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熱詞：嵌入式傳感器電源主板工控機(jī) PLC 人機(jī)界面變頻器

變頻器應(yīng)該技術(shù)

類型：	【資料】	上傳：	2011-6-4 17:31:31	大小：	500KB
說明：	概述在全國倡導(dǎo)綠色節(jié)能、科學(xué)節(jié)能的大背景下，具有國際領(lǐng)先節(jié)能技術(shù)的企業(yè)成了這場革命的主力軍。作為全球領(lǐng)先自動化品牌的系統(tǒng)集成商，南寧丹斯擁有自動化控制豐富技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，在這場政府提倡綠色節(jié)能環(huán)保運(yùn)動中發(fā)揮了積極的帶頭作用，把自動化系列產(chǎn)品的結(jié)合應(yīng)用，把各種創(chuàng)新解決方案帶到生產(chǎn)的第一線。變頻技術(shù)，就是通過技術(shù)手段，來改變用電設(shè)備的供電頻率，進(jìn)而達(dá)到控制設(shè)備輸出功率的目的。變頻技術(shù)隨著微電子學(xué)、電力電子、計算機(jī)和自動控制理論等的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入了一個嶄新的時代,完全成熟的技術(shù)，也使其應(yīng)用進(jìn)入了一個新的高潮。它是通過變頻調(diào)速改變軸輸出功率，達(dá)到減少輸入功率節(jié)省電能的目的。是感應(yīng)式異步電動機(jī)節(jié)能的重要技術(shù)手段之一。引言對于異步電動機(jī)通過調(diào)速達(dá)到節(jié)能目的方法很多，如：調(diào)壓調(diào)速,又稱為滑差調(diào)速；變極對數(shù)調(diào)速和品閘管串極調(diào)速等等，根據(jù)不同的負(fù)載性質(zhì)，有針對性的選擇。在各種調(diào)速節(jié)能中，利用變頻調(diào)速，是異步電動機(jī)調(diào)速效果最好、最成熟、最有發(fā)展前途的節(jié)能技術(shù)。 1. 變頻器控制對像：變頻器應(yīng)用，可分為兩大類：一種是用于傳動調(diào)速，另一種是各種靜止電源（靜止電源暫且不講）。變頻傳動調(diào)速，其應(yīng)用目的就是通過對電機(jī)調(diào)速來達(dá)到節(jié)約能源。控制對象就是在動力設(shè)備上實(shí)現(xiàn)電—機(jī)轉(zhuǎn)換的電動機(jī)。這是由感應(yīng)式異步電動機(jī)的性能和特征決定，其次是由于所帶的負(fù)載對電機(jī)調(diào)速的負(fù)荷適應(yīng)性所決定。由電機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)公式我們知道，電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，主要取決于電機(jī)定子的旋轉(zhuǎn)磁場（n1=tf/p）。對一個繞制好的電機(jī)，其旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速完全取決供電頻率，t 為時間常數(shù)，P為電機(jī)的極對數(shù)，n1正比電源頻率f，從電機(jī)的結(jié)構(gòu)上我們看到定、轉(zhuǎn)子之間沒有任何電的連接，基于磁場感應(yīng)和機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速總是不同步，差一個轉(zhuǎn)差數(shù)（一般為n1的1%-1.8%,）稱為轉(zhuǎn)差率S，由此可見電機(jī)的轉(zhuǎn)速也正比于電源的頻率。n2=tf(1-s)/p從異步電動機(jī)變頻時機(jī)械特性曲線中，我們不難看出轉(zhuǎn)速的變化對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩影響較小，對于傳動機(jī)械功率要求完全可以滿足。變頻調(diào)速控制是在降低輸出頻率的同時輸出電壓也相應(yīng)降低，轉(zhuǎn)矩正比輸出電壓。轉(zhuǎn)矩也會有些減少。這種純電氣調(diào)速系統(tǒng)是人為地改變電動機(jī)的機(jī)械特性來獲得不同的轉(zhuǎn)速，直接與拖動機(jī)械相連接不需原機(jī)械設(shè)備做任何調(diào)整，這對于節(jié)能改造成本，保持原有機(jī)械性能都大有好處。變頻傳動調(diào)速的特點(diǎn)是：①不用改動原有設(shè)備包括電機(jī)本身；②可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，滿足傳動機(jī)械要求；③變頻器軟啟、軟停功能，可以避免啟動電流沖擊對電網(wǎng)的不良影響，減少電源容量的同時還可以減少機(jī)械慣動量，減少機(jī)械損耗；④不受電源頻率的影響，可以開環(huán)、閉環(huán)手動/自動控制；⑤低速時，定轉(zhuǎn)矩輸出、低速過載能力較好；⑥電機(jī)的功率因數(shù)隨轉(zhuǎn)速增高功率增大而提高，使用效果較好。 2. 節(jié)能變頻控制機(jī)電設(shè)備配合設(shè)計原則：電機(jī)的最大功率必須滿足負(fù)載下的機(jī)械功率和轉(zhuǎn)矩，對于不同的負(fù)載，最大值并非時時刻刻都發(fā)生、負(fù)載的變化是非線性的，而電機(jī)的輸出功率卻是恒定的，這就意味著在非最大負(fù)載時電機(jī)輸出了相當(dāng)一部分多余功率，電能也就白白浪費(fèi)掉了。風(fēng)機(jī)、水泵類就是較典型例子。風(fēng)機(jī)、水泵類風(fēng)量和流量的控制在過去很少采用轉(zhuǎn)速控制方式，基本上都是由鼠籠型異步電動機(jī)拖動，進(jìn)行恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)需要改變風(fēng)量或流量時，事實(shí)上都采用調(diào)節(jié)擋風(fēng)板或節(jié)流閥。這種控制雖然簡單易行，能滿足流量要求，但對電機(jī)來講，從節(jié)省能源的角度來看是非常不經(jīng)濟(jì)的。生產(chǎn)中很容易檢測出來。這類設(shè)備一般都是長時間運(yùn)行，甚至很久不停機(jī)。在實(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)，除在極短時間流量最大值外，近90％時間運(yùn)行在中等或較低負(fù)荷狀態(tài)，總用電量至少有40％以上被浪費(fèi)掉。采用變頻調(diào)速控制，對風(fēng)機(jī)、水泵類機(jī)械進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制來調(diào)節(jié)流量的方法，對節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要意義。 3. 風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能方法從流量控制原理上講，風(fēng)機(jī)、水泵的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同. 3.1 具體測試某工廠爐底風(fēng)機(jī)散熱控制系統(tǒng)，冶煉爐根據(jù)不同材料、需要不同的爐底冷卻溫度，設(shè)計滿足最大冷卻風(fēng)量設(shè)計為四臺18.5KW4極葉輪式風(fēng)機(jī)，全功率運(yùn)轉(zhuǎn)，但用最大冷卻風(fēng)量的概率極低。冶煉常用幾種材料，四臺風(fēng)機(jī)對開風(fēng)量過大；對開兩臺時，達(dá)不到冷卻要求；對開一對再側(cè)開一臺，冷卻不均、無法滿足工藝要求；原設(shè)計4臺對開風(fēng)機(jī)靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板可滿足冷卻要求，但對電機(jī)來講，浪費(fèi)電能。風(fēng)板全開時，運(yùn)行電流24A，全關(guān)閉時22A，輸入功率從17.0KW—18.5KW變化，節(jié)電率不足8％。針對這一特殊要求制定方案，對其中兩臺對開電機(jī)進(jìn)行開環(huán)變頻調(diào)速控制，配合兩臺全速風(fēng)機(jī)，即滿足不同材料的溫控要求，又能節(jié)約電能。按照這一方案進(jìn)行改造后，節(jié)電效果非常明顯。針對其中一種材料需固定頻率控制進(jìn)行冷卻,幾個月才換一次，設(shè)定頻率在25—35之間，完全滿足冷卻要求。工頻下運(yùn)行時一臺18.5KW風(fēng)機(jī)（經(jīng)變頻器輸出），每小時耗電為11.9度/小時，日耗電量為：285.6度/24小時。在正常運(yùn)行時根據(jù)不同材料的溫度要求，設(shè)定頻率分別為：25Hz、30Hz、35Hz、40Hz和45Hz。需要指出的是：變頻器當(dāng)輸出頻率降低時，輸出電壓也相應(yīng)降低，輸入功率明顯減少，對應(yīng)頻率降低時電壓降低電機(jī)不會有溫升，若頻率不變時電壓降低至浮動電壓下限值時，電機(jī)就會有溫升。 3.2 水泵節(jié)電：同風(fēng)機(jī)原理很相近。以某酒店750TRT中央空調(diào)冷水機(jī)組水系統(tǒng)90KW冷凍泵和55KW冷卻泵為例：主機(jī)制冷是根據(jù)溫度的變化而工作，是非線性負(fù)荷，而水泵電機(jī)基本上是線性恒功率輸出。1臺55KW冷卻水泵靠調(diào)整閥門來改變流量，雖然能滿足主機(jī)運(yùn)行要求，但對于電機(jī)來講節(jié)電意義不大，閥門的全開和全閉，電流從107A—97A之間變化，平均節(jié)電不足7％。通過改造采用溫度控制為主，壓力控制為鋪進(jìn)行閉環(huán)變頻控制水泵電機(jī)，水泵電機(jī)平均節(jié)電率都在30％以上；90KW冷凍水泵電機(jī)靠調(diào)節(jié)閥門電流在163—148A之間變化，平均節(jié)電不足6％，經(jīng)閉環(huán)控制變頻調(diào)速改造后，節(jié)電率平均也在30％以上。為什么會有這么大節(jié)電空間呢，因?yàn)橹醒肟照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計時的最大容量是以人流、氣溫、空間散熱三項極限指標(biāo)為依據(jù)計算的（即人流最大、氣溫最高、空間散熱最差），平時出現(xiàn)這種情況的概率極低，從經(jīng)驗(yàn)上講不到10%，空調(diào)系統(tǒng)大部分運(yùn)行時間都在中、低負(fù)荷狀態(tài)，空調(diào)主機(jī)的負(fù)荷曲線是非線性的，而水系統(tǒng)的水泵負(fù)荷是線性恒功率的，以滿足主機(jī)的最大負(fù)荷為標(biāo)準(zhǔn)。這樣在主機(jī)非最大負(fù)荷時水泵就必然存在著電能浪費(fèi)空間。通過變頻調(diào)速控制使水泵電機(jī)的負(fù)載曲線符合或接近空調(diào)主機(jī)的負(fù)載曲線。 3.3 高壓變頻控制傳動調(diào)速控制設(shè)備都是在3KV以上大容量電機(jī)，一般都在幾百KW到幾千KW，負(fù)載率大于0.5,節(jié)電效率較低壓變頻控制略低，在18—25%左右，電機(jī)容量大耗電也多，雖然節(jié)電率較低，但用電基數(shù)大，也是非常可觀，高壓變頻設(shè)備技術(shù)復(fù)雜設(shè)備體積大，成本較高，操作必須專業(yè)技術(shù)人員，但整體效益還是很可觀的。 4. 變頻控制技術(shù)的顯性和隱性效益及利弊分析顯性效益就是指節(jié)電效益。變頻控制傳動調(diào)速對于負(fù)載性質(zhì)和負(fù)載率的不同，節(jié)電率也是不同，低壓變頻控制設(shè)備，一般負(fù)載率在0.5左右時，節(jié)電率在20—47％左右。比如定量泵注塑機(jī)、排污填水池電機(jī)、給氧風(fēng)機(jī)等等，空調(diào)水泵基本上平均節(jié)電率都在25—60％左右。低壓設(shè)備變頻調(diào)速改造投資少、見效快，投資回報期基本上在一年左右。高壓變頻設(shè)備干擾性很小，控制技術(shù)較高，輸出電壓波形近似正弦波形，但設(shè)備體積較大，安裝調(diào)試都比較復(fù)雜。 5. 變頻技術(shù)應(yīng)用情況我國工業(yè)技術(shù)雖然有了較大的發(fā)展，但目前仍是處于一個工業(yè)化中期社會，技術(shù)發(fā)展還不平衡，在很多企業(yè)生產(chǎn)中，表現(xiàn)出來最明顯的特征依舊是能源消耗多，生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；能效比不高，陳、舊、老設(shè)備在國民生產(chǎn)中仍舊占較大的比重。變頻調(diào)速的應(yīng)用，就是要改造這些設(shè)備，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。有國家、省、市政府的大力支持，有成熟的技術(shù)基礎(chǔ)理論，縱觀節(jié)能改造市場，潛力巨大。節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，造福子孫，利國利民。使用案例說明：近日，南寧丹斯就成功將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于廣西多個大型冶煉廠,鋼鐵廠,水泥廠,礦廠,造紙廠,化工廠等,針對大型空壓機(jī),風(fēng)機(jī),水泵,輸送帶,等自動變頻恒壓控制系統(tǒng)，幫助客戶實(shí)現(xiàn)了“節(jié)能大回報”。在該系統(tǒng)中，南寧丹斯采用法國施耐德變頻器,德國西門子變頻器,臺灣臺達(dá)變頻器、壓力變送器、PID智能控制器組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使儲氣罐內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，進(jìn)行恒壓控制。反饋壓力與設(shè)定壓力進(jìn)行比較運(yùn)算，實(shí)時控制變頻器的輸出，從而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使儲氣罐內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定壓力上。變頻節(jié)能方案達(dá)到了很好的節(jié)能效果，具體有以下幾個方面：（1）通過對多臺空壓機(jī)進(jìn)行自動變頻調(diào)速控制，以主管路壓力為監(jiān)控對象，通過PLC智能負(fù)反饋調(diào)節(jié)，能夠穩(wěn)定總管網(wǎng)的氣壓，達(dá)到恒壓供氣的目的。恒壓供氣確保管網(wǎng)不受壓力變化的沖擊，延長了管網(wǎng)的使用壽命，降低了維修成本。（2）多臺空壓機(jī)組全部納入變頻自動控制系統(tǒng)，由PLC控制器進(jìn)行自動切換，根據(jù)用氣量的變化，循環(huán)切換各機(jī)組以最高效率工作。（3）以“先入先出”為準(zhǔn)則，對五臺機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化組合。通過對變頻機(jī)組負(fù)荷的實(shí)時計算，確定各機(jī)組的開、停時間，使各機(jī)組高效區(qū)段工作并磨損均勻。（4）根據(jù)供氣量自動選擇開幾臺機(jī)組，以保證設(shè)備節(jié)能高效運(yùn)行。監(jiān)控出氣口及機(jī)頭潤滑油溫度，智能控制冷卻系統(tǒng)（如水泵機(jī)組），與空壓機(jī)運(yùn)行工況配合，進(jìn)一步降低冷卻系統(tǒng)的功耗，使整個機(jī)組更加節(jié)能。（5）供氣壓力可根據(jù)實(shí)際情況由用戶隨時進(jìn)行參數(shù)修改，操作簡單。降低電耗，節(jié)約供氣成本。在軟件控制下，機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)變頻、工頻無擾動切換。人性化的界面、可靠的數(shù)據(jù)、精確的系統(tǒng)，使臺達(dá)自動化產(chǎn)品間的無縫連接滲透到每個控制點(diǎn)，保證了整個控制系統(tǒng)的高效運(yùn)作。經(jīng)過數(shù)日的考察，該系統(tǒng)大大提高了生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性、提高了壓力控制精度，延長了壓縮機(jī)的使用壽命，降低了空壓機(jī)的噪音，節(jié)能收益顯著，得到客戶的一致好評，他們紛紛表示將會繼續(xù)支持臺達(dá)的自動化產(chǎn)品，并希望能夠保持長期友好的合作關(guān)系。

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