變頻器在提升設(shè)備中的應(yīng)用

　　變頻器可通過其外部控制端子實現(xiàn)啟停、正反轉(zhuǎn)、S曲線加減速及多段速度控制。矢量控制運(yùn)算中要用到的電機(jī)本身的一些參數(shù)，可由變頻器自動測出。此外，該變頻器還具有過流、過載、電動機(jī)過熱、過壓及欠壓，超速及失速等保護(hù)功能。變頻器還能提供運(yùn)行停止信號，零速信號，速度到達(dá)信號及運(yùn)行準(zhǔn)備信號等，可編程控制器綜合外部信號和變頻器給出的控制信號，經(jīng)分析及邏輯運(yùn)算向外部設(shè)備及變頻器給出控制命令。電梯調(diào)速控制的關(guān)鍵是啟動加速和減速平層，對其控制時要掌握以下幾點(diǎn)：

　　1、啟動控制

　　為使電梯啟動時平穩(wěn)無沖擊，無反向溜車，啟動控制應(yīng)按以下順序：

　?。?）首先向變頻器發(fā)出預(yù)勵磁命令，給電動機(jī)建立磁場(此時速度給定為零)；

　?。?）經(jīng)第一級延時后發(fā)出打開抱閘指令；

　　（3）再經(jīng)第二級延時確認(rèn)抱閘打開后給出速度指令。

　　2、減速平層控制

　　電梯減速按照距離直接停車平層，即要求各層站的減速距離完全一致。減速到平層時無爬行過程，由運(yùn)行速度直接向零速減速。為保證停車時的舒適感，應(yīng)確認(rèn)電梯到達(dá)零速時(此信號由變頻器給出)才給出合抱閘命令，再經(jīng)一級延時，給出停止勵磁指令。若停車后電梯沒有平層，應(yīng)進(jìn)行再平層控制。

　　3、再平層控制

　　若電梯停車后沒有準(zhǔn)確平層，或平層后因鋼絲繩形變使轎廂移位，應(yīng)進(jìn)行再平層。再平層應(yīng)在較低的速度下進(jìn)行(通常為運(yùn)行速度的1%)，且應(yīng)在電梯門打開，電梯處在平層區(qū)內(nèi)的情況下進(jìn)行。變頻器有很好的低頻轉(zhuǎn)矩扭力，我們測得電梯在110%額定載重下仍能可靠地進(jìn)行再平層。

　　由于控制系統(tǒng)采用了脈沖編碼定位控制技術(shù)，故井道內(nèi)省略了減速感應(yīng)器，只在轎頂留下了一套平層感應(yīng)裝置，并具有再平層功能。

　　實踐證明，改造后的電梯運(yùn)行舒適感好，啟動、減速、平層的舒適感不因轎廂負(fù)載的變化而變化，取得了令人滿意的效果。

　　改造中應(yīng)注意的幾個問題

　　電梯技術(shù)改造并沒有固定模式，一切應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況來定。但我們在將舊式交流雙速梯和調(diào)壓調(diào)速梯改造成變頻調(diào)速電梯過程中覺得以下幾個常遇到的問題應(yīng)特別引起注意，以確保改造后電梯的安全使用。

　　1、貨梯改全自動集選控制方式時，應(yīng)補(bǔ)裝安全觸板或光電保護(hù)裝置，無測重裝置的應(yīng)設(shè)法補(bǔ)裝。

　　2、保持原額定載重量，額定速度不變，保持鋼絲繩原曳引比方式不變。

　　3、應(yīng)用線路或軟件保證轎頂行慢車時，轎內(nèi)和機(jī)房不能走車，以確保轎頂操作人員的安全。

　　4、層門無自動關(guān)閉裝置的應(yīng)在每層層門上增設(shè)可靠的層門自動關(guān)閉裝置。

　　5、層門門扇是由繩、鏈聯(lián)接時，被動門扇應(yīng)補(bǔ)設(shè)電氣安全裝置。

　　6、檢查測試限速器、安全鉗及其聯(lián)動情況，不合格的限速器必須更換。

　　7、制動器應(yīng)作全面分解，閘帶上不允許有油垢，電磁鐵可動鐵芯與銅套間要干凈，并用石墨粉潤滑。

　　四、變頻器在水泥機(jī)械中的應(yīng)用

　　變頻調(diào)速技術(shù)在我國水泥行業(yè)的應(yīng)用日趨廣泛。在生產(chǎn)工藝需要調(diào)速的許多環(huán)節(jié)，如回轉(zhuǎn)窯、單冷機(jī)、喂料機(jī)、配料系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、水泵等，以交流變頻調(diào)速取代調(diào)壓調(diào)速、滑差調(diào)速以及直流調(diào)速已成為一種必然趨勢。

　　在水泥粉磨工藝中，球磨機(jī)入磨物料粒度的大小，對其臺時產(chǎn)量影響較大，預(yù)破碎工藝作為提高磨機(jī)臺時產(chǎn)量、降低粉磨電耗的重要途徑，引起了許多水泥企業(yè)的重視。根據(jù)工藝要求，水泥立窯放料每次持續(xù)2～3min，間隔2～3min，但目前幾乎所有水泥企業(yè)中破碎機(jī)處于工頻恒速運(yùn)行狀態(tài)，24h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成電能的巨大浪費(fèi)，并影響電機(jī)和破碎機(jī)的使用壽命。另一方面，由于破碎機(jī)具有十分大的慣性，不易頻繁啟停，所以即使使用變頻器也難以解決系統(tǒng)制動時產(chǎn)生的泵升電壓引起保護(hù)電路動作，使系統(tǒng)無法正常工作。

　　針對系統(tǒng)的以上特點(diǎn)，利用系列變頻器實現(xiàn)破碎機(jī)的變頻調(diào)速和軟啟動；利用再生能量回饋單元克服破碎機(jī)制動過程中產(chǎn)生的過高的泵升電壓；利用PLC實現(xiàn)系統(tǒng)的邏輯閉環(huán)控制，使破碎機(jī)的工作與立窯放料同步，實現(xiàn)間歇運(yùn)行。從而在改善工藝控制質(zhì)量的同時，比較大限度地節(jié)約了電能，降低了生產(chǎn)成本?，F(xiàn)場調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，節(jié)電率可達(dá)60%以上。

　　上述系統(tǒng)已在某水泥廠投入實際運(yùn)行。系統(tǒng)根據(jù)送料信號自動實現(xiàn)啟制動運(yùn)行，破碎機(jī)運(yùn)行速度連續(xù)可調(diào)。電機(jī)可以實現(xiàn)頻繁軟啟動，基本無啟動電流沖擊，啟動力矩足夠。系統(tǒng)在變頻運(yùn)行條件下，若變頻器突然故障，則自動切換至“工頻”狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行，同時發(fā)出聲光報警信號(內(nèi)部可選)。根據(jù)現(xiàn)場工況需要，將有放料信號時變頻運(yùn)行給定頻率設(shè)為43Hz，系統(tǒng)運(yùn)行電流為27A，運(yùn)行電壓280V，改造后的系統(tǒng)平均每年耗電5.7萬度。根據(jù)現(xiàn)場記錄，系統(tǒng)在改造前工作頻率為工頻50Hz，運(yùn)行電流為32A，運(yùn)行電壓400V，平均每年耗電19.42萬度。改造后的節(jié)電率為70.6%。該系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)如下：

　　1、利用變頻調(diào)速技術(shù)改造了水泥熟料破碎機(jī)的拖動系統(tǒng)，滿足了破碎機(jī)的低速、間歇運(yùn)行特點(diǎn)，保證了工藝控制質(zhì)量，節(jié)能效果明顯，并有利于延長破碎機(jī)和電機(jī)的使用壽命。

　　2、利用能量回饋控制技術(shù)克服破碎機(jī)大慣性引起的泵升電壓，有效地保證了變頻器的安全運(yùn)行。系統(tǒng)除了變頻器和能量回饋裝置所具有的20余種保護(hù)功能和故障自診斷功能外，還增設(shè)了電機(jī)過熱、控制回路保護(hù)及報警。

　　3、利用可編程控制器PLC實現(xiàn)了各種邏輯控制、變頻器啟制動自動控制及手動/自動、工頻/變頻轉(zhuǎn)換和故障自切換等功能，使系統(tǒng)控制靈活方便，功能齊全。

　　五、系列變頻器在物流機(jī)械中的應(yīng)用

　　調(diào)速皮帶秤是一種用于測量和控制皮帶輸送機(jī)的速度和物料流量的實時連續(xù)計量裝置，廣泛應(yīng)用散裝固態(tài)原料的計量控制和輸送。

　　當(dāng)電機(jī)驅(qū)動時，物料隨著皮帶的運(yùn)動輸出，經(jīng)荷重傳感器Ｗ檢測并將其轉(zhuǎn)換成電信號，送入控制器中；同時速度傳感器也將檢測的電動機(jī)轉(zhuǎn)速信號送入控制器中。速度信號和荷重信號經(jīng)控制器進(jìn)行變換和處理，計算出物料的瞬時流量和累計流量等，并與設(shè)定值進(jìn)行比較后，通過ＰＩＤ等方式調(diào)節(jié)輸出控制信號，以控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速，使物料的流量穩(wěn)定在設(shè)定值上。

　　由于皮帶秤是一個集控制、計量與輸送為一體的設(shè)備，采用變頻器可以確保其在工業(yè)環(huán)境下的穩(wěn)定、可靠的工作。

　　實踐證明，在工業(yè)環(huán)境比較惡劣的情況下，采用滑差電機(jī)調(diào)速時，由于滑差離合器密封性不好，離合器容易被灰塵或異物堵死而造成飛車(失控)現(xiàn)象。滑差調(diào)速電動機(jī)的低速性能很差，當(dāng)皮帶秤在低速運(yùn)行時，皮帶機(jī)的速度往往處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，嚴(yán)重時會影響到皮帶秤的正常工作和計量精度。另外，當(dāng)要求皮帶秤的設(shè)定值變化范圍較大時，滑差調(diào)速電動機(jī)的調(diào)速范圍就顯得不夠。

　　采用變頻器除了能很好的解決上述問題外，還可以利用變頻器調(diào)速時機(jī)械特性很硬、轉(zhuǎn)差率小的特點(diǎn)。通過對皮帶秤的荷重信號檢測，采用預(yù)置控制與ＰＩＤ控制相結(jié)合的控制方法，大大提高系統(tǒng)的響應(yīng)時間。這對于皮帶秤上物料忽然變化很大時，確保皮帶秤的控制和計量精度是非常重要的。

　　應(yīng)用變頻器在節(jié)能方面應(yīng)用效果亦十分顯著。它在水泵和風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的閥門、檔板相比可節(jié)電約40%。以１個100kW的風(fēng)機(jī)為例，按年工作時間8000h計算，一年可節(jié)省32萬kWh。

　　六、變頻器其余應(yīng)用實例

　　1、中央空調(diào)變頻調(diào)速：

　　采用變頻器對中央空調(diào)系統(tǒng)中的冷凍水泵組、冷卻水泵組進(jìn)行調(diào)速，可實現(xiàn)一臺變頻器同時控制多臺水泵，高效節(jié)能，避免了“大馬拉小車”現(xiàn)象，節(jié)電率30%~60%。同時能實現(xiàn)多點(diǎn)溫、濕度檢測及集中監(jiān)控、達(dá)到比較佳舒適度控制。

　　2、注塑機(jī)變頻調(diào)速控制：

　　注塑過程一般分為以下步驟：鎖模→注射保壓→熔膠加料→冷卻定型→開模頂針。每個步驟的負(fù)荷是不同的，采用變頻器對油泵進(jìn)行控制，可以對應(yīng)每個步驟輸出相應(yīng)功率，從而顯著節(jié)約電能，節(jié)電率30%~60%

　　3、行車電機(jī)變頻調(diào)速控制：

　　行車一般有多臺電機(jī)，分別控制大車、小車及吊鉤上下，這幾臺電機(jī)都可用變頻器加以改造。改造后具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：

　?。?）.電機(jī)啟動電流小，轉(zhuǎn)矩大，避免了大電流沖擊，節(jié)電顯著。

　?。?）.節(jié)約備件，無需更換接觸器等低壓電器。

　?。?）.無需人工維護(hù)，可靠性極高。

　　4、風(fēng)機(jī)，水泵變頻調(diào)速改造：

　　傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、水泵是通過風(fēng)門檔板或閥門來調(diào)節(jié)流量，由于流量與轉(zhuǎn)速成正比、功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比。因此采用變頻器通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，其功率（耗電量）會呈3次方下降，節(jié)能效果非常明顯，節(jié)電率可達(dá)30--70%.

　　5、在繞線機(jī)、拉絲機(jī)上應(yīng)用變頻器：

　　有啟動平穩(wěn)、啟動力矩大、無級調(diào)速的特點(diǎn)，能提高產(chǎn)量、降低故障率。

　　6、鍋爐風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速：

　　鍋爐風(fēng)機(jī)包括引風(fēng)機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)，一般是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門檔板改變送風(fēng)量、采用變頻器后，可將風(fēng)門檔板調(diào)節(jié)至比較大，通過變頻器進(jìn)行調(diào)速。一般節(jié)電率都在40%以上。

　　7、空壓機(jī)變頻調(diào)速：

　　通過一臺變頻器能同時控制多臺空壓機(jī)，避免電機(jī)空轉(zhuǎn)耗能，無需專人值守，自動實現(xiàn)恒壓供氣，高效節(jié)能。