變頻器在冶金工業中的應用與維護分析

【摘 要】變頻器對于冶金工業發展有著重要作用與意義，可有效促進冶金生產效率與質量不斷提升，并為冶金工業穩定發展提供有力支持。文章主要針對變頻器在冶金工業中的應用與維護進行分析，結合變頻器與變頻技術原理，從冶金工業中變頻器的運用、變頻器的維護方面進行深入研究與探索，更好的促進冶金工業快速發展與完善。

【關鍵詞】變頻器；冶金工業；應用與維護

在社會經濟發展作用下，冶金行業快速發展，能源價格也逐漸提升。其中冶金企業大功率電力系統中對于變頻器已經有了廣泛的使用。同時受到變頻調節優勢影響，也使得冶金行業人員對于使用變頻器已經形成了認可與共識，這為變頻器的全面使用創建了良好條件。在客觀因素影響下，我國冶金工業控制能力相對較弱，對于變頻調節技術的運用也有著較大創新空間。需要行業技術人員，利用科學方法分析冶金工業中變頻器的應用與維護，確保冶金行業快速發展。

一、變頻器與變頻技術原理

所謂變頻技術主要就是運用電力半導體元件具有的通斷功能確保工頻電源逐漸轉變為其他頻率的控制技術，經常使用交流-直流-交流方法，也就是利用整流橋整流，將三相220V（380V）/50Hz交流電源轉變為脈沖式直流電，利用電解電容濾波轉變為平滑直流電，這時控制板針對ICBT、IPM以及模板進行科學控制，進而使得平滑直流電轉變為三相頻率可以轉變的交流電。

變頻器主要為變頻技術的基礎與依托，其利用轉變供電頻率確保電動機運行速率可自行控制[1]。通常情況下，變頻器電力可分為控制單元、逆變單元、整流單元、中間直流單元等。其中整流單元屬于三相橋模式的不可控整流設備，確保交流電快速轉變為平順的直流電；中間直流單元具有緩沖無功功率、直流電能存儲以及濾波等作用，可對整流后形成的直流電實施平滑濾波處理；逆變單元擁有IGBT三相橋式逆變設備，輸出PWM波形，主要將直流電利用逆變方法轉變為交流電；控制單元對于變頻器電路有著較強的控制能力。結合冶金工業生產電壓可將變頻器劃分為高壓變頻器與低壓變頻器，結合其使用需求可將其分為通用型變頻器、專用高性能變頻器、三相變頻器與單相變頻器。另外結合直流電源特征還可將變頻器分為電流變頻器與電壓變頻器。

二、冶金工業中變頻器的運用

在冶金企業實際生產期間，煉鋼除塵風機、高爐除塵風機、鍋爐給水泵、冷軋氫氣加壓設備等主要利用交流異步電動機實現良好運行，其中何種設備調速范圍都相對較大，對于環境保護、冶金技術等也有著直接影響[2]。在傳統冶金企業中，風機與水泵等主要設備缺少調速控制結構，通常直接運用工頻進行供電，運用風門與閥門對風量、水量等進行調控，這在造成能源浪費的同時，也阻礙了冶金生產效率的提升。若結合現代科學技術，針對風機與鍋爐使用高壓變頻器進行變頻調速處理，可從基礎上防止電力資源浪費現象的出現。

冶金企業在生產加工過程中，堆取料機、裝卸車、副槍以及大規模行車設施有著較為重要的作用與地位，同時這些機械設備都有著較強的位能性負載特征，需要啟動轉矩相對較大，過載能力較強[3]。而傳統設備主要使用直流調速方法，雖然這一技術較為成熟，但實際使用期間具有維護工作強度極高。在現代技術快速發展作用下，設備中的直流調速系統已經全面更換為變頻器，而在冶金企業中的冷軋設備與熱軋設備中，通過高壓變頻器進行調速也有了極為廣泛的應用。

進行高爐煉鐵運行期間，出鐵過程不具有連續性，而有著極強周期性，針對除塵分風機使用高壓變頻器進行變頻調速工作，可較好滿足節能環保需求。煉制鋼鐵時，出鐵期間經常會產生大量煙塵，這時除塵風機具有較強運行效率，其中可將變頻器設定值控制在45Hz上下，當不出鐵時應降低除塵風機運行效率，這時其設定值可保持在20Hz上下。這在有效提高除塵效率的同時，也可滿足節能環保需求。煉鋼電爐運行期間，除塵風機同樣需要結合煙塵形成量確保實際風量符合相關需求。

當除塵風機運行效率較大時，會使得鍋爐內部出現熱量損傷現象，若除塵風機運行效率較小時，會導致爐內溫度不斷提升，嚴重時還會對設備造成損壞，而其除塵效率也相對較小。例如：冶金企業轉爐通過液壓耦合器進行調速期間，通過長時間運行后，低速約為每分鐘1200r，這屬于高速水平，同時還經常出現失速以及轉爐口出現煙塵現象。這時使用變頻器在結合實際需求科學調頻時防止資源出現浪費現象，還可為設備氣道良好運行提供有力保護。

三、變頻器的維護

（一）IGBT過流故障

當變頻器出現IGBT過流現象時會導致損壞與鎖定等問題的出現。通常情況下，引發IGBT過流的主要因素主要為：功率單元中IGBT出現擊穿現象、檢測電路受到干擾、驅動檢測電路出現損傷等[4]。想要促進變頻器運行穩定性不斷提升，需要根據實際需求制定科學的應對方案防止IGBT過流現象的出現。其中維修人員需要結合解控系統數據信息及時發現相應版塊，并掌握功率單元中直流母線的負極與正極情況，使用萬用表實施科學檢測，以此明確是否存在故障。

（二）電磁感應干擾故障

當冶金企業運用變頻器過程中，若變頻器運行附近具有干擾因素，會利用電源線、輻射等對變頻器內部結構造成損傷，進而出現變頻器控制回路出現問題，這時需要有效降低變頻器附近干擾因素。減低變頻器附近干擾因素主要方法為：針對變頻器控制回路空控制圈與接觸器安裝相應的防沖擊設置，最大程度上減低配線與控制回路之間的距離，還可將主電路與控制電路進行隔離處理，并在變頻器輸出端口添加無線電噪音過濾設備，進而防止高次諧波造成的威脅與影響。

（三）控制通道故障

所謂控制通道故障也就是PWM板與功率單元板中光纖數據傳輸故障。其主要體現為光纖頭出現脫落現象、光纖折斷、控制板受到損傷等。若發生控制通道問題時，需要維修人員了解功率單元與控制器哪個出現問題[5]。運用控制器光纖板上功率單元相對應的管線與故障光纖進行替換，若控制界面中故障位置沒有發生改變，則證明光纖板出現問題，若控制界面中故障位置發生改變時，就證明功率單元出現問題。

（四）冷卻設備故障

散熱片與冷卻風扇共同組成了變頻器冷卻系統。其中在各種因素影響下，冷卻風扇運行周期較短，若超過運行周期時，就會出現振動與噪音現象，致使變頻器IPM溫度不斷提升并出現跳閘問題。想要促進風扇運行周期快速提升，需要在變頻器實際運行期間運用分風扇，不可在開啟電源時就使用風扇。

結束語

綜上所述，在冶金工業實際生產期間，科學運用變頻器在提高行業生產效率的基礎上，還可有效控制能源消耗量。但在客觀因素影響下，使用變頻器時經常會出現相應問題，需要相關工作人員針對冷卻設備故障、控制通道故障以及IGBT過流故障等進行關注與重視，進而確保變頻器運行效率具有較強穩定性與高效性。

參考文獻：

[1]李方園.冶金工業的變頻器應用與維護（六）變頻器在金屬拉絲中的應用[J].自動化博覽，2011，28（04）：46-48.

[2]李方園.冶金工業的變頻器應用與維護（五）變頻器在軋機中的應用[J].自動化博覽，2011，28（03）：48-50.

[3]李方園.冶金工業的變頻器應用與維護（四）變頻器在轉爐系統中的應用[J].自動化博覽，2011，28（02）：36-38.

[4]李方園.冶金工業的變頻器應用與維護（三）變頻器在高爐系統中的應用[J].自動化博覽，2011，27（01）：48-50.

[5]李方園.變頻器在冶金工業中的應用與維護第六講變頻器在金屬拉絲中的應用[J].變頻器世界，2010（12）：123-125+113.

作者簡介：

何楊帆（1991.09），男 漢族 安徽巢湖人，本科，助理工程師，從事冶金電氣；畢業院校：安徽工業大學

（作者單位：韶關鋼鐵）