變頻器應(yīng)用時(shí)的12個(gè)技巧
發(fā)布時(shí)間:2019-11-05 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】信號(hào)線及控制線應(yīng)選用屏蔽線,這樣對(duì)防止干擾有利。當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí),例如距離躍100 m,導(dǎo)線截面應(yīng)放大些。信號(hào)線及控制線不要與動(dòng)力線放置在同一電纜溝或橋架中,以免相互干擾,最好穿管放置,這樣更合適。
1)信號(hào)線及控制線應(yīng)選用屏蔽線,這樣對(duì)防止干擾有利。當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí),例如距離躍100 m,導(dǎo)線截面應(yīng)放大些。信號(hào)線及控制線不要與動(dòng)力線放置在同一電纜溝或橋架中,以免相互干擾,最好穿管放置,這樣更合適。
2)傳輸信號(hào)以選用電流信號(hào)為主,因電流信號(hào)不容易衰減,亦不容易受干擾。實(shí)際應(yīng)用中傳感器輸出的信號(hào)是電壓信號(hào),可以通過變換器將電壓信號(hào)變換成電流信號(hào)。
3)變頻器閉環(huán)控制一般都是正作用的,即輸入信號(hào)大,輸出量亦大(例如中央空調(diào)制冷工作時(shí)及一般壓力、流量、溫度等控制時(shí))。但亦有反作用的,即輸入信號(hào)大,輸出量反?。ɡ缰醒肟照{(diào)在制熱工作時(shí)以及供熱站的取暖熱水泵)。閉環(huán)控制如圖1所示。
4)在閉環(huán)控制時(shí)能選用壓力信號(hào)的,就不要選用流量信號(hào)。這是因?yàn)閴毫π盘?hào)傳感器價(jià)格低,安裝容易,工作量小,調(diào)試方便。但工藝過程有流量配比要求的,且要求精確時(shí),那就必須選用流量控制器,并根據(jù)實(shí)際的壓力、流量、溫度、介質(zhì)、速度等來選用合適的流量計(jì)(例如電磁式、靶式、渦街式、孔板式等)。
5)變頻器內(nèi)置的PLC、PID功能適合用于信號(hào)變動(dòng)量較小、較穩(wěn)定的系統(tǒng)。但由于內(nèi)置的PLC、PID功能在工作時(shí)只調(diào)時(shí)間常數(shù),所以難以得到較為滿意的過度過程要求,而且調(diào)試比較費(fèi)時(shí)。
另外這種調(diào)節(jié)不是智能的,故一般不經(jīng)常采用,而是選用外置的智能化的PID 調(diào)節(jié)器。例如日本富士PXD 系列、廈門安東等,十分方便。使用時(shí)只要設(shè)置SV(上限值),工作時(shí)有PV(運(yùn)行值)指示,又是智能化,保證具有最佳的過渡過程條件,使用較為理想。關(guān)于PLC,可按控制量的性質(zhì)、點(diǎn)數(shù)、數(shù)字量、模擬量、信號(hào)處理等要求,選用外置PLC 的各種品牌,例如西門子的S7-400、S7-300、S7-200等。
6)信號(hào)變換器在變頻器外圍電路中亦被經(jīng)常用到,一般由霍爾元件加電子線路組成。按信號(hào)變換和處理方式可分為電壓變電流、電流變電壓、直流變交流、交流變直流、電壓變頻率、電流變頻率、一進(jìn)多出、多進(jìn)一出、信號(hào)疊加、信號(hào)分路等各種變換器。例如深圳的圣斯?fàn)朇E-T 系列電量隔離傳感器/變送器,應(yīng)用十分方便。國(guó)內(nèi)類似產(chǎn)品不少,用戶可按需要自行選擇應(yīng)用。
7)變頻器在應(yīng)用時(shí)往往要配外圍電路,其方式常有:
(1)由自制繼電器等控制元件組成的邏輯功能電路;
(2)買現(xiàn)成的單元外置電路(例如日本三菱公司的);
(3)選用簡(jiǎn)易可編程控制器LOGO(國(guó)外、國(guó)內(nèi)都有此產(chǎn)品);
(4)使用變頻器不同功能時(shí),可選用功能卡(例如日本三墾變頻器);
(5)選用中小型可編程序控制器。
8)多臺(tái)水泵并聯(lián)恒壓供水(例如城市自來水廠的清水泵、中大型水泵站、供熱水中心站等)的變頻技術(shù)改造方案常見的有以下兩種。
按使用經(jīng)驗(yàn),方案(1)節(jié)省初投資,但節(jié)能效果差。起動(dòng)時(shí)先起動(dòng)變頻器至50 Hz 后,再起動(dòng)工頻,后轉(zhuǎn)入節(jié)能控制。供水系統(tǒng)中只有采用變頻器拖動(dòng)的水泵,壓力略小些,系統(tǒng)存在湍流現(xiàn)象,有損耗。
方案(2)投資較大,但比方案(1)多節(jié)能20%,猿臺(tái)泵壓力一致,無湍流損耗,效果更佳。
9)多臺(tái)水泵并聯(lián)恒壓供水時(shí)采用信號(hào)串聯(lián)方式只用一個(gè)傳感器,其優(yōu)點(diǎn)如下。
(1)節(jié)省成本。只要一套傳感器及PID,如圖4所示。
(2)因只有一個(gè)控制信號(hào),所以輸出頻率一致,即同頻率,這樣壓力亦一致,不存在湍流損耗。
(3)恒壓供水時(shí),當(dāng)流量變化,泵的開動(dòng)臺(tái)數(shù)通過PLC 控制隨之變化。最少時(shí)1 臺(tái),中等量時(shí)2臺(tái),較大量時(shí)3 臺(tái)。當(dāng)變頻器不工作停機(jī)時(shí),電路(電流)信號(hào)是通路的(有信號(hào)流入,無輸出電壓、頻率)。
(4)更有利的是,因?yàn)橄到y(tǒng)只有一個(gè)控制信號(hào),即使3 臺(tái)泵投入不同,但工作頻率卻相同(即同步),壓力亦一致,這樣湍流損耗為零,亦即損耗最小,所以節(jié)電效果最佳。
10)減小基底(基本頻率)是提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最有效的方式。原理分析如下。
(2)為什么減小基底頻率提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是最有效的呢?具體如表1 所列。
由表1知,由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大幅度提高,所以一些難以起動(dòng)的設(shè)備,例如擠出機(jī)、清洗機(jī)、甩干機(jī)、混料機(jī)、涂料機(jī)、混合機(jī)、大型風(fēng)機(jī)、水泵、羅茨鼓風(fēng)機(jī)等均能順利起動(dòng)了。這比通常提高起動(dòng)頻率進(jìn)行起動(dòng)效果明顯。使用此法再配合由重載變輕載措施,提高電流保護(hù)到最大值,幾乎一切設(shè)備都能起動(dòng)了。因此說采用減小基底頻率來提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是最有效的,亦是最方便的辦法。
(3)在應(yīng)用此條件時(shí)基底頻率減小不一定非要一下降至30 Hz??刹捎妹? Hz逐步進(jìn)行下降,下降到達(dá)的頻率只要能起動(dòng)系統(tǒng)就行。
(4)基底頻率下限不要低于30 Hz。從轉(zhuǎn)矩看,下限越低轉(zhuǎn)矩越大。但亦要考慮,電壓上升過快,動(dòng)態(tài)du/dt過大時(shí)對(duì)IGBT有損傷。實(shí)際使用結(jié)果是,在50 Hz下降到30 Hz 的范圍時(shí)可安全放心地使用此提升轉(zhuǎn)矩的措施。
(5)有人擔(dān)心,例如下降基底頻率為30 Hz 時(shí)電壓已達(dá)380 V。那么當(dāng)正常工作有可能需要達(dá)到50 Hz 時(shí),是否輸出電壓躍380 V,這樣電動(dòng)機(jī)受不了,回答是這樣的現(xiàn)象是不會(huì)發(fā)生的。
(6)有人擔(dān)心如下降基底為30 Hz 時(shí),電壓已達(dá)380 V。那么正常工作有可能需要達(dá)50 Hz 時(shí)輸出頻率是否可達(dá)額定頻率50 Hz,回答是輸出頻率當(dāng)然可以達(dá)到50 Hz。
(7)以上(5)(6)兩條由軟件編寫過程決定。使用過程已證實(shí)了,這兩點(diǎn)盡可放心。
11)動(dòng)壓、靜壓、全壓三者間關(guān)系如下:
(1)靜壓是水泵出水口壓力直至最高點(diǎn)時(shí)所需壓力(揚(yáng)程),一般每10 m高水柱是1 kg水壓。
(2)動(dòng)壓是水流動(dòng)過程中,液體與管壁、閥門(調(diào)節(jié)閥、制回閥、減壓閥等)、同一斷面不同層存在的流速差所引起的阻力所造成的壓力降,這部分計(jì)算很困難。
(3)全壓=(靜壓+動(dòng)壓)=1.2 靜壓。
(4)水泵一定要設(shè)定下限頻率約在30 Hz,否則易把封閉管內(nèi)水抽空。因大量空氣溶入水中,待起動(dòng)水泵時(shí),易產(chǎn)生氣室,形成高壓危險(xiǎn)。
12)經(jīng)驗(yàn)值與經(jīng)濟(jì)值介紹如下:
應(yīng)用變頻器對(duì)各種設(shè)備來說實(shí)現(xiàn)節(jié)電是可行的,這已有很多現(xiàn)實(shí)成功案例證實(shí)。
(1)經(jīng)驗(yàn)值是較保守的,而且有較大富裕度,不是最經(jīng)濟(jì)的,有潛力可挖。使用經(jīng)驗(yàn)值時(shí)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際布置,使用工況參數(shù),要有一定的變動(dòng),以不影響正常使用為下限條件。這是有可能實(shí)現(xiàn)節(jié)能的前提。
(2)經(jīng)濟(jì)值是以滿足系統(tǒng)下限條件為原則,把經(jīng)驗(yàn)值適度下降,挖掘潛力來實(shí)現(xiàn)節(jié)能功效。若使用工況參數(shù)不變,節(jié)能從何說起?況且變頻器本身不是能源的發(fā)生器械(發(fā)電機(jī)、蓄電池、太陽能),其自身效率很高,在97%到98%,但總還存在損耗,為2%到3%。
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