变频器在新疆天富阳光泰秒菌素发酵生产中

由电动机的转速公式知道：
n=60f/P*(1-s)
可知当电机的极对数p、转差率s不变时，改变电源的供电频率，就可以平滑的改变电机的转速，即：n=Kf，n与f成正比，这就是改变频率可以平滑改变电机转速的原理。
对于异步交流电机，变频器输出电压与频率以及气空隙磁通存在以下对应关系：
U=4.44fs*Ns*Ks*Φ
式中， N s 为定子每相绕组串联匝数； Ks 为基波绕组系数；Φ为电机气隙中每极合成磁通。
在变频器调速过程中，要保证磁通恒定，因为对于电动机而言，磁通太大，电机绕组容易饱和，严重时会烧毁电机，磁通太弱，电机力矩就会不足，电机在重载下就会启动不了，难以正常运转。从上式来看，在调频的过程中，4.44、Ns、Ks都是常数，要保证磁通Φ恒定，在改变频率fs的同时，必须同时改变电压U，即保证U/fs=KΦ，K为常数，这就是变频同时变压的原理，也即恒V/f控制。
当然随着变频器的发展，为了适应现场电机及电源电压的要求，又派生出变频器的许多不同品类，如：
为了适应大功率电机的需要，采用IGBT模块、整流模块直接并联或单元并联的方式，产生低压大功率变频器。
为了适应电压升高的需要，产生了中压变频器，采用整流模块、IGBT模块直接串联，采用三电平、五电平、七电平等主回路方式，使输出波形及电源谐波尽量满足现场需要。
对于高压大功率变频器，现在主要采用美国罗宾康公司的单元串联完美无谐波的主电路及控制电路的方式进行控制，实现用低压配件进行高压控制的目的。
为了适应控制方式的需要，又在V/f控制的基础上，研发了矢量控制、直接转矩控制等多种控制方式。
这些都是普通变频器的派生产品。我们现在的380V/50Hz/400KW的变频器，就是采用整流模块、IGBT模块直接并联的方式进行控制的。如图3所示。

图3、模块并联变频器原来示意图。

图4是变频器外形图。

图4、变频器的外形图

5、搅拌机变频改造使用效果
天富阳光公司发酵罐搅拌机变频技改工程选用我公司生产的JD-BP32-400F(400KW/380V)低压变频器,共计8台，对搅拌罐进行控制，工程于2011年11月完成，改造达了预期的效果。
1） 由于发酵罐的搅拌器转速得以有效地控制与调整，实现了最佳工况运行，使泰妙菌素产出的发酵单位提高了10%左右。
2） 在发酵工艺周期内，适当地降低了搅拌器转速，有效地遏制了发酵液泡沫剧烈地生成，减少了染菌事故率。
3） 减少了维护工作量和维护费用，延长了设备的使用寿命。
由于变频器采用软起动、软停止工作方式，因此避免了电动机全压启动时，对电网、电气设备及机械设备的冲击，有效地延长了设备的大修期和使用寿命，大大降低了维护工作量和维护成本。
4） 变频器具有多项保护功能，十分完善。
与原来传统的工频控制系统相比较，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升保护等多项保护功能，更精确地保护了电机，最大限度保证了设备的连续运行。
5）节能效果显著。泰妙菌素的生产是从菌种的培养开始，菌种由沙土管孢子接入试管斜面培养，而后接入摇瓶培养，成熟后接入一级种子罐培养48h，变频器调制35Hz，然后接入二级种子罐培养48h，变频器调制40Hz，再接入三级种子罐培养48h，变频器调节：
1）0-18小时为35Hz
2）18-48小时为45Hz
最后接入150m3发酵罐进行发酵250h左右，变频器调节：
1) 0-15小时为25Hz
2) 15-200小时为45Hz
3) 200-250小时为30Hz
放入发酵液缓冲罐，发酵液经板框过滤，滤液排入污水处理设施，滤饼经闪蒸干燥得到干菌丝。
从以上情况看，变频器运行频率最高不超过45Hz，最低不低于25Hz，平均在35Hz左右，经测试，在同样的工况下，搅拌机变频运行与工频运行相比，用电量减少40%左右，节电效果十分明显。

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