我公司5000t／d生产线的废气风机原来采用液力偶合器调速、液体变阻器启动方式，调速范围可达0～100％，但是能耗较高，平均为940～1050kW。其所配电动机参数：功率l 400kW，型号YRKK710—8，转速744r／min，定子电压10000V，电流101.2A，转子电压l 503V，电流580.7A，功率因数0.85。后来采用北京紫御湾科技有限公司设计的全数字机组串级调速系统，对其进行了改造。

1 机组串级调速原理及功能特点

1．1  原理

    全数字机组串级调速系统(简称串调装置)控制原理见图l。系统中的主要元件有：直流电动机(M2)-交流异步发电机(M3)机组、直流电动机励磁控制系统和三相桥整流器等。其中励磁控制系统包括励磁控制器、PLC、开关、接触器、按钮和信号灯等元件。

图1  全数字机组串级调运装置结构原理图

M1为风机电动机；M2为直流电动机；M3为交流发电机；K2为液体变

阻器短接接触器；K3为进相机柜内电动机转子与液体变阻器连接的

接触器；FLGl为二极管全波整流器；FLG2为直流调速器

主电动机(M1)为绕线式异步电动机，其转子绕组电流经三相桥FLGl整流后，输入直流电动机M2电枢回路。直流电动机M2与发电机M3同轴机械连接，驱动发电机M3旋转。发电机M3定子绕组接入供电系统，当其转速超过同步转速时，其转子的转差功率就回馈入电网。直流电动机M2的励磁控制采用全数字励磁控制器，有多个开关量和4～20mA模拟量控制输入。调节直流电动机励磁电压，就可调节直流电动机电枢回路电压，相应地就调节了主电动机Ml转子回路反电势的大小，从而改变转子转差，达到调节转速的目的。

1．2 功能

    由上述调速原理可看出，直流电动机M2电枢额定电压越高，其调速范围就越大，当直流电动机M2的电枢电压大于绕线式异步电动机Ml绕组的开口电压时，机组串调装置就可以完全阻止主电动机M1的转动，使其堵转，也就是说机组串调装置的调速范围可以是0～100％额定转速。异步发电机M3尽可能选择极数多的(6极以上)，因为极数越多，串调机组转速就越慢，其运行寿命和检修周期就越长，可以超过主电动机Ml的检修周期。异步发电机M3的气隙磁势是稳定的正向旋转磁势，几乎没有高次谐波馈入电网；绕线式异步电动机Ml转子绕组接入三相整流桥，在理论上，每周期每相先后有2次60°电角度的截止状态，但是由于电感元件电流的不可突变性，每相绕组电流截止的时间大为缩短，转子电流负序分量幅值很小，引起定子绕组产生的各次谐波的幅值也非常小，可以忽略。

1．3 特点

    1)速度和励磁电流采用闭环控制，电枢电压采用开环控制。通过对整流桥侧电压、电流的检测，实现对风机机组正常运行控制、运行状态监测、运行数据处理、故障处理与报警、机组维护、运行参数设置、记录运行数据、电动机运行功率曲线和远程监控等多种功能。

    2)控制系统软件可靠安全。针对不同的大功率电动机、不同的负载，有不同的控制曲线，相应地改变程序中的部分参数，可实现对大功率电动机的平滑调速。

2  废气风机电动机改造后控制系统

2．1 主要硬件

    直流电动机：280kW，电枢电压440V，电流687A，励磁电压220V，电流17．4A，1000r／min；

    交流异步发电机：l85kW，380V，338A；

    PLC：西门子S7—200；

    触摸屏：西门子；

    直流调速器：西门子SIMATIC 6RA70；

    整流器及电容补偿装置。