變頻拖動系統(tǒng)及其應(yīng)用ppt課件

1、第4章 變頻拖動系統(tǒng)及其應(yīng)用,1,第4章 變頻器拖動系統(tǒng)及其應(yīng)用,4.1 后的電動機(jī) 4.2 變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)知識 4.3 變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律 4.4 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速 4.5 重力負(fù)載的變頻調(diào)速 4.6 恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速 4.7 二次方率負(fù)載的變頻調(diào)速,2,4.1 變頻后的電動機(jī),電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 額定電壓、額定電流 額度容量、額定轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速、效率、功率因數(shù) 電動機(jī)的定額 根據(jù)負(fù)載不同可以分為：連續(xù)、斷續(xù)短時(shí),3,4.1 變頻后的電動機(jī),變頻電動機(jī) 有專用冷卻風(fēng)扇 輸出軸較長 磁路余量大 加強(qiáng)槽絕緣 增加軸承的絕緣,4,電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線,有效轉(zhuǎn)矩線的概念 額定工作點(diǎn) 有效工作點(diǎn)

2、 有效轉(zhuǎn)矩線,5,2.5 變頻調(diào)速的有效轉(zhuǎn)矩線,有效轉(zhuǎn)矩線的概念 有效轉(zhuǎn)矩線與工作點(diǎn),6,電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線,有效轉(zhuǎn)矩線的概念 有效轉(zhuǎn)矩線與工作點(diǎn) 拖動系統(tǒng)的工作點(diǎn)是有由負(fù)載的機(jī)械特性曲線和電動機(jī)機(jī)械特性曲線的交點(diǎn)決定。 要使拖動系統(tǒng)在全調(diào)速范圍內(nèi)都能夠正常運(yùn)行，必須使有效轉(zhuǎn)矩線把負(fù)載的機(jī)械特性曲線的運(yùn)行段包括在內(nèi)。,7,電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線,有效轉(zhuǎn)矩線的概念 理想有效轉(zhuǎn)矩線：變頻器在額定頻率以下工作時(shí)，通過合適的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，都能夠在全頻率范圍內(nèi)得到理想的恒轉(zhuǎn)矩有效轉(zhuǎn)矩線。,8,電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線,電動機(jī)的發(fā)熱與散熱 電動機(jī)的功耗：功耗是導(dǎo)致電動機(jī)發(fā)熱的原因。電動機(jī)各部分的損耗隨頻率而變化。 銅損

3、PCu由于電動機(jī)允許長時(shí)間通過的電流（額定電流）是不變的，所以銅損PCu的大小與頻率無關(guān)。,9,電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線,電動機(jī)的發(fā)熱與散熱 鐵損PFe頻率下降時(shí)，鐵心的渦流損失和磁滯損失都有所減小，故鐵損pFe將隨頻率的下降而減少。 機(jī)械損失Pme轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械的磨擦損失和通風(fēng)損失也都減少。 綜合起來，電動機(jī)的功耗P和頻率的關(guān)系如圖中之曲線所示。,10,電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線,11,電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線,電動機(jī)的散熱 普通電動機(jī)中，主要是靠轉(zhuǎn)子的扇葉來進(jìn)行通風(fēng)散熱的。顯然轉(zhuǎn)速越低，風(fēng)量越小，散熱也就越差。 實(shí)際的有效轉(zhuǎn)矩： 綜合上述，電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩與頻率的關(guān)系如圖曲線所示。 如果能夠充分改善散熱條件（

4、如外加強(qiáng)迫通風(fēng)）就可以得到如圖中曲線所示的恒轉(zhuǎn)矩的有效轉(zhuǎn)矩線。,12,電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線,13,額定頻率上的有效轉(zhuǎn)矩線,fXfN時(shí)的特點(diǎn) 輸出電壓不變：因?yàn)樽冾l器的輸出電壓不可能超過電源電壓，所以，當(dāng)fXfN時(shí)，其輸出電壓不可能和頻率一起上升，而只能保持恒值：U1XUS 主磁通減?。河捎赨1XUS ，反電動勢E1X的大小也基本不變。所以，當(dāng)fXfN時(shí)，隨著fX的上升，U/f比將下降，主磁通1也將減小。,14,額定頻率上的有效轉(zhuǎn)矩線,fXfN時(shí)的特點(diǎn) 允許電流不變：電動機(jī)的額定電流是由電動機(jī)的允許溫升決定的，所以，不管在多大的頻率下工作，電動機(jī)的允許工作電流是不變的。 電動機(jī)的輸入功率基本不變：

5、因?yàn)殡妱訖C(jī)的輸入電壓和允許電流都不變，功率因數(shù)的變化不大，所以，當(dāng)頻率fX上升時(shí)，其最大輸入功率的大小基本不變。,15,額定頻率上的有效轉(zhuǎn)矩線,由于最大輸入功率不變，如假設(shè)電動機(jī)的效率也不變，則電動機(jī)的輸出功率基本不變。所以，在額定頻率以上的有效轉(zhuǎn)矩線具有恒功率的特點(diǎn)。即有效轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速成反比。,16,額定頻率上的有效轉(zhuǎn)矩線,17,全頻范圍的有效轉(zhuǎn)矩線,18,4.4 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速,任何機(jī)械在運(yùn)行過程中，都有阻礙運(yùn)動的力或轉(zhuǎn)矩，稱之為阻力或阻轉(zhuǎn)矩。負(fù)載轉(zhuǎn)矩在極大多數(shù)情況下，都呈阻轉(zhuǎn)矩性質(zhì)。 因此，所謂負(fù)載的機(jī)械特性，也就是負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。在分析負(fù)載的機(jī)械特性時(shí)，首先應(yīng)弄清其

6、阻轉(zhuǎn)矩是怎么形成的，然后再分析當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，阻轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律。,19,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn),帶式輸送機(jī)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的典型例子。負(fù)載的阻力來之于皮帶與滾筒間的摩擦力，作用半徑就是滾筒的半徑。故負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的大小決定皮帶與滾筒間的磨擦阻力和滾筒的半徑。,20,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn),21,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn),這里所說的轉(zhuǎn)矩大小的是否變化，是相對于轉(zhuǎn)速變化而言的，不能和負(fù)載輕重變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩大小的變化相混淆。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)是:負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，僅僅取決于負(fù)載的輕重，而和轉(zhuǎn)速大小無關(guān)。拿帶式輸送機(jī)來說，當(dāng)傳輸帶上的物品較多時(shí)，不論轉(zhuǎn)速有多大，負(fù)載轉(zhuǎn)矩都較大；而當(dāng)傳輸帶上的物品較少時(shí)，也不論轉(zhuǎn)速有多大，負(fù)載轉(zhuǎn)矩都較小

7、。,22,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn),恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的啟動 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載啟動通常是重載啟動 重載啟動時(shí)可以預(yù)置啟動頻率,23,24,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速范圍,調(diào)速范圍和負(fù)載率的關(guān)系 負(fù)荷率是指電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL（負(fù)載折算到電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩）與電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩TMN的比值。,25,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速范圍,26,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速范圍,由圖知，在拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，允許的工作頻率范圍是和實(shí)際的負(fù)荷率有關(guān)。 實(shí)際負(fù)荷率越大，允許的工作頻率范圍越小，反之，實(shí)際負(fù)荷率越小，則工作頻率范圍越大。,27,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的功能預(yù)置要點(diǎn),上下限頻率的預(yù)置要點(diǎn) 上限頻率的預(yù)置：上限頻率應(yīng)盡量接近基本頻率。 上限頻率低于基本頻率，電動機(jī)的有

8、效輸出功率將減??；上限頻率高于基本頻率，電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩將減??； 下限頻率預(yù)置： 下限頻率應(yīng)盡量提高,28,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的功能預(yù)置要點(diǎn),加減速時(shí)間預(yù)置 啟動、制動不頻繁的負(fù)載 加速時(shí)間預(yù)置以啟動電流不超過允許范圍為準(zhǔn)，減速時(shí)間預(yù)置以制動直流電壓不超過允許范圍為準(zhǔn)。 頻繁啟動、制動的負(fù)載 加減速時(shí)間盡量短，但應(yīng)防止不必要的跳閘，可以預(yù)置加減速防止跳閘功能，特殊需要接入制動電阻。,29,4.5 重力負(fù)載的變頻調(diào)速,重力負(fù)載就是負(fù)載具有一定的勢能，典型代表是起重機(jī)械和向下傳輸?shù)膫鲃訋?。這類負(fù)載本身的重力加速度會改變電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。,30,重力負(fù)載的特點(diǎn),31,重力負(fù)載的特點(diǎn),在起升機(jī)構(gòu)中，主要有三種

9、轉(zhuǎn)矩: 電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩TM：主動轉(zhuǎn)矩，其方向可正可負(fù); 重力轉(zhuǎn)矩TG：重物及吊鉤等作用于卷筒的轉(zhuǎn)矩，其大小等于重物及吊鉤等的重量G與卷筒半徑r的乘積，TG的方向永遠(yuǎn)是向下的。 磨擦轉(zhuǎn)矩T0：由于減速機(jī)構(gòu)的傳動比較大，減速機(jī)構(gòu)的磨擦轉(zhuǎn)矩（包括其他損失轉(zhuǎn)矩）不可忽略。磨擦轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)是，其方向永遠(yuǎn)與運(yùn)動方向相反。,32,變頻調(diào)速系統(tǒng)的四象限運(yùn)行,33,起升過程中電動機(jī)的工作狀態(tài),重物上升 重物的上升，完全是電動機(jī)正向轉(zhuǎn)矩作用的結(jié)果。 當(dāng)通過降低頻率而減速時(shí)，在頻率剛下降的瞬間，電動機(jī)處于再生制動狀態(tài)，其轉(zhuǎn)矩變?yōu)榉捶较虻闹苿愚D(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)速迅速下降。,34,起升過程中電動機(jī)的工作狀態(tài),空鉤（包括輕載）下降

10、空鉤（或輕載）時(shí)，由于受減速機(jī)構(gòu)的磨擦轉(zhuǎn)矩的阻礙，重物自身將不能下降，必須由電動機(jī)反向運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)。電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速都是負(fù)的，故機(jī)械特性曲線在第象限。,35,起升過程中電動機(jī)的工作狀態(tài),重載下降 重載時(shí)，重物自身的重力將超過磨擦轉(zhuǎn)矩，具有依靠自重而下降的能力，電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度將超過同步轉(zhuǎn)速而進(jìn)入再生制動狀態(tài)。電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是反轉(zhuǎn)（下降）的，但其轉(zhuǎn)矩的方向卻與旋轉(zhuǎn)方向相反，是正方向的。,36,起升過程中電動機(jī)的工作狀態(tài),溜鉤的防止 提升機(jī)構(gòu)中，由于重物具有重力的原因，如沒有專門的制動裝置，重物在空中是停不住的。為此，電動機(jī)軸上必須加裝制動器，常用的有電磁鐵制動器和液壓電磁制動器等。多數(shù)制動器都

11、采用常閉式的，即線圈斷電時(shí)制動器依靠彈簧的力量將軸抱住，線圈通電時(shí)松開。,37,起升過程中電動機(jī)的工作狀態(tài),38,起升過程中電動機(jī)的工作狀態(tài),在重物開始升降或停住時(shí)，要求制動器和電動機(jī)的動作之間，必須緊密配合。 由于制動器從抱緊到松開，以及從松開到抱緊的動作過程需要時(shí)間（約0.6s，因電動機(jī)的容量大小而異），而電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生或消失是在通電或斷電瞬間就立刻反映的。因此兩者在動作的配合上極易出現(xiàn)問題。如電動機(jī)已經(jīng)通電，而制動器尚未松開，將導(dǎo)致電動機(jī)的嚴(yán)重過載；反之如電動機(jī)已經(jīng)斷電，而制動器尚未抱緊，則重物必將下滑，即出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象。,39,起升過程中電動機(jī)的工作狀態(tài),變頻調(diào)速系統(tǒng)中的防溜鉤措施 變

12、頻器防止溜鉤的基本指導(dǎo)思想，是讓上述過程在很低的頻率下進(jìn)行，從而使電動機(jī)的電流和閘瓦的摩擦大為減小。,40,41,4.6 恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速,各種薄膜的卷取機(jī)械是恒功率負(fù)載的典型例子之一。 其工作特點(diǎn)是：為了保證在卷繞過程中，被卷物的物理性能不發(fā)生變化，隨著“薄膜卷”的卷徑不斷增大，卷取輥的轉(zhuǎn)速應(yīng)逐漸減小，以保持薄膜的線速度恒定，從而也保持了張力的恒定。,42,4.6 恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速,43,恒功率負(fù)載調(diào)速時(shí)的主要問題,以某卷取機(jī)為例:負(fù)載的轉(zhuǎn)速范圍為53318r/min，電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為960r/min，傳動比3。其機(jī)械特性如圖所示。,44,恒功率負(fù)載調(diào)速時(shí)的主要問題,最高轉(zhuǎn)速時(shí)的負(fù)

13、載功率TLTLmin10Nm nLnLmax960 r/minPL TLmin nLmax/9550 1kW 最低轉(zhuǎn)速時(shí)的負(fù)載功率TLTLmax60Nm nLnLmin159r/min PL TLmaxnLmin/9550 1kW,45,恒功率負(fù)載調(diào)速時(shí)的主要問題,所需電動機(jī)的容量: 電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩必須能夠帶動卷徑最大時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩:TMN TLmax60Nm 電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速必須滿足負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速:nMNnLmax960r/min,46,恒功率負(fù)載調(diào)速時(shí)的主要問題,電動機(jī)的容量應(yīng)滿足:PMN TLmax nLmax 6kW 選PMN7.5kW可見，所選電動機(jī)的容量比負(fù)載實(shí)際所需功率增大了7.

14、5倍。 這是因?yàn)?，電動機(jī)既要滿足負(fù)載的最大轉(zhuǎn)矩，又要滿足負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速。,47,電動機(jī)容量與傳動比的確定,電動機(jī)在fXfN時(shí)的有效轉(zhuǎn)矩線也具有恒功率性質(zhì)，所以，應(yīng)該盡量利用電動機(jī)的恒功率區(qū)來帶動恒功率負(fù)載，使兩者的特性比較吻合。,48,電動機(jī)容量與傳動比的確定,fX2fN時(shí)的電動機(jī)容量 當(dāng)fmax2fN時(shí)，因?yàn)殡妱訖C(jī)的最高轉(zhuǎn)速比原來增大了一倍，則傳動比也必增大一倍，為6。 因?yàn)?，所以負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算值減小了一半:TMNTLmax30Nm 雖然電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速增大了，但額定轉(zhuǎn)速未變，故: PMN=TMN* nMN 3kW 取PMN3.7kW，電動機(jī)的容量減小了一半 。,49,50,電動機(jī)容量與傳

15、動比的確定,如果最高頻率達(dá)到額定頻率的3倍，則可進(jìn)一步將電動機(jī)的容量減小為2.2kW ; 電動機(jī)如果長時(shí)間在過高頻率下工作，會引起軸承磨損及動平衡等方面的問題，一般不推薦在2倍頻率以上運(yùn)行。但卷取機(jī)在最高頻率下運(yùn)行的時(shí)間極短，隨著半徑的迅速增大，卷輥的轉(zhuǎn)速將迅速下降。,51,卷繞機(jī)械的變頻調(diào)速控制方案,張力閉環(huán)控制,52,4.7 二次方率負(fù)載的變頻調(diào)速,二次方律負(fù)載的典型實(shí)例是離心式風(fēng)機(jī)和水泵。 這類負(fù)載大多用于控制流體（氣體或液體）的流量。由于流體本身無一定形狀，且在一定程度上具有可壓縮性（尤其是氣體）。,53,4.7 二次方率負(fù)載的變頻調(diào)速,轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速nL的二次方成正比

16、:TLTnL2 功率特點(diǎn)負(fù)載的功率PL與轉(zhuǎn)速nL的三次方成正比:PL KPnL3 以上兩式中，KT和KP分別為二次方律負(fù)載的轉(zhuǎn)矩常數(shù)和功率常數(shù)。,54,4.7 二次方率負(fù)載的變頻調(diào)速,55,4.7 二次方率負(fù)載的變頻調(diào)速,事實(shí)上，即使在空載的情況下，電動機(jī)的輸出軸上，也會有損耗轉(zhuǎn)矩T0和損耗功率P0，如磨擦轉(zhuǎn)矩及其功率等。 嚴(yán)格地講，其轉(zhuǎn)矩表達(dá)式應(yīng)為:TLT0KTnL2 功率表達(dá)式為:PLP0KPnL3,56,4.7 二次方率負(fù)載的變頻調(diào)速,57,風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速要點(diǎn),主要功能預(yù)置： 最高頻率 不能超過電動機(jī)額定頻率 上限頻率 根據(jù)需要設(shè)定 下限頻率 風(fēng)機(jī)在頻率較低時(shí)風(fēng)壓很小，因此二次方率負(fù)載下限

17、頻率一般不低于25Hz。 轉(zhuǎn)矩提升 風(fēng)機(jī)是低速時(shí)轉(zhuǎn)矩最小的一類負(fù)載，可選最低檔的U/F線。,58,59,風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速要點(diǎn),主要功能預(yù)置： 升、降速時(shí)間 風(fēng)機(jī)負(fù)載慣性較大，一般都是連續(xù)運(yùn)行，對動態(tài)性能要求不高，因此升、降速時(shí)間預(yù)置可以長一些，以啟停過程中不產(chǎn)生過流、過壓故障。 升、降速方式 啟動轉(zhuǎn)矩小，升速可以快，但隨著轉(zhuǎn)速加大，接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)矩較大，加速過程應(yīng)放緩，加速方式可采用半S加速。降速通常預(yù)置為線性方式，預(yù)防水錘現(xiàn)象。,60,風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速要點(diǎn),61,水泵變頻調(diào)速功能預(yù)置,最高頻率 不能超過電動機(jī)額定頻率 上限頻率 從節(jié)能角度設(shè)為49.5Hz 下限頻率 水泵的揚(yáng)程（出水壓力）與轉(zhuǎn)速有關(guān)

18、，轉(zhuǎn)速太低，水泵出水壓力達(dá)不到實(shí)際揚(yáng)程而不出水，因此下限頻率需根據(jù)需要設(shè)置。 轉(zhuǎn)矩提升 離心式水泵在低速時(shí)阻轉(zhuǎn)矩比風(fēng)機(jī)大，可選減低U/F線中稍高者。,62,水泵變頻調(diào)速功能預(yù)置,63,變頻調(diào)速在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用,對供水系統(tǒng)的控制，歸根結(jié)底是為了滿足用戶對流量的需求。所以，流量是供水系統(tǒng)的基本控制對象。而流量的大小又取決于揚(yáng)程，但揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測量和控制?？紤]到在動態(tài)情況下，管道中水壓的大小與供水能力（由流量Qg表示）和用水需求（用水量Qu表示）之間的平衡情況有關(guān)。,當(dāng)供水能力Qg用水需求Qu，則壓力上升（p）； 當(dāng)供水能力Qg用水需求Qu，則壓力下降（p）； 當(dāng)供水能力Qg = 用水需求

19、Qu，則壓力不變 可見，供水能力與用水需求之間的矛盾具體反映在流體壓力的變化上。,64,65,66,變頻調(diào)速在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用,所謂恒壓供水是指通過閉環(huán)控制，使供水的壓力自動地保持恒定，其主要意義是： 1、提高供水的質(zhì)量 2、節(jié)約能源 3、起動平穩(wěn) 4、可以消除起動和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng),67,變頻調(diào)速在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用,水泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，泵的揚(yáng)程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。,68,變頻調(diào)速在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用,如果管網(wǎng)系統(tǒng)采用多臺水泵供水，變頻器可控制其順序循環(huán)運(yùn)行，并且可以實(shí)現(xiàn)所有水泵電機(jī)變頻軟啟動。,69,變頻調(diào)速在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用,70,變頻

20、調(diào)速在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用,采用PID調(diào)節(jié)的控制方案 變頻器的頻率給定采用壓力閉環(huán)PID調(diào)節(jié)的恒壓供水控制。供水壓力由壓力變送器轉(zhuǎn)換成電流量或電壓量，反饋到PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器將壓力反饋信號與壓力給定信號相比較，并經(jīng)比例（P）、積分（I）、微分（D）諸環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)后得到頻率給定信號，控制變頻器的工作頻率，從而控制了水泵的轉(zhuǎn)速和泵水量。,71,變頻調(diào)速在恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì),1. 設(shè)備選擇原則 選擇水泵和電機(jī)的依據(jù)是供水規(guī)模（供水流量）。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)還應(yīng)遵循以下的原則： 蓄水池容量應(yīng)大于每小時(shí)最大供水量。 水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度。 水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。,72,變頻調(diào)速在恒壓供水系統(tǒng)

21、設(shè)計(jì),（1） 設(shè)備選用如下： 1）根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定用水量標(biāo)準(zhǔn)為0.19m3人日； 2）根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定每小時(shí)最大用水量為105m3h； 3）根據(jù)7層樓高度可確定設(shè)置供水壓力值為0.36 Mpa。 4）根據(jù)用水量確定水泵型號為65LG36-202共3臺，水泵自帶電動機(jī)功率7.5kW, 選用變頻器SPF-7.5K，配接SWS供水基板，容量7.5kW,某居民小區(qū)共有10棟樓，均為7層建筑，總居住560戶，住宅類型為表1中的3型，設(shè)計(jì)恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)。,73,74,75,76,工業(yè)鍋爐燃燒過程的變頻調(diào)速系統(tǒng) 工業(yè)鍋爐根據(jù)采用的燃料不同，通常分為燃煤、燃油和燃?xì)馊N。這三種鍋爐的燃燒過程控制系統(tǒng)基本

22、相同，只是燃燒量的調(diào)節(jié)手段有所區(qū)別。對工業(yè)鍋爐燃燒過程實(shí)現(xiàn)變頻器調(diào)速主要是通過變頻器調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量、引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量和燃料進(jìn)給量。下面以20t燃煤蒸汽鍋爐為例介紹變頻器的應(yīng)用。 燃煤蒸汽鍋爐燃燒過程 由于蒸汽鍋爐的過程控制系統(tǒng)包括汽包水位控制系統(tǒng)和燃燒過程控制系統(tǒng)，兩系統(tǒng)在鍋爐運(yùn)行過程中互相耦合，所以控制起來非常困難。我們以燃燒過程控制系統(tǒng)為例來介紹變頻器的應(yīng)用，暫不考慮系統(tǒng)間的耦合。,77,78,79,80,81,82,PT、PIC、PT3、PIC3、FT3、FIC3、變頻器3組成給煤量控制回路。鍋爐運(yùn)行時(shí)，蒸汽壓力和蒸汽生產(chǎn)量直接反映了鍋爐燃燒發(fā)熱量，如果煤的進(jìn)給量改變，在保持最佳燃燒狀

23、況的情況下，蒸汽的生產(chǎn)量也會相應(yīng)改變。所以通過變頻器3調(diào)節(jié)給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可調(diào)節(jié)煤的進(jìn)給量，從而達(dá)到控制蒸汽生產(chǎn)量的目的。,83,鍋爐燃燒控制系統(tǒng)框圖: 系統(tǒng)工作原理：當(dāng)負(fù)載蒸汽量變化時(shí)，主調(diào)節(jié)器接受蒸汽壓力信號p，輸入給煤量調(diào)節(jié)器，及時(shí)調(diào)節(jié)給煤量，以適應(yīng)負(fù)載的變化。同時(shí)，給煤量調(diào)節(jié)器將負(fù)載變化的信號輸入給送風(fēng)量調(diào)節(jié)器，以保持適當(dāng)?shù)拿猴L(fēng)比例。由于送風(fēng)量調(diào)節(jié)器與引風(fēng)負(fù)壓調(diào)節(jié)器之間有動態(tài)補(bǔ)償信號，此時(shí)引風(fēng)負(fù)壓調(diào)節(jié)器也同時(shí)動作，這樣就保證了燃燒控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動作，以保證正確的煤風(fēng)比例和適當(dāng)?shù)臓t膛負(fù)壓。,84,85,該系統(tǒng)送風(fēng)電動機(jī)為380V、30kW交流電動機(jī)，引風(fēng)電動機(jī)為380V、75kW交流電動

24、機(jī)，給煤電動機(jī)為380V、3.0kW交流電動機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場工藝要求，選擇日本三菱公司的變頻器FR-F540-37K驅(qū)動30kW送風(fēng)電動機(jī)，變頻器FR-F540-90K驅(qū)動75kW引風(fēng)電動機(jī)，變頻器FR-F540-3.7K驅(qū)動3.0kW給煤電動機(jī)。給煤量調(diào)節(jié)器、送風(fēng)量調(diào)節(jié)器和引風(fēng)負(fù)壓調(diào)節(jié)器均采用美國Honeywell公司 的UDC630回路調(diào)節(jié)器。 本系統(tǒng)通過壓力傳感器和流量傳感器將鍋爐的蒸汽壓力、蒸汽流量、風(fēng)量等轉(zhuǎn)換成DC4-20mA信號，送給UDC630回路調(diào)節(jié)器進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，然后輸出DC4-20mA信號送變頻器，以調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速。,86,變頻器通電后，根據(jù)鍋爐系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行要求，對變頻器的

25、功能進(jìn)行以下設(shè)定。 （1）最大頻率：50Hz； （2）最小頻率：10Hz； （3）基本頻率：50Hz； （4）額定電壓：380V； （5）加速時(shí)間：30s； （6）減速時(shí)間：30s； （7）瞬時(shí)停電再起動時(shí)間：0.5s。 其他功能設(shè)定：遵照變頻器出廠設(shè)定值。,87,5.4 印染機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng) 5.4.1 變頻調(diào)速在印染行業(yè)中應(yīng)用的特點(diǎn) 變頻調(diào)速在印染行業(yè)中應(yīng)用有以下特點(diǎn)： 1、運(yùn)行環(huán)境差 印染設(shè)備運(yùn)行環(huán)境一般很差，潮濕度大（相對濕度可達(dá)90%以上），環(huán)境溫度高（有時(shí)變頻器周圍溫度可達(dá)50以上），“織物塵”多，這就要求變頻器的防護(hù)等級要高，同時(shí)變頻器及相應(yīng)的控制設(shè)備盡量與印染機(jī)械隔離，并

26、增加通風(fēng)降溫設(shè)施。 2、工作制式是長期連續(xù)工作制 印染機(jī)械是長期連續(xù)運(yùn)行的，即要求“常年不停機(jī)”，每次停機(jī)除減少產(chǎn)量外，還會產(chǎn)生大量的次品，因此要求變頻器及相應(yīng)的電控設(shè)備具有長期不出故障的高可靠性。,88,3、起動平穩(wěn)且各電機(jī)的起動時(shí)間應(yīng)一致 印染機(jī)械一般是多電機(jī)同步運(yùn)行，各電機(jī)功率差別較大（從幾百瓦到幾十千瓦），所帶負(fù)載差別亦較大，要想使電機(jī)同時(shí)起動并在相同的時(shí)間內(nèi)達(dá)到工藝要求的轉(zhuǎn)速，即各電機(jī)在起動階段就達(dá)到同步運(yùn)行，就要根據(jù)電機(jī)功率大小及所帶負(fù)載情況對各變頻器的加速時(shí)間、起動頻率、轉(zhuǎn)矩提升等進(jìn)行合理的設(shè)置。 4、快速制動 由于各電機(jī)負(fù)載差別較大，若停車時(shí)各電機(jī)自由運(yùn)行，會由于慣性差別較大而

27、使各電機(jī)完全停車的時(shí)間不一致，造成布料撕裂或布料堆積引起機(jī)械故障，同時(shí)還會對下次開車增加難度。因此除對變頻器的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置外，還要根據(jù)各變頻器的功率配備合理的制動電阻，使各電機(jī)快速停車。,89,5.4.2 印染機(jī)械簡介 印染機(jī)械有燒毛機(jī)、退漿機(jī)、退煮漂聯(lián)合機(jī)、打底機(jī)、顯色皂洗機(jī)、水洗機(jī)、印花機(jī)、布鋏絲光機(jī)、烘干機(jī)等多種，品種千差萬別，功能各不相同，電機(jī)數(shù)量及功率差別較大（電機(jī)功率一般在0.6kW40kW范圍內(nèi)），但就其電氣傳動原理而言，卻是大同小異?，F(xiàn)以比較簡單的LMH101烘干機(jī)為例來說明，如圖5.4.1所示。 布料經(jīng)上漿槽由軋車電機(jī)拖進(jìn)1#烘干機(jī)，在進(jìn)行烘干之前，先經(jīng)過張力架（也

28、叫松緊架），布料從1#烘干機(jī)出來之后再經(jīng)張力架進(jìn)入2#烘干機(jī)，從2#烘干機(jī)出來之后經(jīng)張力架和落布架落入出布車，整個(gè)工作過程結(jié)束。,90,91,在烘干機(jī)中通常將軋車電機(jī)作為主令單元，而其它電機(jī)全部作為從動單元，主令單元沒有張力架，是全機(jī)速度的基準(zhǔn)，各從動單元都有各自的張力架，要根據(jù)布張力的大小調(diào)整相應(yīng)電機(jī)變頻器的給定頻率，使之與主令機(jī)同步運(yùn)行。張力架可以上下活動，布料太緊時(shí)，張力加大，張力架向下移動，需要使張力架后面的電機(jī)變慢或張力架前面的電機(jī)變快；布料松時(shí)張力減小，張力架向上移動，需要使后面的電機(jī)變快或使前面的電機(jī)變慢。 應(yīng)當(dāng)注意，不一定將第一臺電機(jī)作為主令機(jī)。哪臺電機(jī)作為主令機(jī)應(yīng)根據(jù)電機(jī)功率

29、和工藝要求由印染機(jī)械制造廠決定，張力架是控制前面的電機(jī)還是控制后面的電機(jī)應(yīng)根據(jù)主令機(jī)的位置及張力架的位置決定。,92,5.4.3 傳感器 要用張力架的上下移動來直接控制變頻器是不可能的，必須用傳感器來將張力架的上下移動變成相應(yīng)的物理量變化，如電阻、電壓或電流的變化。用于印染機(jī)械的傳感器可根據(jù)是否與張力架有機(jī)械連接分為接觸式與非接觸式兩大類。接觸式傳感器是由張力架的上下移動而帶動旋轉(zhuǎn)的電位器、旋轉(zhuǎn)變壓器及各類專用的傳感器等，優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，線性度較高；缺點(diǎn)是除旋轉(zhuǎn)變壓器外，多數(shù)都是由張力架帶動線繞電位器旋轉(zhuǎn)，不同的傳感器，只是對電阻信號的處理方式不同（可處理成正負(fù)電壓信號或正負(fù)電流信號），電位器

30、體積小，機(jī)械強(qiáng)度差，再加上每日24小時(shí)連續(xù)工作，很容易損壞，故障率較高，并且電位器長期放在潮濕、灰塵多且含有酸堿蒸氣的環(huán)境中，也是容易損壞的原因之一。,93,非接觸式傳感器主要有超聲波傳感器、渦流式線位移傳感器等，靠非接觸式來探測張力架的位置，變成相應(yīng)的電壓信號輸出，一般將傳感器整體用環(huán)氧樹脂密封在塑料容器中，與外界徹底隔離，又沒有機(jī)械接觸，故障率很低，被廣泛采用，缺點(diǎn)是對溫度比較敏感，溫度變化對參數(shù)影響較大，因此應(yīng)盡量避免在溫差較大的場合使用。 為了保證設(shè)備的安全，在張力太大或太小時(shí)應(yīng)全機(jī)停車，停車由限位開關(guān)來完成，除了主令電機(jī)外，其它電機(jī)的拖動系統(tǒng)都安裝張力架，限位開關(guān)和傳感器安裝在一起，限位開關(guān)動作時(shí)，發(fā)出停車信號，使全機(jī)停車。非接觸式傳感器也可以不裝限位開關(guān)，根據(jù)傳感器信號的大小由模擬電子線路驅(qū)動中間繼電器，再由中間繼電器的觸點(diǎn)控制停車。,94,95,5.4.4 主電路 烘干機(jī)四臺電機(jī)功率為：軋車5.5KW，1#烘干2.2KW，2#烘干2.2KW，落布1.1KW，主電路如圖5.4.2所示。 電機(jī)容量由印染機(jī)械廠提供，為便于同步，一般選用容量較大的電機(jī)，即存在著大馬拉小車現(xiàn)象，除非機(jī)械有故障不會出現(xiàn)過載現(xiàn)象，因此變頻器的容量只須與各單元的電動機(jī)容量相符即可。,96,5.4.5 同步控制電路 印染機(jī)械的同步控