矢量变频器应用

　　变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。

　　变频恒压供水自动控制系统工作原理如下：

　　系统正常运行时，用户用水管网上的压力传感器对用户的用水水压进行数据采样，并将压力信号转换为电信号，传输至PID调节器，然后与用户设定的压力值进行比较和运算，并将比较和运算的结果转换为频率调节信号和水泵启动台数信号分别送至变频器和可编程控制器（PLC）；变频器据以调节水泵电机的电源频率，进而调整水泵的转速；可编程控制器械根据PID调节器传输过来的水泵启动台数信号控制水泵的运转。通过对水泵的启动和停止台数及其中变频泵转速的调节，将用户管网中的水压恒移稳于用户预先设计的压力值，使供水泵组“提升”的水量与用户管网不断变化的用水量保持一致，达到“变量恒压供水”的目的。

　　以下矢量变频器在某市市政供水工程中的应用系统由可编程控制器，变频器和电动机组成，采用可编程序控制器（PLC）控制变频调速器，具有控制水泵恒压供水的功能。通过安装在管网上的压力传感器，把水压转换成4～20mA的模拟信号，通过PLC内置的PID控制器，来改变电动水泵转速。当用户用水量增大，管网压力低于设定压力时，变频调速的输出频率将增大，水泵转速提高，供水量加大，当达到设定压力时，电动水泵的转速不在变化，使管网压力恒定在设定压力上；反之亦然。这样通过闭环PID控制就达到恒压供水的目的。

　　当电机出现故障（即：过压、过流、过载、电机过热保护）后，系统会自动停止运行，当系统恢复后，再重新按操作步骤进行操作。

　　二、变频器在纺织机械中的应用

　　棉纺织设备的大部分机器采用了变频调速技术、可编程控器(PLC)技术，也已有相当一部分的产品采用了工控机、单片机、交流伺服系统、触摸屏人机界面以及现场总线技术，实现了纺机产品的机电一体化，变频器在纺织设备上应用很普及，从清花、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱、无梭织机等均已采用。按使用情况可分为三种类型：

　　第一类：一台主机选用一台变频器控制一台电动机，如并条机、粗纱机、细纱机等。

　　第二类：一台主机选用一台变频器控制多台电动机，如并纱机、气流纺机(单锭单电机传动型)等。

　　第三类：一台主机用多台变频器分别控制多台电动机，并由计算机控制多电机协调同步，和实现卷绕成形功能，如取消锥轮的新型粗纱机、取消长边轴传动和无级变速器的新型浆纱机，分条整经机等。

　　纺织设备上应用的变频器的容量范围：

　　0.37KW～500KW，90%以上为0.37KW～37KW。

　　矢量变频器在梳棉机中的应用。

　　某棉纺厂使用的梳棉机老机在设计方面由于受到当时的技术条件、设备制造成本，市场需要等因素的限制不可避免的存在着一些缺陷。如A186D型梳棉机道传动系统中的电磁离合器由于故障较高，经常造成停机，不时出火警，给生产效率与产品质量造成一定的损失，要保持与维护需投入大量的人力与物力。惯性轮电磁离合器被弃用。这样在由慢转快的过程中产生细条，严重时出现破边，棉网拉断的现象影响生产质量。为避免这种现象，操作工用不当的操作办法来弥补以上设备缺陷，但要造成大量的废条，同样是不可取的。

　　使用矢量变频器改善梳棉机运行状态的过程：A186D梳棉机为了使道夫达到升、降速平滑，在机械传动中设计双速电机，惯性轮、电磁离合器，用电气加机械的手段来实现。A186E、A186F、FA201梳棉机设计中又增加了电动机的星-三角转换这一控制环节，从而进一步改善了升、降速频率。FA201B、FA212梳棉机采用了威科矢量变频器调速，从而实现了道夫升速斜率的任意调节，道夫工艺转速的任意可变的功能。为老机改造提供一个好的范例。

　　对A186D老机进行矢量变频器调速改造，不但提高设备性能，降低故障停机。还能提高生产效率与生产质量。

　　三、变频器在提升设备中的应用

　　变频器可通过其外部控制端子实现启停、正反转、S曲线加减速及多段速度控制。矢量控制运算中要用到的电机本身的一些参数，可由

　　1、启动控制

　　为使电梯启动时平稳无冲击，无反向溜车，启动控制应按以下顺序：

　　（1）首先向变频器发出预励磁命令，给电动机建立磁场(此时速度给定为零)；

　　（2）经第一级延时后发出打开抱闸指令；

　　（3）再经第二级延时确认抱闸打开后给出速度指令。

　　2、减速平层控制

　　电梯减速按照距离直接停车平层，即要求各层站的减速距离完全一致。减速到平层时无爬行过程，由运行速度直接向零速减速。为保证停车时的舒适感，应确认电梯到达零速时(此信号由变频器给出)才给出合抱闸命令，再经一级延时，给出停止励磁指令。若停车后电梯没有平层，应进行再平层控制。

　　3、再平层控制

　　若电梯停车后没有准确平层，或平层后因钢丝绳形变使轿厢移位，应进行再平层。再平层应在较低的速度下进行(通常为运行速度的1%)，且应在电梯门打开，电梯处在平层区内的情况下进行。变频器有很好的低频转矩扭力，我们测得电梯在110%额定载重下仍能可靠地进行再平层。

　　由于控制系统采用了脉冲编码定位控制技术，故井道内省略了减速感应器，只在轿顶留下了一套平层感应装置，并具有再平层功能。

　　实践证明，改造后的电梯运行舒适感好，启动、减速、平层的舒适感不因轿厢负载的变化而变化，取得了令人满意的效果。

　　改造中应注意的几个问题

　　电梯技术改造并没有固定模式，一切应根据现场实际情况来定。但我们在将旧式交流双速梯和调压调速梯改造成变频调速电梯过程中觉得以下几个常遇到的问题应特别引起注意，以确保改造后电梯的安全使用。

　　1、货梯改全自动集选控制方式时，应补装安全触板或光电保护装置，无测重装置的应设法补装。

　　2、保持原额定载重量，额定速度不变，保持钢丝绳原曳引比方式不变。

　　3、应用线路或软件保证轿顶行慢车时，轿内和机房不能走车，以确保轿顶操作人员的安全。

　　4、层门无自动关闭装置的应在每层层门上增设可靠的层门自动关闭装置。

　　5、层门门扇是由绳、链联接时，被动门扇应补设电气安全装置。

　　6、检查测试限速器、安全钳及其联动情况，不合格的限速器必须更换。

　　7、制动器应作全面分解，闸带上不允许有油垢，电磁铁可动铁芯与铜套间要干净，并用石墨粉润滑。

　　四、变频器在水泥机械中的应用

　　变频调速技术在我国水泥行业的应用日趋广泛。在生产工艺需要调速的许多环节，如回转窑、单冷机、喂料机、配料系统、风机、水泵等，以交流变频调速取代调压调速、滑差调速以及直流调速已成为一种必然趋势。

　　在水泥粉磨工艺中，球磨机入磨物料粒度的大小，对其台时产量影响较大，预破碎工艺作为提高磨机台时产量、降低粉磨电耗的重要途径，引起了许多水泥企业的重视。根据工艺要求，水泥立窑放料每次持续2～3min，间隔2～3min，但目前几乎所有水泥企业中破碎机处于工频恒速运行状态，24h连续运转，造成电能的巨大浪费，并影响电机和破碎机的使用寿命。另一方面，由于破碎机具有十分大的惯性，不易频繁启停，所以即使使用变频器也难以解决系统制动时产生的泵升电压引起保护电路动作，使系统无法正常工作。

　　针对系统的以上特点，利用系列变频器实现破碎机的变频调速和软启动；利用再生能量回馈单元克服破碎机制动过程中产生的过高的泵升电压；利用PLC实现系统的逻辑闭环控制，使破碎机的工作与立窑放料同步，实现间歇运行。从而在改善工艺控制质量的同时，最大限度地节约了电能，降低了生产成本。现场调试和运行结果表明，系统运行可靠，节电率可达60%以上。

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