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基于變頻技術(shù)的風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

信息來(lái)源：發(fā)布時(shí)間：2020-08-31閱讀：356

在工礦企業(yè)中，諸如鍋爐燃燒系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)和烘干系統(tǒng)等都裝備有風(fēng)機(jī)設(shè)備。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行時(shí)都是全速運(yùn)轉(zhuǎn)，即不論生產(chǎn)工藝的需求大小，風(fēng)機(jī)都提供出固定數(shù)值的風(fēng)量。而生產(chǎn)工藝往往需要對(duì)爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量及溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，最常用的控制方法則是調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)或擋板開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)整受控對(duì)象。這樣，就使得相當(dāng)多的能量以風(fēng)門(mén)、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。統(tǒng)計(jì)資料顯示，在工業(yè)生產(chǎn)中，風(fēng)機(jī)的風(fēng)門(mén)、擋板等相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用占到生產(chǎn)成本的7%~25%.這不僅造成大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗，而且控制精度受到限制，直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

　　位置的上面。懸臂和板料堆放機(jī)的橫向進(jìn)給桿開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，確保板料向著輸送裝置運(yùn)動(dòng)，隨后板料落在滾軸輸送機(jī)上；堆放的板料壓在終端開(kāi)關(guān)上，把毛料放到與機(jī)床主軸的方向平行側(cè)向位置，同時(shí)搬運(yùn)器開(kāi)始移動(dòng)，它的夾鉗夾住板料的后邊緣，將板料送到后鎖緊裝置，然后夾鉗松開(kāi)，搬運(yùn)器回到初始位置，機(jī)床單元重新開(kāi)始執(zhí)行預(yù)定程序，即上滾軸垂直移動(dòng)和下滾軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

　　5結(jié)語(yǔ)本文簡(jiǎn)單介紹了當(dāng)前二軸滾彎?rùn)C(jī)在國(guó)外的應(yīng)用水平。我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)引進(jìn)了大量的先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，有的企業(yè)引進(jìn)了大量生產(chǎn)的制罐器生產(chǎn)線，其中卷圓工序應(yīng)用了聚氨酯橡膠包覆的二軸滾彎專用設(shè)備。近年來(lái)中國(guó)與俄羅斯的技術(shù)協(xié)作項(xiàng)目中有通用二軸滾彎?rùn)C(jī)的研制，由俄羅斯喀山航空工業(yè)大學(xué)變頻調(diào)速是20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，具有易操作、免維護(hù)、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。普通電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速后，在其拖動(dòng)負(fù)載無(wú)須任何改動(dòng)的情況下，即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整其轉(zhuǎn)速輸出。因此，風(fēng)機(jī)設(shè)備完全可以用變頻器驅(qū)動(dòng)的方案取代風(fēng)門(mén)、擋板等控制方案，從而降低電動(dòng)機(jī)功耗，達(dá)到系統(tǒng)高效運(yùn)行的目的。

　　1風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)機(jī)理1.1變頻調(diào)速原理變頻器是基于交直交電源變換原理，集電力電子和微計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。變頻器可根據(jù)控制對(duì)象的需要輸出頻率連續(xù)可提供圖紙資料，南京航空航天大學(xué)制造12，經(jīng)過(guò)試調(diào)己獲得合格產(chǎn)品，并開(kāi)展了這方面的研究工作131.總之，這一新的成形技術(shù)己開(kāi)始在我國(guó)受到關(guān)注，我們希望能以此為契機(jī)，開(kāi)發(fā)出適合國(guó)內(nèi)應(yīng)用的系列機(jī)床，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

　　魯世紅，惲君璧。具有柔性滾軸的二軸卷筒機(jī)研制。鍛壓余國(guó)慶，魯世紅?；谟邢拊治龅亩S柔性滾彎過(guò)程影響因素的研宄。機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2005責(zé)任編輯倪振林調(diào)的交流電壓。

　　由電機(jī)知識(shí)知道，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比關(guān)系：因此，用變頻器輸出頻率可調(diào)的交流電壓作為風(fēng)機(jī)的電源電壓，就可以方便地改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

　　1.2風(fēng)機(jī)負(fù)載特性風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性具有二次方律特征，即轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比例變化。在低速時(shí)由于流體的流速低，所以負(fù)載的轉(zhuǎn)矩很小，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的加，流速加快，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和功率越來(lái)越大。負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl和轉(zhuǎn)速nL之間的關(guān)系可用下式表示：根據(jù)負(fù)載的機(jī)械功率Pl和轉(zhuǎn)矩Tl、轉(zhuǎn)速nL之間的關(guān)系，有：矩；t、KP分別為二次方律負(fù)載的轉(zhuǎn)矩常數(shù)和功率常數(shù)。

　　二次方律負(fù)載的機(jī)械特性和功率特性風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖變頻器的接線與功能代碼圖中所用變頻器為三菱FRA540系列，輸入端R、S、T通過(guò)控制電器接至電源，輸出端U、V、W通過(guò)電器接至電動(dòng)機(jī)，使用時(shí)絕對(duì)不允許接反?？刂贫俗覵TF為正轉(zhuǎn)啟動(dòng)端，為保證電動(dòng)機(jī)單向正轉(zhuǎn)運(yùn)行，將STF與公共端SD相接。端子RL和RM為變頻器的升降速控制端，控制其與公共端SD的通斷，可以實(shí)現(xiàn)升降速。

　　變頻器的功能預(yù)置為：Pr.79=1使變頻器處于外部運(yùn)行模式。

　　Pr.59=1使“遙控方式”有效。即用控制端子的通斷實(shí)現(xiàn)變頻器的升降速。

　　RH與公共端SD接通時(shí)，頻率上升；RL與公共端SD斷開(kāi)時(shí)，頻率保持。

　　呢與公共端SD接通時(shí)，頻率下降；呢與公共端SD斷開(kāi)時(shí)，頻率保持。

　　這里我們使用S1和S22個(gè)按鈕分別與RL和RM相接，按下按鈕S1使RL與公共端SD接通，控制頻率上升；松開(kāi)按鈕S1，RL與公共端SD斷開(kāi)，頻率保持。

　　所示為二次方律負(fù)載的機(jī)械特性和功率特性曲線，可以看出，當(dāng)被控對(duì)象所需風(fēng)量減小時(shí)，采用變頻器降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速nL，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的功耗大大降低。

　　2風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般情況下，風(fēng)機(jī)采用正轉(zhuǎn)控制，所以線路比較簡(jiǎn)單。但考慮到變頻器一旦發(fā)生故障，也不能讓風(fēng)機(jī)停止工作，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮有將風(fēng)機(jī)由變頻運(yùn)行切換為工頻運(yùn)行的控制。

　　所示是我們?yōu)楹幽陷喬ス煞萦邢薰舅O(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖。

　　風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖說(shuō)明如下：同樣，按下按鈕S2使RM與公共端SD接通，控制頻率下降；松開(kāi)按鈕S2RM與公共端SD斷開(kāi)，頻率保持。

　　AM為模擬信號(hào)輸出端，可在AM和模擬信號(hào)公共端兩端之間跨接頻率表，用于監(jiān)視變頻器的運(yùn)行頻率。

　　相應(yīng)的變頻器功能代碼預(yù)置為：三相工頻電源通過(guò)斷路器Q接入，接觸器KM，用于將電源接至變頻器的輸入端R，S，T，接觸器KM2用于將變頻器的輸出端U，V，W接至電動(dòng)機(jī)，KM3用于將工頻電源直接接至電動(dòng)機(jī)。注意接觸器KM2和KM3絕對(duì)不允許同時(shí)接通，否則會(huì)造成損壞變頻器的后果，因此，KM2和KM3之間必須有可靠的互鎖。熱繼電器KR用于工頻運(yùn)行時(shí)的過(guò)載為便于對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行“變頻運(yùn)行”和“工頻運(yùn)行”

　　的切換，控制電路采用三位開(kāi)關(guān)SA進(jìn)行選擇（選擇開(kāi)關(guān)）。

　　當(dāng)SA合至‘工頻運(yùn)行“方式時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB2，中間繼電器KAi動(dòng)作并自鎖，進(jìn)而使接觸器KM3動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入工頻運(yùn)行狀態(tài)。

　　按下停止接鈕SBi，中間繼電器KAi和接觸器KM3均斷電，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

　　當(dāng)SA合至‘變頻運(yùn)行“方式時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB2，中間繼電器KAi動(dòng)作并自鎖，進(jìn)而使接觸器KM2動(dòng)作，將電動(dòng)機(jī)接至變頻器的輸出端。KM2動(dòng)作后使KMi也動(dòng)作，將工頻電源接至變頻器的輸入端，并允許電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。同時(shí)使連接到接觸器KM3線圈控制電路中的KM2的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，確保KM3不能接通。

　　按下按鈕SB4，中間繼電器KA2動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始加速，進(jìn)入“變頻運(yùn)行”狀態(tài)。KA2動(dòng)作后，停止按鈕SBi失去作用，以防止直接通過(guò)切斷變頻器電源使電動(dòng)機(jī)停機(jī)。

　　在變頻運(yùn)行中，如果變頻器因故障而跳閘，則變頻器的*BC*保護(hù)觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸器KMi和KM2線圈均斷電，其主觸點(diǎn)切斷了變頻器與電源之間，以及變頻器與電源之間的連接。同時(shí)*CA*觸點(diǎn)閉合，接通報(bào)警揚(yáng)聲器HA和報(bào)警燈HL進(jìn)行聲光報(bào)警。同時(shí)，時(shí)間繼電器KT得電，其觸點(diǎn)延時(shí)一段時(shí)間后閉合，使KM3動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入工頻運(yùn)行狀態(tài)。

　　操作人員發(fā)現(xiàn)報(bào)警后，應(yīng)及時(shí)將選擇開(kāi)關(guān)SA旋至“工頻運(yùn)行”位，這時(shí)，聲光報(bào)警停止，并使時(shí)間繼電器斷電。

　　3節(jié)能計(jì)算對(duì)于風(fēng)機(jī)設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，可根據(jù)己知風(fēng)機(jī)在不同控制方式下的流量與負(fù)載關(guān)系曲線及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的負(fù)荷變化情況進(jìn)行計(jì)算。

　　以該系統(tǒng)所使用的30kW鼓風(fēng)機(jī)為例。運(yùn)行工況以24h連續(xù)運(yùn)行，其中每天i0h運(yùn)行在90%負(fù)荷（頻率按46Hz計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按98 %計(jì)算），i4h運(yùn)行在50%負(fù)荷（頻率按20Hz計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按70%計(jì)算）；全年運(yùn)行時(shí)間在300天為計(jì)算依據(jù)。則變頻調(diào)速時(shí)每年的節(jié)電量為：擋板開(kāi)度時(shí)的節(jié)電量為：6元計(jì)算，則采用變頻調(diào)速每年可節(jié)約電費(fèi)58952元。一般來(lái)說(shuō)，變頻調(diào)速技術(shù)用于風(fēng)機(jī)設(shè)備改造的投資，通?？梢栽谝荒曜笥业纳a(chǎn)中全部收回。

　　4結(jié)語(yǔ)風(fēng)機(jī)設(shè)備采用變頻調(diào)速技術(shù)是一種理想的調(diào)速控制方式，不僅具有顯著的節(jié)電效果，而且方便了操作，提高了設(shè)備效率，減少了設(shè)備維護(hù)和維修費(fèi)用，較好地滿足了生產(chǎn)工藝要求，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。因此，《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》第39條己把它列為重點(diǎn)技術(shù)推廣項(xiàng)目。

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