《选煤厂变频器和抗干扰问题的应对策略》
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摘 要：随着时代的发展和社会经济的进步,特别是电子技术的日趋成熟,变频器被广泛应用到选煤厂中.通过调查研究表明,在应用变频器的过程中往往会出现严重的干扰问题,对自动化系统的正常运行造成了较大的影响,需要引起人们足够的重视,进行综合研究,采取一系列有针对性的应对措施,以解决干扰问题.本文就选煤厂变频器使用和抗干扰问题的应对策略展开探讨.
关键词：选煤厂;节能改造;变频器;干扰
引言
随着选煤厂变频器的大量使用,变频器干扰问题尤为突出,大量数据失真问题出现在PLC检测的开关量、模拟量等弱电压弱电流信号中,甚至会有设备误动作的情况发生.针对这些情况如不立即采取有效性有针对性的改善措施,势必严重威胁整个选煤厂自动化系统的正常安全运行.
1变频器的工作原理
变频器是由整流单元（将交流电变为直流电）、中间电路、逆变单元（将直流电变为交流电）、控制回路等四部分组成.变频器是利用整流电路将交流电转换为直流电,再通过中间电路进行滤波,然后通过逆变单元转换为现场所需要频率下的交流电.变频器是通过控制电力电子半导体元件的通断,将工频50Hz电源转变为所需频率的电能转换设备.其中整流用三相桥式整流器,逆变用三相桥式可控逆变器,输出波形PWM,中间环节有滤波、缓冲的无功功率和直流储能.不是所有的设备驱动都能使用变频器,选择合适的变频器,对节能工作有重要的意义.要准确选择变频器型号,首先要了解设备的工作原理.按照负载性质,可分为三类：（1）减转矩的负载.转矩与速度的二次方成正比,如风机、泵类.（2）恒转矩的负载.输入转矩与转速基本无关,如：传送带.使用变频器进行控制,主要实现了无极调速,用于提高生产效率及产品质量;同时随着载荷大小的变化,实现节能.（3）恒功率的负载.指当电机转速降低,输出转矩反而成反比例上升的负载.通过对上述三种负载的分析,在选煤厂变频器应用范围较广,如胶带机、泵、刮板机、浅槽、给煤机等,通过变频改造,可为选煤厂节能降耗工作带来不菲的经济效益.
2变频器产生干扰的原因
具体来讲,变频器的工作原理指的是经过整流和滤波,用稳定的直流电压来替代工频交流电压,而这些直流电压在变频器内部集成微处理器的作用下,通过可控硅电路,又会转换为交流电压.在这个过程中,就会有高次谐波产生于二极管、可控硅等开关元件有规律的开通和关断环节中.因为有很多高次谐波成分存在于变频器的输入侧和输出侧,因此,相对于系统内的其他电子设备和通讯设备,非常大的一个电磁干扰源就是变频器,它会通过各种方式来传播自身能量,干扰到自身运行和其他的设备.
3变频器产生的干扰及其抑制措施
3.1干扰源与易受干扰部分隔离
将系统内的干扰源和容易受到干扰的单元分隔开,促使两者之间彼此不会产生电上的联系,即隔离.通信设备和电子设备等弱电用电设备一般情况下使用隔离变压器来单独供电.为保证信号传输真实有效,还可以在一些要求严格的弱电信号中使用信号隔离器.
3.2滤波
滤波是为了对变频器通过电源线产生干扰进行抑制.具体有这些方法,在电源并驱动电动机中接入变频器,会有高次谐波产生于工作过程中,影响到电源侧和电网上的其他设备.针对这种情况,就可以将交流电抗器接入到输入侧,因为交流电抗器的平滑高频扰动性能较强,可以对谐波电流进行有效的抑制.为了促使变频器干扰得到降低,可以将交流过滤电容器应用在输入侧,以便对无线电干扰进行降低;需要注意的是,不能够在变频器的输出侧连接电容器.另外,可以将无线电干扰抑制零相电抗器应用到输入侧和输出侧,那么就可以得到较好的抑制效果.如果变频器和电机之间有着较长的主回路电缆,那么就会有较大的高频电流产生于电线间的分布电容中,可能会导致变频器过电流跳闸问题的出现,增加漏电流,影响到电流显示精度.针对这种情况,就需要对电动机连线长度严格控制,保证其在50m以下,如果是3.7kW以上,那么就需要保证在100m以下.有着过长的连线,将电路滤波器应用过来,可以对电缆长度适当延长,保证在400m以下.通过电路滤波器的应用,可以避免电机绝缘受到变频器浪涌电压的损伤.可以促使多台电动机并列运行和长距离配线时的漏电得到降低.如果有着过长的配线,可以对干扰进行有效的抑制.如果条件允许,需要对变频器和电动机之间的连接线长度进行最大限度的减短.直流电抗器也是非常有效的措施,在直流电抗器连接端子串联,可以对输入高次谐波电流进行有效的降低,对输入侧功率因数进行改进.
3.3屏蔽和接地
如果使用普通电缆穿钢管方式铺设,必须要保证穿线钢管有良好、可靠的接地;如果使用金属铠装电缆铺设方式,金属铠装电缆两端的屏蔽层必须良好可靠的连接在驱动电机和变频器的接地极上.通常屏蔽金属铠装电缆或屏蔽电缆作为接近开关、传感器、仪器仪表等弱电压、弱电流信号的控制电缆,其外部噪声会影响控制信号的可靠性,必须将控制电缆的屏蔽层接地、控制电缆屏蔽层的接地分为单端接地和双端接地两种形式.通常情况下,将控制电缆屏蔽层靠近变频器的一侧连接接地极,另一侧悬空远离变频器的电缆屏蔽层称为控制电缆屏蔽层单端接地,但是有较大的外部感应干扰,就需要连接模拟量输入公共端子.控制电缆屏蔽层双端接地是将电缆两边屏蔽层同时接地,这样可以更有效的抑制变频器的干扰.此外,控制电缆备用芯线接地,也可以很大程度上降低高次谐波干擾.正确的接地是抑制变频器噪声、提高系统运行可靠性、稳定性的重要手段.
3.4查看主回路电缆连接、控制回路电缆连接、查看通讯模块连接
对线路板、母排等维修后,要进行必要的防腐处理,涂刷绝缘漆,对已出现局部放电、拉弧的母排须剔除其毛刺,并进行绝缘处理.
3.5正确安装
不能在同一个配线管或者行线槽内放置主电缆和控制电缆,要严格控制控制电缆和动力电缆的间距,保证其不小于20cm,如果控制电缆需要交叉动力电力,那么布线角度应该保持在90°.如果在某些区域无法分离主电缆和控制电缆,或者只有较小的距离,那么就需要屏蔽控制电缆.屏蔽措施是在接地的金属管内封入电缆;在接地的金属通道内放置电缆,将屏蔽电缆应用过来等.电缆长度会直接影响到电磁感应干扰的大小,那么就需要选择最短的路线来对控制电缆进行铺设.同时,铺设的路线也需要与大容量变压器和电机等尽量远离.在排列布置配电柜时,需要尽可能远离变频器控制柜和PLC控制柜.还有其他的一些软件措施,比如利用延时来将信号抖动消除掉,在研究中发现,在电磁干扰和振动环境中,因为抖动,会有错误信号存在于压力传感器和接近开关中,那么就可以延时输入的模拟信号和数字信号,比如输入信号持续1s以上,再读入PLC中作为数据.如果信号持续在1s以下,那么就可以将其认为是干扰,那么误动作就不会出现.绝缘击穿的绝缘柱,须清除炭化或更换.
结语
变频器对安装环境的湿度、温度、粉尘含量等要求较高,在其使用过程出现了很多问题,比如变频器的干扰问题,很大程度上影响到选煤厂自动化生产系统的安全运行.这就需要根据现场实际情况找到原因,采取有针对性、有效性的改善措施,降低变频器对电网和系统内其他设备的干扰问题,提高选煤厂自动化系统可靠性.
参考文献
[1]王海波.选煤厂变频设备使用中的干扰问题探讨[J].矿山机械,2017,2（12）.
[2]刘海涛.选煤厂变频器的抗干扰措施[J].煤炭加工与综合利用,2018,2（5）.
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