一、概述
    在工礦企業中大量地使用著風機、水泵、攪拌機、壓縮機等,這些機械一般都以交流電動機驅動。其中大部分電動機均不是工作在額定功率,而經常只有額定功率的50%~70%,甚至更低一些(20%~70%)。但電動機大部分處在恒速運行狀態,并以檔板、閥門或放空回流的辦法進行流量或壓力的調節,從而白白損失大量的電能,功率越大的風機、水泵,損失的電能越多。
    對于水泵和風機,表達其特性的參數有:流量(風量)Q,揚程(風壓)H,功率P等。當轉速從n1變為n2時,Q,H,P大致變化關系為:


    Q2=Q1(n2 / n1)
    H2=H1(n2 / n1)2
    P2=P1(n2 / n1)3
    即:流量與轉速成正比,揚程與轉速的平方成正比,軸功率與轉速的立方成正比。
    如水泵的流量或風機的風量等調節,只需調節電機的轉速就可以實現,而同時將大大降低電機的消耗功率,節約了電能。
    根據電工學的基本原理,電動機的轉速n由以下公式表示:


         
    式中:n---電動機的轉速
    f1---供電電源頻率
    S---轉差率
    P---電動機的極對數
    因此要改變電動機的轉速,只要改變供電電源的頻率或者改變電動機的極對數或者轉差率就可以改變電動機的轉速。
    改變極對數進行調速從理論上講效率最高,因為它沒有額外的損耗,但對電動機的制造要求高,機械結構較為復雜,且屬于有級調速,不靈活,因此較少使用。改變轉差率,以往曾用過滑差電機,但由于電機結構復雜、故障率較高,維修困難,現也很少采用。改變頻率進行調速,可以達到無級調速,在二十世紀八十年代初期在我國采用還不多,原因是變頻裝置本身的限制,后來隨著微電子技術及IGBT功率器件的迅速發展,變頻調速技術也得到了前所未有的發展,按目前技術的水平,不但調速精度達到了很高,而且損耗可以減少到最小(變頻器效率可高達99%)。現在變頻調速可以應用到各種規格的電動機中。

二、變頻調速器的應用
    變頻調速器是一種高效節能調速裝置,它以DSP或微處理器為核心,為電動機運行多種電氣控制和報警功能,保障設備安全,延長使用壽命。特別是它可以根據設定信號調節電動機轉速,實現生產自動控制,節電效果顯著,可有力地促進企業節能工作的開展,因而在電機供電控制中得到廣泛應用。下面以我廠催化裝置中的輕柴油泵為例簡單說明控制調速策略。
    1、控制流程簡介
    輕柴油泵采用一開一備的配置方式,共有P1205A/B兩臺泵。在正常情況下,一臺運行另一臺備用,主、備泵的切換通過人工方式手動實現。在供電控制方式上,P1205A實行常規電氣控制,主電源直接供給電動機,P1205B實行變頻調速控制,主電源經過變頻后送給電機。系統調節參數為中間產品罐液位,測量位號為LT1206,PID調節回路調節閥LV1206。用控制電機轉速和調節閥開度使液位LT1206穩定在給定值上,DCS上將原有的LC1206調節器組態位號改為LC1206A,新增一個PID調節器位號LC1206B(其組態內容與LC1206A一致),用LC1206B和變頻器INVERTER控制電機轉速或用LC1206A控制調節閥的開度使流量穩定在給定的值上。
    2. 控制方案的實施
    該流量在DCS中的控制原理如圖一所示。
 
    控制過程如下:在正常情況下LC1206B調節回路輸出4-20mA調節信號到變頻器作為頻率設定信號,變頻器按照給定信號輸出相應頻率的電壓電源,從而調節電機轉速。同時LC1206A調節回路保持在手動方式,輸出鎖定在100%,控制泵出口調節閥處于全開位置,以便實現變頻器控制流量的目的。在DCS上,在相應的流程圖上對應P1205B位置組態了變頻器調速圖案,在變頻器運行時,其狀態顯示為綠色,當變頻器處于非運行狀態(包括變頻器故障和人為停機)時,其顏色為紅色。
    當變頻器出現故障或人為將其切除時,流程圖上變頻器圖案出現紅色,工藝操作人員進行人工切換泵,LC1205B切到手動方式,LC1206A進入自動狀態輸出4-20mA信號,控制調節閥LV1206的開度,P1205A電動機以額定轉速運行。
    3. 控制系統的組成
    該控制系統包括工頻控制系統和變頻控制系統。工頻控制系統由DCS中組態的控制器LC1206A,調節閥LV1206,電動機,柴油泵P1205A和液位測量LT1206組成,變頻控制系統由DCS中組態的控制器LC1206B,變頻器,電動機,柴油泵P1205B和液位測量LT1206組成。兩個系統由手動進行切換,其控制系統方塊圖見圖二。
    4. 變頻器的選型和主<

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