淺談變頻器在反應釜攪拌機中的應用

1、    淺談變頻器在反應釜攪拌機中的應用    涂勇梅摘要:攪拌機械在設計時均是按使用工況的要求考慮一定余量的,而攪拌機在實際使用過程中,則不一定要在最大轉(zhuǎn)速下工作,有很多時間都可以工作在非滿載狀態(tài);而且不同的攪拌速度,物料在不同階段反應效率也不同,通過在攪拌機設備上加裝變頻調(diào)速節(jié)能裝置則可一勞永逸的解決了攪拌機在使用過程中存在的許多問題。關(guān)鍵詞:變頻器 攪拌機 應用引言:近年來,隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展,生產(chǎn)工藝的改進及功率半導體器件價格的降低,變頻調(diào)速越來越被工業(yè)上所采用。下面結(jié)合的工作實際談談變頻器在反應釜攪拌機中的應用一

2、、變頻器組成原理目前常用的變頻器都是交-直-交類型的電壓源型變頻器,主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流又稱逆變)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成,通過這些單元由工頻電源(50hz或60hz)變換成各種頻率的交流電源,以實現(xiàn)電機的變速運行的設備。其中整流電路直接采用不可控二極管整流器件,將交流電變換成直流電,直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波,使電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)和波形大大改善。逆變電路將直流電再逆變成交流電,采用為門極可關(guān)斷晶閘管,逆變部分的每個橋臂均由一個門極可關(guān)斷晶閘管和一個反向并聯(lián)的續(xù)流二極管所組成,續(xù)流二極管的作用是為負載的滯后電流提供一條反饋到直流電

3、源的通道,采用正弦波脈寬調(diào)制方式。二、變頻器的功能1、通過調(diào)節(jié)頻率,改變電機轉(zhuǎn)速,達到節(jié)能效果。2、對運行中的電機進行力矩調(diào)整,大幅度降低無用功。3、可根據(jù)產(chǎn)品的工藝要求,對電機進行閉環(huán)控制,使電機始終工作在高效節(jié)能狀態(tài)。4、降低機械磨損,齒輪箱的損耗,降低油溫,從而延長齒輪和密封件的使用壽命。5、變頻器自身有著超強的保護性能,當出現(xiàn)過流、過壓、過載、欠壓等系列問題,變頻器都會瞬間進行保護,停止輸出,從而保護負載免遭損害。6、變頻器啟動電流平緩,可減小啟動沖擊電流,避免了對電網(wǎng)的沖擊。三、變頻器的外部接線圖四、調(diào)速原理的應用由流體傳輸設備攪拌機的工作原理可知:攪拌機的流量與其轉(zhuǎn)速成正比;攪拌機

4、的壓力與其轉(zhuǎn)速的平方成正比,而攪拌機的軸功率等于流量與壓力的乘積,故攪拌機的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比,由異步電機的轉(zhuǎn)速公式:n=60f/p&m(:n:同步速度f:電源頻率p:電機極對數(shù)c可知改變電源頻率可改變攪拌機的速度,攪拌機消耗功率與電源頻率的三次方成正比,例如:將供電頻率由50hz降為40hz,則p40/p50=(40/50)3=0.512,即p40=0.512p50(p為電機軸功率)。五、效益分析1、節(jié)電效果:根據(jù)攪拌機的電機在變頻調(diào)速方式下運行時的功率與其轉(zhuǎn)速的特性,即其運行功率與其轉(zhuǎn)速(頻率)的三次方成正比,例:反應釜攪拌機電機容量:1?15kw,轉(zhuǎn)速240r/min,

5、全天使用10小時分三個階段。前期t1為4小時,速率120r/min;p1=(120/240)3p50=0.12p50中期t2為3小時,速率150r/min;p2=(150/240)3p50=0.24p50后期t3為3小時,速率200r/min;p3=(200/240)3p50=0.57p50全天用電量w=p1×t1+p2×t2+p3×t3=(0.12×4+0.24×3+0.57×3)p50=2.91p50未用變頻器全天用電量w=8p50故,全天節(jié)電量5.09p502、提高系統(tǒng)效率:采用變頻器驅(qū)動之后,反應釜攪拌機電機與減速器之間是直接

6、硬聯(lián)接,中間減少了液力偶合器這個環(huán)節(jié)。而液力偶合器本身的傳遞效率不高,并且液力偶合器主要是通過液體來傳動,而液體的傳動效率比直接硬聯(lián)接的傳動效率要低許多,因而采用變頻器驅(qū)動后,系統(tǒng)總的傳遞效率要比液力偶合器驅(qū)動的效率要高5%10%。3、降低維修率,提高了電網(wǎng)的安全運行:如果為了到達工藝要求采用機械方式調(diào)速,增大攪拌機的損耗,同時會使攪拌機工作在波動狀態(tài)。采用變頻器驅(qū)動之后,避免了工頻啟動對齒輪箱的沖擊,減少了齒輪箱的損耗;由于軟啟動方式啟動時,電流平緩,可減小啟動沖擊電流,避免了對電網(wǎng)的沖擊。4、提高產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)效率:以本廠生產(chǎn)中酯化反應為例,其工作原理是將原材料經(jīng)真空抽入反應釜后,在高速旋

7、轉(zhuǎn)的攪拌槳帶動下,根據(jù)工藝要求,在不同的反應階段加溫,各化學物質(zhì)之間在不同的溫度下進行復雜的化學和物理反應,后期通過真空把溶劑從物料中回收出來,最終得到酯類化合物。該設備的電機為15kw,在未使用變頻器之前,采用高變比減速機,中間利用液力偶合器,啟動采用工頻直接啟動,且在工藝反應的全過程都只有同一速度,速率只有63r/min;在使用變頻器后,配上合適的減速機,再針對不同的物料和工藝階段,可以在線無級調(diào)速,逐漸提高攪拌速率,后期可達到200r/min,如此改善了生產(chǎn)工藝條件,使化學物質(zhì)反應條件達到最佳狀態(tài),縮短反應周期,由原來的一個周期13小時縮短到10小時;且大大提高了物料的反應效果和溶劑的回收率,回收率由原來的8