時間:2011-01-12 15:16:29來源:caijuan
1 、引言
在工廠電力拖動自動控制系統(tǒng)領(lǐng)域中,作為傳動源的異步電動機擔(dān)負(fù)著重要的角色,隨著科技的發(fā)展,現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用于電力拖動系統(tǒng),變頻器給傳動技術(shù)帶來了一場革命,已在各行業(yè)廣泛應(yīng)用,變頻器的高靜、動態(tài)性能、寬調(diào)速范圍及無級調(diào)速方式等特點遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過直流電動機調(diào)速。
2 、變頻調(diào)速的功能特點
變頻調(diào)速是異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的簡稱,即改變電機供電電源的電壓和頻率,以改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度,從而使電機的轉(zhuǎn)速得到改變。
變頻調(diào)速的功能特點是明顯的,如風(fēng)機、水泵的流量q、壓力h、功率p1與電動機轉(zhuǎn)速n的關(guān)系如下:q∝n, h∝n2, p1∝n3,因此改變電動機轉(zhuǎn)速即可達(dá)到改變流量、壓力的目的,又可使輸入功率成三次方減少??梢姽?jié)電效果相當(dāng)顯著。對部分功率有富裕的水泵而言,應(yīng)用變頻調(diào)速還可以起到節(jié)水作用,從而避免了“大馬拉小車”的弊端。
另外實施變頻調(diào)速后可使電動機實現(xiàn)平滑啟動,從而大幅度降低電動機啟動電流,延長電動機和其他電氣設(shè)備的使用壽命,并減少部分電動機直接起動時對電網(wǎng)造成的沖擊。可見,實施變頻調(diào)速控制的收益是多方面的。
隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展,大部分品牌的變頻器已具備熱保護、過流保護、短路保護、欠壓保護、過壓保護、正反轉(zhuǎn)等功能,部分品牌的變頻器還具有多路模擬量和數(shù)字量的編程輸入輸出端口、計算機可通過接口及內(nèi)置pid控制。
3 、變頻調(diào)速的應(yīng)用
變頻調(diào)速在工廠電力拖動自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實例很多, 大致可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制,其應(yīng)用場合較為廣泛, 現(xiàn)就西鋼的兩個變頻改造實例分析變頻調(diào)速的應(yīng)用及其效果。
(1) 一煉鋼廠除塵風(fēng)機變頻改造
一煉鋼廠共有三臺250kw的除塵風(fēng)機,兩用一備。根據(jù)設(shè)定的壓力值,通過改變變頻器的頻率,保證煙道吸力維持在設(shè)定值附近。因此,我們對除塵風(fēng)機進行了變頻器一拖一、兩臺風(fēng)機工/變頻切換的閉環(huán)恒壓控制的改造方案。其原理如圖1所示,圖1中qf1、qf2為原有斷路器; km5、km6為原有接觸器。
圖1 除塵風(fēng)機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)
此方案利用控制回路實現(xiàn)km1與km3互鎖、km2與km4互鎖、km3與km4互鎖,從而滿足兩臺風(fēng)機同時工頻運行、一臺工頻運行一臺變頻運行、一臺單獨工頻或變頻運行的多種運行方式。閉環(huán)恒壓控制是通過安裝在煙道上的壓力變送信號進行反饋,利用變頻器的內(nèi)置pid控制變頻器對除塵風(fēng)機電機進行調(diào)速,使煙道中吸力長期穩(wěn)定在設(shè)定值附近,這樣可以大大節(jié)約電能。
結(jié)果表明經(jīng)此改造后,節(jié)電率大于50%,效果明顯。
(2) 二軋廠3#天車大鉤提升電機變頻改造
二軋廠3#天車大鉤提升電機為45kw的交流繞線式電機,其原有調(diào)速方式是采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。該調(diào)速方式機械特性軟,當(dāng)負(fù)載變化時轉(zhuǎn)速波動較大,調(diào)速動、靜誤差大。另外環(huán)境因素常會使滑環(huán)和碳刷接觸不良而觸頭氧化;起動及變速時的沖擊電流也常會損壞滑環(huán)和碳刷;經(jīng)常變速和換向使接觸器動作頻繁,使其容易損壞,維修量大。
為減少故障發(fā)生,提高生產(chǎn)效率,我們對大鉤提升電機采用了變頻調(diào)速技術(shù)取代原有的轉(zhuǎn)子串電阻方式調(diào)速的改造方案。其原理如圖2所示。
圖2 3#天車大鉤提升電機變頻
采用變頻器驅(qū)動交流異步電動機,可達(dá)到很硬的機械特性,起動、調(diào)速、制動都可方便地實現(xiàn)無電氣沖擊和機械沖擊。由于提升電機經(jīng)常工作在第一、第四象限,尤其工作在第四象限時電機轉(zhuǎn)速與電機轉(zhuǎn)矩方向相反,電機將工作在發(fā)電狀態(tài)。由于變頻器的逆變電路存在反向并聯(lián)二極管,為了降低電機的反電動勢,必須增加一套制動單元及制動裝置。為保證停車準(zhǔn)確及時,防止電氣故障停不下車,方案保留了原機械制動裝置。 此方案利用變頻器的數(shù)字端口i/o,其控制電機運轉(zhuǎn)方向和進行多檔速度控制以及電氣制動,省去原來較多的接觸器。 經(jīng)此方案改造后,設(shè)備故障率大大降低,生產(chǎn)效率隨之提高,而且節(jié)電率高達(dá)36.3%,效果明顯。
4 、結(jié)束語
采用變頻調(diào)速能夠獲得提高產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率,節(jié)約能源等社會效益和經(jīng)濟效益。不僅為工廠節(jié)約了生產(chǎn)成本,而且大大減輕了維護人員和操作人員的勞動強度。
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