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【摘 要】本文分析了邯钢连铸连轧喷淋冷却水水泵电机变频器的运行状况，针对存在的问题提出改造方案和改进措施，将原型号为6ES7135变频升级为G150变频器，解决了运行中存在的隐患和频繁出现的故障。介绍了变频器改造后的效果和解决问题的过程。通过本次改造工作，增长了我们变频器在水系统中应用的经验。
【关键词】变频器;水泵电机;改进效果
1、概述
邯钢连铸连轧水泵站C04泵组，是供连铸喷淋冷却用水。泵组为变频器电机，有中压变频器来进行启停电机和水量的调节，变频器在整条生产线中起到关键作用。变频器使用的为6ES7135老型号。从投产到现在，经过十多年的长期运行。由于现场环境较差、不间断运行时间长，使变频器老化严重，近几年故障频发，经常影响到泵组的正常供水，从而影响生产。过去两年变频器故障发生率超过了以往故障总和。另加上轧钢系统的升级，对供水要求的提高，老型号变频已经不能维持正常的生产用水。外送水量的多少主要通过高低压大回流阀门来调节，致使出现了自动调节跟不上用户使用水量变化的问题，难以实现自动平滑调节。经过多次研究和讨论，和咨询多个专业技术人员，我们决定对变频器进行更新换代改造。
2、提出改造方案
2.1、变频器的选型
结合现场实际情况，根据获得的各种参数和数据，与技术人员进行多次论证，我们决定采用SINAMICS G150 变频器来代替原变频器。G150变频器强调结构紧凑，配备了变频器必须的主要功能器件，是将 SINAMICS G130 变频装置和需要的输入侧和电机侧组件集成到专门设计的机柜中，组成一个完整的单机应用变频传动系统。主要是针对恒转矩负载、平方转矩负载、高性能要求但无需再生反馈的传动应用开发的一款单机应用的变频调速柜。它的配置和调试工作非常轻松、简便。控制单元、功率单元和其他部件之间的通讯经过DRIVE-CLIQ进行。通过DRIVE-CLIQ电缆连接，快速集成为一个完整的变频系统。该变频器具有成本低、保护功能齐全、调试方便、参数设置简易、全中文的人机界面;硬件延时时间段，可以高速处理数字量输入和输出时间等优点。此变频器对接口要求比较低，实现了现场和控制层面的高度透明管理，可视化程度较高。控制器、传动系统到控制系统具有很高的兼容性。降低了设备自动化改造的复杂性，使得此次升级改造从初始规划到设备运行，用了不到三天时间。
表1 水泵参数
设备型号 D450-60/84×4 流量 450m3/h
扬程 233.5m 额定功率 500KW
表2 配套电机参数
设备型号 YB560-2 额定功率 500 kW
额定电压 690 V 额定电流 493.2A
功率因数 0.8 额定转速 2900 r/min
2.2、变频器的改造方案
对老变频器进行升级改造，采用新G150变频。由于新变频器与老变频控制程序不同，从后台机对变频器控制程序进行修改，优化其中不必要的步骤，单独建立新的单元进行DCS控制，再联接到主控制系统。保留了原设备外部接线方式，DI/DO点应对原系统内部已定义点，修改变频器在线控制、监视、检测、诊断等功能及相应的软件程序。并且使用在CU320上增加TM31终端模块和TB30端子板来进行数字量和模拟量I＼O扩展，TM31状态通过状态指示灯显示。采用附加通讯板卡的方式来实现PROFINET和CAN协议通讯，这样能更方便地集成到自动化系统中去，通过全集成自动化的连续诊断功能提高设备的使用效率。其控制方式不仅有转速和电流控制功能的高性能矢量控制，还有变频装置保护和电机保护功能。
2.3、改造中改进的问题
在保留原变频器的保护功能上，增加了部分关键保护。例如设定了P2047功能，是监控通过PROFIBUS获得的过程数据的附加监控时间，可以克服短暂的总线故障。从而增加变频器与PLC通讯的稳定性和可靠性。
根据变频器的需要和PLC的要求，改变原变频器通讯电缆的通讯速率，保障其通讯传输不受干扰波动。优化了变频器和通讯电缆的接地系统，做好设备的屏蔽，在进线和出线处都增加了线路屏蔽，主要模块上还有屏蔽层连接板，用来减小24V电缆的电位差。在电缆尾端和装置上增装线路电抗器与滤波器，从直流屏取一路控制直流電源来单独供电，优化了变频器内部供电的稳定性，增大变频设备内阻抗，从而来降低外部因素给变频器运行带来的干扰。
在变频器柜内电缆连线，使用母排连接，保障供电稳定性。进出电缆和柜体接地严格按照接地标准来制作，每一面柜体与地排用专用接地线进行连接实现单体接地，接地电阻严格控制在标准值内，保障了设备的安全稳定性。
根据电机的参数和实际测量值，完善了变频器的使用参数。根据工艺需求，降低了阀门与管道压力的限定值，即变频器与阀门连锁信号值。减小变频器启动时间，从而避免因变频器故障时，因启动备用机时间长，而导致生产停顿。
因环境比较恶劣，将原变频器冷却方式由风机风道散热，改为外部制冷。拆除了风道，增加了制冷设备。确保设备散热良好。
3、改造后的效果
改造后，变频器操作简单明了，调取修改参数方便，能更好得对其进行维护。其丰富的性能，高效的使用率，提高了集成的安全性，对用户实现更加灵活地控制，实现自动化。SINAMICS变频器的高性能、高度灵活和模块化、集成模块的安全功能、更高的使用效率等特点在此得到了充分的体现。
目前设备运行安全稳定，大大降低了故障率和故障恢复时间。按照每年减少一次故障来，因C04变频器造成连铸连轧工艺停焦后需两小时恢复情况看，减少一次故障能较少50万元损失。
从改进效果来开，既保留了了水泵电机的保护功能，包括过电压、过电流、欠电压、缺相、短路、变频器过载和过热、电机过载等保护功能，并保持电机的原有保护定值不变;又增加了一些特别保护，如变频器通讯中断、PLC控制总线丢失等保护。总体来看，完善并充分利用了变频器的保护功能。变频器实现了闭环控制，更加理想地进行水量的自动调节。变频器会适应现场生产工艺，并在优化现场工艺的基础上而节能。
参考文献：
[1].刘守操.可编程序控制器技术原理与应用.广东： 工业大学出版社，2003.1.
[2].原魁，刘伟强. 变频器基础及应用. 冶金工业版社，1997.2.
【关键词】变频器;水泵电机;改进效果
1、概述
邯钢连铸连轧水泵站C04泵组，是供连铸喷淋冷却用水。泵组为变频器电机，有中压变频器来进行启停电机和水量的调节，变频器在整条生产线中起到关键作用。变频器使用的为6ES7135老型号。从投产到现在，经过十多年的长期运行。由于现场环境较差、不间断运行时间长，使变频器老化严重，近几年故障频发，经常影响到泵组的正常供水，从而影响生产。过去两年变频器故障发生率超过了以往故障总和。另加上轧钢系统的升级，对供水要求的提高，老型号变频已经不能维持正常的生产用水。外送水量的多少主要通过高低压大回流阀门来调节，致使出现了自动调节跟不上用户使用水量变化的问题，难以实现自动平滑调节。经过多次研究和讨论，和咨询多个专业技术人员，我们决定对变频器进行更新换代改造。
2、提出改造方案
2.1、变频器的选型
结合现场实际情况，根据获得的各种参数和数据，与技术人员进行多次论证，我们决定采用SINAMICS G150 变频器来代替原变频器。G150变频器强调结构紧凑，配备了变频器必须的主要功能器件，是将 SINAMICS G130 变频装置和需要的输入侧和电机侧组件集成到专门设计的机柜中，组成一个完整的单机应用变频传动系统。主要是针对恒转矩负载、平方转矩负载、高性能要求但无需再生反馈的传动应用开发的一款单机应用的变频调速柜。它的配置和调试工作非常轻松、简便。控制单元、功率单元和其他部件之间的通讯经过DRIVE-CLIQ进行。通过DRIVE-CLIQ电缆连接，快速集成为一个完整的变频系统。该变频器具有成本低、保护功能齐全、调试方便、参数设置简易、全中文的人机界面;硬件延时时间段，可以高速处理数字量输入和输出时间等优点。此变频器对接口要求比较低，实现了现场和控制层面的高度透明管理，可视化程度较高。控制器、传动系统到控制系统具有很高的兼容性。降低了设备自动化改造的复杂性，使得此次升级改造从初始规划到设备运行，用了不到三天时间。
表1 水泵参数
设备型号 D450-60/84×4 流量 450m3/h
扬程 233.5m 额定功率 500KW
表2 配套电机参数
设备型号 YB560-2 额定功率 500 kW
额定电压 690 V 额定电流 493.2A
功率因数 0.8 额定转速 2900 r/min
2.2、变频器的改造方案
对老变频器进行升级改造，采用新G150变频。由于新变频器与老变频控制程序不同，从后台机对变频器控制程序进行修改，优化其中不必要的步骤，单独建立新的单元进行DCS控制，再联接到主控制系统。保留了原设备外部接线方式，DI/DO点应对原系统内部已定义点，修改变频器在线控制、监视、检测、诊断等功能及相应的软件程序。并且使用在CU320上增加TM31终端模块和TB30端子板来进行数字量和模拟量I＼O扩展，TM31状态通过状态指示灯显示。采用附加通讯板卡的方式来实现PROFINET和CAN协议通讯，这样能更方便地集成到自动化系统中去，通过全集成自动化的连续诊断功能提高设备的使用效率。其控制方式不仅有转速和电流控制功能的高性能矢量控制，还有变频装置保护和电机保护功能。
2.3、改造中改进的问题
在保留原变频器的保护功能上，增加了部分关键保护。例如设定了P2047功能，是监控通过PROFIBUS获得的过程数据的附加监控时间，可以克服短暂的总线故障。从而增加变频器与PLC通讯的稳定性和可靠性。
根据变频器的需要和PLC的要求，改变原变频器通讯电缆的通讯速率，保障其通讯传输不受干扰波动。优化了变频器和通讯电缆的接地系统，做好设备的屏蔽，在进线和出线处都增加了线路屏蔽，主要模块上还有屏蔽层连接板，用来减小24V电缆的电位差。在电缆尾端和装置上增装线路电抗器与滤波器，从直流屏取一路控制直流電源来单独供电，优化了变频器内部供电的稳定性，增大变频设备内阻抗，从而来降低外部因素给变频器运行带来的干扰。
在变频器柜内电缆连线，使用母排连接，保障供电稳定性。进出电缆和柜体接地严格按照接地标准来制作，每一面柜体与地排用专用接地线进行连接实现单体接地，接地电阻严格控制在标准值内，保障了设备的安全稳定性。
根据电机的参数和实际测量值，完善了变频器的使用参数。根据工艺需求，降低了阀门与管道压力的限定值，即变频器与阀门连锁信号值。减小变频器启动时间，从而避免因变频器故障时，因启动备用机时间长，而导致生产停顿。
因环境比较恶劣，将原变频器冷却方式由风机风道散热，改为外部制冷。拆除了风道，增加了制冷设备。确保设备散热良好。
3、改造后的效果
改造后，变频器操作简单明了，调取修改参数方便，能更好得对其进行维护。其丰富的性能，高效的使用率，提高了集成的安全性，对用户实现更加灵活地控制，实现自动化。SINAMICS变频器的高性能、高度灵活和模块化、集成模块的安全功能、更高的使用效率等特点在此得到了充分的体现。
目前设备运行安全稳定，大大降低了故障率和故障恢复时间。按照每年减少一次故障来，因C04变频器造成连铸连轧工艺停焦后需两小时恢复情况看，减少一次故障能较少50万元损失。
从改进效果来开，既保留了了水泵电机的保护功能，包括过电压、过电流、欠电压、缺相、短路、变频器过载和过热、电机过载等保护功能，并保持电机的原有保护定值不变;又增加了一些特别保护，如变频器通讯中断、PLC控制总线丢失等保护。总体来看，完善并充分利用了变频器的保护功能。变频器实现了闭环控制，更加理想地进行水量的自动调节。变频器会适应现场生产工艺，并在优化现场工艺的基础上而节能。
参考文献：
[1].刘守操.可编程序控制器技术原理与应用.广东： 工业大学出版社，2003.1.
[2].原魁，刘伟强. 变频器基础及应用. 冶金工业版社，1997.2.