PI500變頻器在真空泵上的應(yīng)用

ApplicationofPI500frequencyconverterinvacuumpump

丁云飛  董建華

（大連普傳科技股份有限公司，遼寧大連，116023）

摘要：本文針對大連普傳科技PI9000系列變頻器在真空泵上的應(yīng)用作了簡單的介紹?？刂葡到y(tǒng)集成變頻技術(shù)、控制技術(shù)為一體，充分發(fā)揮普傳科技PI9000系列變頻器卓越的控制性能，很好地滿足真空泵低速大啟動力矩、高速度精度等要求，使設(shè)備性能顯著提高。

關(guān)鍵詞：PI500；真空泵；

1、概述

真空泵是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)菡婵毡庙氂星凹壉门浜戏娇墒褂迷谳^寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速對被抽氣體中含有灰塵和水蒸氣不敏感廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。真空泵分類廣泛，注意有WLW系列真空泵、W型真空泵、2X型真空泵、ZJ型真空泵、SL型羅茨鼓風(fēng)機(jī)、JZJX型真空泵、JZJS型真空泵、JZJWLW型真空泵、JZJP型真空泵、RPP型真空泵、2XZ型真空泵等型號。

真空泵廣泛用于塑料機(jī)械、農(nóng)藥化工、染料化工、磚瓦機(jī)械、低溫設(shè)備、造紙機(jī)械、醫(yī)藥化工、食品機(jī)械、工業(yè)電爐、電子行業(yè)、真空設(shè)備、化肥、冶金、石油、礦山、地基處理等領(lǐng)域。

真空泵作用就是從真空室中抽出氣體分子，降低真空室內(nèi)的氣體壓力，使之達(dá)到要求的真空度。

中國生產(chǎn)真空泵的廠家很多，全部真空的年銷售額大約在1.5億元左右，但僅相當(dāng)于美國Kinney公司一家真空泵的年銷售額。通過對全球真空泵市場的分析我們可以看出，各類真空泵的市場及應(yīng)用領(lǐng)域都在不斷變化和發(fā)展。中國真空泵制造業(yè)有著悠久的歷史和雄厚的基礎(chǔ)，國產(chǎn)真空泵已經(jīng)在各個不同領(lǐng)域得到應(yīng)用并經(jīng)過驗(yàn)證，有些泵還出口國外，得到國外用戶的認(rèn)可并受到好評，應(yīng)該說中國真空泵制藥業(yè)在國內(nèi)外市場仍然有著巨大的發(fā)展空間。

2、傳統(tǒng)真空泵的控制問題

真空泵的負(fù)載隨著真空度的增加而減小，在容器內(nèi)空氣阻力大時，真空泵往往工作在過載狀態(tài)，隨著真空度的增加，電流下降，電機(jī)正常工作。當(dāng)容器密封正常時，電機(jī)在過載狀態(tài)下工作時間短，不會造成燒電機(jī)的事情發(fā)生；當(dāng)容器密封下降時，電機(jī)在過載狀態(tài)下工作時間延長，時有燒電機(jī)現(xiàn)象發(fā)生。

為解決泵過載的問題，傳統(tǒng)上采用以下方法：

1）采用機(jī)械式自動調(diào)壓旁通閥。

旁通閥安裝在羅茨真空泵的出口和入口之間的龐統(tǒng)管路上。此閥控制泵出入口之間的壓差不超過額定值。當(dāng)壓差達(dá)到額定值時，閥門靠壓差作用自動打開，使羅茨真空泵出口和入口相通，使出入口之間的壓差迅速降低，這時羅茨真空泵在幾乎無壓差的負(fù)荷下工作。當(dāng)壓差低于額定值時，閥自動關(guān)閉，氣體通過羅茨真空泵由前級泵抽走，帶有旁通溢流閥的羅茨真空泵可以與前級泵同時啟動，使機(jī)組操作簡單方便。

（2）采用液力聯(lián)軸器

采用液力聯(lián)軸器也能防止泵的過載現(xiàn)象發(fā)生，使泵可以在高壓差下工作。液力連軸器安裝在泵和電動機(jī)之間。在正常工作狀態(tài)下，液力聯(lián)軸器由電動機(jī)端向泵傳遞額定力矩。羅茨真空泵的最大壓差由液力聯(lián)軸器所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩來決定，而液力聯(lián)軸器的最大轉(zhuǎn)矩由其中的液體量來調(diào)節(jié)。當(dāng)泵在高壓差下工作或前級泵同時啟動時，在液體聯(lián)軸器內(nèi)產(chǎn)生了轉(zhuǎn)速差即滑動，只傳遞一定的力矩，使泵減速工作。隨著抽氣的進(jìn)行，氣體負(fù)荷減小，羅茨真空泵逐漸加速至額定轉(zhuǎn)速。

（3）采用真空電氣組件控制泵入口壓力

在羅茨真空泵的入口管路處安裝真空膜盒繼電器或電接點(diǎn)真空壓力等壓力敏感組件。真空系統(tǒng)啟動后，當(dāng)羅茨真空入口處壓力低于給定值（泵允許啟動壓力）時，壓力敏感組件發(fā)出信號，經(jīng)電氣控制系統(tǒng)開啟羅茨真空泵（如真空系統(tǒng)中裝有羅茨真空泵旁通管路，則同時關(guān)閉旁通管路閥門）。若泵入口壓力高于規(guī)定值時，則自動關(guān)閉羅茨真空泵（或同時打開泵旁通管路閥門），若泵入口壓力高于規(guī)定值時，則自動關(guān)閉羅茨真空泵（或同時打開泵旁通管路閥門），從而保證了羅茨真空泵的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

顯然以上方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，控制精度差，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，已經(jīng)不能適應(yīng)設(shè)備發(fā)展的要求。

3、普通的變頻器應(yīng)用方案

為了保護(hù)電機(jī)，部分真空泵廠家采用變頻器，用電流互感器和電流變送器檢測電機(jī)的實(shí)際電流，然后將轉(zhuǎn)換后的模擬量信號輸入變頻器，讓變頻器做PID運(yùn)算，從而控制電機(jī)的電流和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后達(dá)到保護(hù)電機(jī)的目的。

由上圖可以看出其控制回路復(fù)雜，雖然變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)電流的閉環(huán)PID控制，但控制精度不高，轉(zhuǎn)換復(fù)雜。無法區(qū)分電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流和正常負(fù)載電流，可能造成電機(jī)長時間工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，造成燒電機(jī)。控制效果不太理想。

4、大連普傳PI500頻器在真空泵應(yīng)用特性

大連普傳PI500矢量變頻器采用全球領(lǐng)先的無速度傳感器矢量控制算法，把電機(jī)定子電流按坐標(biāo)變換分解為轉(zhuǎn)矩電流風(fēng)量和勵磁電流分量，從而實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)矩控制。與V/F控制算法相比具有低頻力矩特性好，動態(tài)響應(yīng)特性好，速度控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。

大連普傳PI500矢量變頻器真空泵專用方案不需要在外部添加任何設(shè)備，變頻器本身就能實(shí)現(xiàn)對電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速的精確控制。

無論容器的密封性能好壞，大連普傳PI500矢量變頻器不需要任何外圍輔助設(shè)備情況下，均可以控制電機(jī)電流在電機(jī)額定值以內(nèi)，且控制范圍內(nèi)可以任意調(diào)整，控制精度達(dá)到±1%。在此基礎(chǔ)上，使真空泵以最高效率運(yùn)行，以最快速度到達(dá)設(shè)定的真空度。

同時大連普傳PI500矢量變頻器還可以快速識別真空泵堵轉(zhuǎn)電流和負(fù)載電流。當(dāng)真空泵因機(jī)械原因堵轉(zhuǎn)時，能夠立即識別并報(bào)警停機(jī)，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。

5、參數(shù)設(shè)置

6、結(jié)束語

大連普傳PI500泵專用方案不僅解決了真空泵的控制難題，成本上省去了傳統(tǒng)的機(jī)械防過載裝置，同時簡化了變頻控制電路，綜合效益大幅度提高。在實(shí)際使用中，獲得了真空泵生產(chǎn)廠家的一致好評。

作者：丁云飛，高級工程師，工學(xué)學(xué)士，一直從事高檔數(shù)控機(jī)床、全數(shù)字總線數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動等產(chǎn)品的研發(fā)項(xiàng)目管理及品質(zhì)管理工作。