1 引言
聚酯生产是一个连续的不间断的过程，为了满足工艺的要求并有效地控制产量，生产流程中的一些传动部位需要进行速度控制。这些部位包括:浆料输送泵，预聚物输送泵，消光剂输送泵和计量泵，预聚物反应器搅拌器，终缩聚反应器搅拌器，熔体输送泵等。其中的搅拌设备由于没有备用，其传动设备还要求有备用，以提高生产装置的可用性。随着电力电子技术和微处理器技术的发展，通用电压源型变频调速技术日见成熟。电压源型变频器具有结构简单、功能完善、性能可靠、节能显著的特点，被越来越广泛地采用，成为调速传动设备的首选。目前市场上可以买到的变频器品牌不下数十种，如何选择变频器才能更好地满足需要呢?本文作者根据多年实践经验对此进行了总结。
2 变频器选型的一般原则
2.1变频器的正确选择必须充分考虑的问题:
变频器的正确选择对于传动系统的正常运行是非常关键的。选择变频器时，必须充分考虑以下3点:
(1) 电压等级与控制电机相符。
(2) 额定电流为控制电机额定电流的1.1～1.5倍。选择变频器时，必须以实际的电机电流值作为选择变频器的依据，而电机额定功率值只能作为参考。
(3) 根据被控设备负载的特性选择变频器的类型。
变频器在设计的时候一般分为适用于风机水泵的专用系列和适用于恒转矩负载的通用系列。所谓风机水泵专用变频器，除了在控制方式上有一些真对风机水泵类负载的控制功能外，其过载能力一般较低，一般为120%，因此所用的功率器件容量较小。恒转矩系列变频器的过载能力较高，一般为150%，因此采用的功率器件容量较大，除此之外，在控制性能上也具有更高的指标，如采用矢量控制或直接转矩控制。
2.2 生产机械的三种类型
人们在实践中常将生产机械分为三种类型: 恒转矩负载、恒功率负载和风机、水泵负载，如附图所示。
附图 生产机械的转矩特性
(1) 恒转矩负载
负载转矩m与转速ｎ无关，任何转速下m总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机、挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。
(2) 风机、泵类负载
在各种风机、水泵、油泵中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度ｎ的２次方成正比。随着转速的减小，转矩按转速的２次方减小。这种负载所需的功率与速度的３次方成正比。当所需风量、流量减小时，利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度地节约电能。由于高速时所需功率随转速增长过快，与速度的三次方成正比，所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。
(3) 恒功率负载
机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，最大容许输出转矩不变，属于恒转矩调速;而在弱磁调速时，最大容许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。
2.3 选择变频器时应注意事项
根据上述原则，在选择变频器时应注意以下几点:
(1) 选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据。另外应充分考虑变频器的输出含有高次谐波，会造成电动机的功率因数和效率变坏。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流增加10％。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有裕量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。一般来说，变频器的额定电流至少应该是电机额定电流的1.1倍。
(2) 变频器与电机之间的距离较大时，应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。
(3) 当变频器用于控制并联的几台电机时，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值，要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下，变频器的控制方式只能为ｖ/ｆ控制方式，并且变频器无法保护电动机的过流、过载保护，此时需在每台电动机上加熔断器来实现保护。
(4) 对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一档选择。
(5) 使用变频器控制高速电机时，由于高速电动机的电抗小，高次谐波亦增加输出电流值。因此，选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。
(6) 驱动防爆电动机时，变频器没有防爆构造，应将变频器设置在危险场所之外。
(7) 使用变频器驱动齿轮减速电动机时，使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时，在低速范围内没有限制;在超过额定转速以上的高速范围内，有可能发生润滑油用光的危险。因此，不要超过最高转速容许值。
(8) 对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下，如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话，有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此，应了解工频运行情况，选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器。
(9) 当变频器控制罗茨风机时，由于其起动电流很大，所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。
(10) 选择变频器时，一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。
3 聚酯装置变速传动部位的负载特性和变频器的选型
3.1 泵类负载
浆料输送泵和预聚物输送泵采用的是螺杆泵。螺杆泵的最大特点是其流量与转速成正比，其机械特性有别于离心泵，机械特性介于离心风机/泵和恒转矩之间。考虑到聚酯生产的连续性特点，我们选择恒转矩特性的变频器。
熔体输送泵采用的是齿轮泵，其机械特性也是比较硬的，因此也选择恒转矩特性的变频器。
3.2 搅拌类负载
反应器搅拌器是聚酯生产中最关键的设备，其机械特性也归到恒转矩类，因此选择恒转矩特性的变频器。由于搅拌器是整个工艺流程必不可少的环节，而且本身没有备用，因此其变频转动装置的可靠性就显得非常重要。如果搅拌器停止时间过长，其物料会凝结变硬，搅拌器再次启动将非常困难，最终会导致设备报废。为此必须设置备用变频器。当主机变频器在运行中发生故障时，备用变频器能够快速的投入运行，保证连续生产。为了能可靠的实现重起动，变频器必须具有强大的起动转矩。
根据上述负载特点，我们在不同的装置中先后采用了富士电机frenic5000g11s系列变频器，西门子master drives系列变频器(6se70)，abb acs800系列变频器，西门子micromaster mm440系列变频器，均取得了良好的效果。当然，我们在选择变频器品牌时还必须考虑的一个重要问题就是产品的可靠性和售后服务情况。
4 针对聚酯装置特点进行变频器参数的设置
由于微处理器技术的飞速进步，现在的变频器大多具有完善的控制功能，比较典型的功能有:转速跟踪再起动功能，自动转矩提升功能，瞬时停电再起动功能，减速模式选择，自动节能运行功能，自动转矩限制功能，多套电机参数设置功能等。合理的利用这些功能，可以最大限度的发挥变频器的功能和满足生产的需要，反之，有可能产生不良的后果。以下是几个典型的例子(以富士电机frenic5000g11s变频器为例):
（1） 为了实现在电网瞬停故障发生后变频器能够顺利地再次起动，需要如下参数配合:首先瞬停再起动功能设置为“瞬停再起动动作”(参数f14=3)，“转速跟踪再起动”在起动时有效(参数h09=2)，另外与“瞬停再起动”功能有关的还有参数h13(等待时间)，h14(频率下降速率)，h15(继续运行的直流电压值) 。
（2） 对于有机械共振问题的传动部位，变频器的一些自动调节功能就必须确保关闭，如:曾经遇到熔体输送泵电机发生严重的机械共振，最后在关闭“自动转矩提升功能”(f09=0.0)的情况下，共振问题迎刃而解。
（3） 对有热备用变频器的传动部位，“转速跟踪再起动功能”是必须的，同时根据主机电机的不同容量，还应设置不同的电机参数，以便最佳的控制电机的转速和转矩。另外为了实现主机和备机在正常情况下的切换操作，变频器的减速模式选择自由停车(参数h11=1) 。
5 结束语
综上所述，聚酯生产装置采用的变频装置选择恒转矩变频器。选择的变频器必须具有转速跟踪再起动功能和瞬时停电再起动功能。由于生产过程是连续进行的，要求所选变频器必须具有较高的可靠性。为了满足重载起动的要求，变频器还必须具有优良的低速转矩特性。针对变频器热备用和机械共振问题等问题，变频器的参数必须进行良好的设置，这样才能充分发挥变频器的性能，满足生产工艺的需要。
