障到故障处理（参数30.18）所用的时间。
　　（三）与PLC控制系统连接线
　　根据工艺要求，皮带机设有就地操作和远程操作两种方式。皮带机设机侧操作箱，通过操作箱上选择开关选择就地操作和远程操作。机侧操作箱上设置速度选择开关，在就地操作时，可选择全速、半速、验带速度（0.1倍全速）运行，速度给定通过RDCU-02（主控板）DI3和DI4端子实现；在远程操作时，通过通讯方式接收外部系统PLC发出的速度给定，变频器DI给定信号权限高于通讯方式。通讯给定与DI给定控制通过RDCU-02C（主控板）上的DI5端子实现切换。
　　
　　（四）与控制系统通讯
　　ACS800变频器可根据需要配置各种通讯适配器，通过选择不同的适配器，变频器可以与多家产品的上位系统或PLC通讯。本工程PLC选用美国AB公司L63系列产品，变频器相应选择了DEVICENET通讯适配器，型号为RDNA-01。通过通讯方式，中控室上位画面上可以实时看到电机的电压、电流、转速、功率等参数。
　　ACS800变频器通过将参数98.02设置为FIELDBUS来启动，激活模块设置参数组51；98.07将定义进行通讯的协议，通常为ABB DRIVES。在参数组51中的参数设置完成之后，必须检查传动单元的控制参数组设置，必要时做出相应调整。
　　四、散热问题
　　ACS800变频器运行的工作环境是-15℃～+50℃之间。变频器散热问题如果处理不好，会影响到变频器的使用，甚至造成变频器的损坏。本工程选用大型工业级空调作为变频器室散热的重要手段。
　　
　　变频器投入运行后，还要求现场维护人员进行定期保养维护,这样才能使变频器的散热系统正常工作，使变频器的工作环境在允许范围之内，进而保证变频器安全可靠的运行。
　　五、内部元件更换
　　本工程选用的ACS800-07-0610-7、ACS800-07-1060-7、ACS800-07-1160-7三种型号变频器，其中ACS800-07-0610-7为单模块结构的变频器，ACS800-07-1060-7、ACS800-07-1160-7为整流模块与逆变模块分体且模块均为可抽出式的手车结构。
　　1．ACS800-07-0610-7采用整流-逆变一体化结构的模块结构，为方便维修和模块更换本项目配置了ACS800-07-0610-7内置模块的专用小车，维修人员可通过拆除模块底部与母排连接的固定螺栓后，该模块是安装在一个滑轨上，维修人员可直接将模块拖出，将模块安放在专用小车上（小车高度可根据现场情况调节），维修人员可通过小车来转运和维修该功率模块，如下图所示：
　　
　　2．ACS800-07-1060-7、ACS800-07-1160-7采用抽出式结构的变频装置，都是手车结构设计，因此对于同型号变频器的整流和逆变的功率模块的手车可以直接互换，模块互换后无需调整任何参数，设备重新上电后即可投入运行。
　　六、结语
　　根据变频特性，取装线输送机可以灵活地重启重停，因此，装船机移舱作业时可增加流程重起重停模式，不必考虑电机起动时间间隔的问题，减少输送机空载运行时间，提高装船效率，同时还起到了节能的效果，得到了用户的认可，变频器在港口带式输送机系统中将会得到越来越广泛的应用。
　　
　　（责任编辑：赵秀娟）

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