第一篇：水泥廠生產(chǎn)設(shè)備的變頻調(diào)速控制的節(jié)能降耗改造方案

水泥廠生產(chǎn)設(shè)備的變頻調(diào)速控制的節(jié)能降耗改造方案

【中國水泥網(wǎng)】 作者: 單位: 【2008-04-16】

摘要：通過了解水泥制造工藝，及對一些水泥廠生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際考察，大部分水泥廠的一些設(shè)備尤其是一些大功率設(shè)備在生產(chǎn)過程中絕大部分時(shí)間都是不滿負(fù)荷,設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化程度相當(dāng)?shù)?幾乎完全靠人工調(diào)節(jié),如機(jī)立窯供風(fēng)系統(tǒng)、成球預(yù)加水系統(tǒng)、生料均化給料系統(tǒng)、水泥選粉系統(tǒng)、機(jī)立窯卸料系統(tǒng)等。普傳公司和該有限公司的工程技術(shù)人員通過對以上系統(tǒng)的長期跟蹤研究，并結(jié)合改造幾十條水泥生產(chǎn)線的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出比較成熟的水泥廠五大生產(chǎn)系統(tǒng)變頻調(diào)速控制的改造方案，此方案投資少，安裝、調(diào)試及控制方便，運(yùn)行可靠，節(jié)電效果明顯，并提高了生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度和加工工藝精度，受到水泥制造行業(yè)的歡迎。

該公司共有三條水泥生產(chǎn)線，我們首先從2002年四月份開始對一臺(tái)132kW選粉風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，經(jīng)過一段時(shí)間的測試證明節(jié)能效果特別明顯，所以從去年下半年年開始，陸續(xù)對立窯上的送風(fēng)機(jī)（245kW一臺(tái)，215kW兩臺(tái)）、選粉機(jī)、選粉風(fēng)機(jī)及盤塔送料等電機(jī)進(jìn)行了變頻改造，至今已投資約130萬元，改造了從1.5KW到250KW大小共130臺(tái)電機(jī)。改造后的實(shí)際測試情況證明在幾個(gè)月的時(shí)間里靠節(jié)約的電費(fèi)就收回整體投資，在以后的生產(chǎn)經(jīng)營中也能夠以較低的生產(chǎn)成本在市場的競爭中處于更有力的位置。下面就該公司公司的改造情況來分析上述各系統(tǒng)變頻改造方案的實(shí)際效果。

一、機(jī)立窯供風(fēng)系統(tǒng)系統(tǒng)變頻改造裝置

該公司像其它的老水泥企業(yè)一樣，機(jī)立窯供風(fēng)系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開啟角度的落后的機(jī)械調(diào)節(jié)方法來滿足燒結(jié)時(shí)不同的用風(fēng)量，這種操作方式的缺點(diǎn)是明顯的：

1、電能浪費(fèi)嚴(yán)重；

2、調(diào)節(jié)精度差；

3、啟動(dòng)電流對電網(wǎng)沖擊大；

4、電機(jī)及風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷強(qiáng)度重；

5、起動(dòng)時(shí)機(jī)械沖擊大,設(shè)備使用壽命低;

6、噪聲大，粉塵污染嚴(yán)重等。改造后的變頻供風(fēng)系統(tǒng)是在保留原供風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套變頻回路與原回路并聯(lián)，形成雙回路可轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，并將變頻器的調(diào)速裝置安裝在窯上，通過調(diào)節(jié)電機(jī)（風(fēng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)燒結(jié)時(shí)的用風(fēng)量。其特點(diǎn)：

1、節(jié)電效果好（由于電機(jī)消耗的功率跟電機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比，改造后電機(jī)大部分時(shí)間運(yùn)行在35-40Hz左右既可滿足用風(fēng)量，節(jié)電率大于百分之二十）；

2、具有軟起功能，降低負(fù)荷強(qiáng)度，延長設(shè)備使用壽命，啟動(dòng)電流小，相當(dāng)于增加電網(wǎng)容量；

3、調(diào)節(jié)風(fēng)量精度準(zhǔn)確、方便；

4、無需旁通放風(fēng)，減少水泥粉塵污染等。

二、成球供水系統(tǒng)

生料成球工序是影響水泥熟料燒結(jié)質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一，其中水、料比例直接影響成球好壞。應(yīng)用變頻器后能通過跟蹤生料供給量對成球預(yù)加水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的閉環(huán)控制，料水配合穩(wěn)定，成球效果良好，大大提高水泥燒結(jié)質(zhì)量。此系統(tǒng)改造主要為提高自動(dòng)化程度和制造工藝水平考慮，由于功率較小省電效果還在其次。

三、生料均化給料系統(tǒng)

此系統(tǒng)用變頻改造后，將所有送料口處的送料電機(jī)用變頻器進(jìn)行同步無機(jī)調(diào)速，等比例送料，提高均化效果，此點(diǎn)也是從制造工藝角度考慮。

四、水泥選粉系統(tǒng)

水泥選粉系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)所生產(chǎn)的水泥的標(biāo)號(hào)的不同，調(diào)節(jié)選粉機(jī)和選粉風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而選出不同細(xì)度的水泥制品。

老式選粉機(jī)要調(diào)整風(fēng)機(jī)軸上的扇葉的數(shù)量和角度，經(jīng)過對比試驗(yàn)達(dá)到所要求的選粉細(xì)度；新式選粉系統(tǒng)分選粉機(jī)和選粉風(fēng)機(jī)兩部分，選粉機(jī)由滑差電機(jī)調(diào)速，選粉風(fēng)機(jī)靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板角度調(diào)節(jié)用風(fēng)量。這兩種系統(tǒng)都存在操作工藝復(fù)雜、調(diào)節(jié)精度差、浪費(fèi)電能嚴(yán)重的缺點(diǎn)，特別是滑差點(diǎn)機(jī)不但費(fèi)電，由于水泥制造環(huán)境粉塵嚴(yán)重，因此滑差頭骨脹率特別高，維修困難。變頻改造后，不管是老式系統(tǒng)還是新式系統(tǒng)，只要將電機(jī)調(diào)節(jié)到一個(gè)特定的轉(zhuǎn)速就能選出所需要的細(xì)度的顆粒，在節(jié)約電能的同時(shí)還做到了連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，既提高了勞動(dòng)效率，又降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，綜合效益明顯。

五、立窯卸料系統(tǒng)

為使水泥燒結(jié)過程中加料、供風(fēng)、卸料三平衡，立窯普遍采用滑差電機(jī)（電磁調(diào)速電機(jī)）做為盤塔式卸料裝置的動(dòng)力，該電機(jī)不但防護(hù)等級(jí)滿足不了水泥生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境的需要，而且在相同輸出轉(zhuǎn)速的條件下消耗的功率也比系列電機(jī)高出百分之二十左右，在降低轉(zhuǎn)速時(shí)相差更多，因此采用變頻調(diào)速系統(tǒng)代替滑差調(diào)速后，解決以上所訴的缺點(diǎn)，且調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于滑差調(diào)速電機(jī)，在節(jié)電的同時(shí)維修費(fèi)用也大大降低，在各行業(yè)得到普遍應(yīng)用。

應(yīng)用變頻器對可以調(diào)速的電機(jī)進(jìn)行控制，在節(jié)約大量電能的同時(shí)，還具有軟起功能，同時(shí)降低了電機(jī)的起動(dòng)電流和運(yùn)行電流，降低整個(gè)電力系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)啟動(dòng)和工作時(shí)的負(fù)荷強(qiáng)度，延長了機(jī)械部件的使用壽命。另外對滑差電機(jī)的變頻改造提高了電機(jī)的防護(hù)等級(jí)，減少了因環(huán)境惡劣而造成的電機(jī)故障率。

六、意外收獲

由于變頻器工作和啟動(dòng)時(shí)電流的下降，為其他設(shè)備的啟動(dòng)提供了必要的保證，無形中增加了工廠的電力容量，這對電網(wǎng)電壓不穩(wěn)和電力容量偏小的場合尤為有利。象天馬水泥有限公司這樣整體改造后,可省下200KVA的變壓器容量,新上設(shè)備時(shí)變電所可暫不增容,可節(jié)省大量投資。

當(dāng)然，經(jīng)過變頻改造后還應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)工藝方面的管理，再生產(chǎn)允許的條件下合理的調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到理想的節(jié)能結(jié)果。這有待于在以后的工作中加以不斷的完善。

七、結(jié)論

該公司水泥成功的經(jīng)驗(yàn)充分說明了水泥行業(yè)變頻改造的非凡潛力，該公司之所以能在不到一年的時(shí)間內(nèi)投入這么大的資金進(jìn)行改造，一方面是因?yàn)楣揪哂泻軓?qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力及公司領(lǐng)導(dǎo)層具有非凡的遠(yuǎn)見卓識(shí)，另一方面也充分說明投資這項(xiàng)改造公司可以得到豐厚的利益回報(bào)，并且整體提高了公司在生產(chǎn)工藝方面的自動(dòng)化程度。

第二篇：交流變頻調(diào)速技術(shù)在天車的改造

（一）前言

1、交流電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)調(diào)速控制技術(shù)介紹

隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，對起重機(jī)調(diào)速性能要求在不斷提高，由于起重機(jī)使用的電動(dòng)機(jī)都是三相異步繞線式電動(dòng)機(jī)，調(diào)速的方法比較單一，對起重機(jī)使用的繞線式電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)的調(diào)速方法有以下幾種：

定子調(diào)壓調(diào)速——控制加于電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓：

當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動(dòng)機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值較大的繞線式電動(dòng)機(jī)，或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。在電子的調(diào)壓調(diào)速技術(shù)誕生之前，這兩種方法是在定子調(diào)壓中主要使用的方法。

繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻調(diào)速：

繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。串入的電阻越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。這種方法是使用最為廣泛的一種調(diào)速方法，目前還有很多起重機(jī)在使用這種方法。

繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，缺點(diǎn)是繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)有集電環(huán)和電刷，要求定期維護(hù)，由集電環(huán)和電刷引起的故障較為常見，再加上大量繼電器、接觸器的使用，致使現(xiàn)場維護(hù)量較大，調(diào)速系統(tǒng)的故障率較高，而且調(diào)速系統(tǒng)的綜合技術(shù)指標(biāo)較差，對機(jī)械的沖擊很大，已不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的特殊要求，特別是象我廠這樣的冶金企業(yè)。

2、交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)勢

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展，電力半導(dǎo)體器件和微處理器的性能不斷的提高，交流變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，應(yīng)用越來越廣泛，作為交流調(diào)速系統(tǒng)中重要部分的變頻器技術(shù)也取得了顯著的發(fā)展，并逐漸進(jìn)入了實(shí)用階段。目前，變頻器不但在傳統(tǒng)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且?guī)缀鯏U(kuò)展到了工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域，并且在許多的家電產(chǎn)品中也得到了廣泛的應(yīng)用，例如像變頻空調(diào)、變頻微波爐、變頻電冰箱等。

通過改變交流電頻率的方式實(shí)現(xiàn)交流電控制的技術(shù)就叫變頻技術(shù)。而變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通

過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。

利用變頻器控制對交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制相對傳統(tǒng)控制有許多的優(yōu)點(diǎn)：如節(jié)能；容易實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制；可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制；容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換；可以高頻度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)；可以進(jìn)行電氣制動(dòng)；可以對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)；可以適應(yīng)比較惡劣的工作環(huán)境；用一臺(tái)變頻器對多臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制；變頻器的電源功率因數(shù)大，所需電源容量小，可以組成高性能的控制系統(tǒng)等。

在采用了變頻器的交流拖動(dòng)系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制是通過改變變頻器的輸出頻率實(shí)現(xiàn)的。因此，在進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，可以通過控制變頻器的輸出頻率使電動(dòng)機(jī)工作在轉(zhuǎn)差率較小的范圍內(nèi)，使電動(dòng)機(jī)獲得較寬的調(diào)速范圍，并可達(dá)到提高運(yùn)行效率的目的。

變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是通過改變變頻器的輸出頻率來達(dá)到調(diào)速目的的，當(dāng)變頻器把輸出頻率將至電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作頻率以下時(shí)，負(fù)載的機(jī)械能將被轉(zhuǎn)換成電能，并回饋到變頻器，而變頻器則可以利用自己的制動(dòng)回路將這部分能量以熱能消耗或回饋給電網(wǎng)，并形成電氣制動(dòng)。與傳統(tǒng)的機(jī)械制動(dòng)相比，電氣制動(dòng)可靠性好、維護(hù)簡單、對機(jī)械系統(tǒng)有較好的保護(hù)。但是應(yīng)該注意到一點(diǎn)，由于在靜止?fàn)顟B(tài)下，電氣制動(dòng)并不能使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生保持轉(zhuǎn)矩，所以在某些場合還必須與機(jī)械制動(dòng)器配合同時(shí)使用。

在使用電網(wǎng)電源對異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)是，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流會(huì)很大，通常為額定電流的3～5倍，而采用變頻器對異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)時(shí)，由于可以將輸出頻率將至一個(gè)很低的值起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流很小，對電機(jī)會(huì)起到較好的保護(hù)。

可以看出隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)界的廣泛應(yīng)用，為交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的橋式起重機(jī)大范圍、高質(zhì)量地調(diào)速提供了全新的方案。它具有高性能的調(diào)速指標(biāo)，可以使用結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護(hù)方便的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，并且高效、節(jié)能，其外圍控制線路簡單，維護(hù)工作量小，保護(hù)監(jiān)測功能完善，運(yùn)行可靠性較傳統(tǒng)的交流調(diào)速系統(tǒng)有較大的提高。所以，采用交流變頻調(diào)速是橋式起重機(jī)交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展的主流。

（二）起重機(jī)的簡介 1、80/20T起重機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

80/20T橋式起重機(jī)是煉鋼廠經(jīng)常使用的一種適用于液體金屬的起重機(jī)，起升高度可達(dá)24m，主起升最大起吊重量為80T，副起升的最大起吊重量為20T。該車采用“四主梁結(jié)構(gòu)”，一般由起升機(jī)構(gòu)、小車走行機(jī)構(gòu)、大車走行機(jī)構(gòu)組成。小車部分分為主小車

部分和副小車部分。主小車部分包括：主起升運(yùn)行系統(tǒng)和主小車運(yùn)行系統(tǒng)；副小車部分包括：副起升運(yùn)行系統(tǒng)和副小車運(yùn)行系統(tǒng)。起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式采用四機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，即大車兩側(cè)各有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)，分布在大車的四個(gè)角，每個(gè)主動(dòng)車輪各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用變頻器控制時(shí)就要采用一拖二的控制方式，整車共需兩臺(tái)變頻器，橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式。本車的電動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)由五個(gè)基本獨(dú)立的拖動(dòng)系統(tǒng)組成。①大車拖動(dòng)系統(tǒng)：拖動(dòng)整臺(tái)起重機(jī)順著車間做“橫向”運(yùn)動(dòng)（以操作者的坐向?yàn)闇?zhǔn)）。②主小車拖動(dòng)系統(tǒng)：拖動(dòng)吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運(yùn)動(dòng)。③副小車拖動(dòng)系統(tǒng)：拖動(dòng)吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運(yùn)動(dòng)。④主吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)：拖動(dòng)重物作吊起或放下的上下運(yùn)動(dòng)。重物在空中具有位能，是位能負(fù)載。其特點(diǎn)是：重物上升，電機(jī)克服各種阻力（包括重物重力，磨擦阻力等）做功，屬于阻力負(fù)載；重物下降時(shí)，當(dāng)重物重力大于阻力時(shí)，電機(jī)是能量的接受者，此時(shí)負(fù)載屬于動(dòng)力負(fù)載，但當(dāng)重物重力小于阻力時(shí)，重物下降還要靠電機(jī)的拖動(dòng)，此時(shí)負(fù)載仍是阻力負(fù)載。⑤副吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)：同主起升部分是一樣的，只是吊運(yùn)的重量不同。

相對于提升機(jī)構(gòu)控制，橋式起重機(jī)在大車拖動(dòng)以及小車拖動(dòng)方面對于變頻器的控制要求比較低，所以本文重點(diǎn)介紹安川系列變頻器在提升（主起升系統(tǒng)）機(jī)構(gòu)控制上的應(yīng)用并且對平移（大車系統(tǒng)）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。提升機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)具有大慣性，四象限運(yùn)行的特點(diǎn)，與其他傳動(dòng)機(jī)械相比，對變頻器有著更為苛刻的安全和性能上的要求。2、80/20T運(yùn)行特征

(1)橋式起重機(jī)應(yīng)具有大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，通常超過150%的額定轉(zhuǎn)矩，若考慮超載實(shí)驗(yàn)等因素，至少應(yīng)在起動(dòng)加速過程中提供200%的額定轉(zhuǎn)矩；

(2)由于機(jī)械制動(dòng)器的存在，為使變頻器輸出轉(zhuǎn)矩與機(jī)械制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩平滑切換，不產(chǎn)生溜鉤現(xiàn)象，必須充分研討變頻器啟動(dòng)信號(hào)與機(jī)械制動(dòng)器動(dòng)作信號(hào)的控制時(shí)序；

(3)當(dāng)起升機(jī)構(gòu)向下運(yùn)行或平移機(jī)構(gòu)急減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)，其能量要向直流電源側(cè)回饋，必須根據(jù)不同的現(xiàn)場情況研討如何處理這部分再生能量；

(4)起升機(jī)構(gòu)在抓吊重物離開或接觸地面瞬間負(fù)載變化劇烈，變頻器應(yīng)能對這種沖擊性負(fù)載進(jìn)行平滑控制。

（三）起升機(jī)構(gòu)組成

1、起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)型號(hào)：YTSP 355M-10 110KW 轉(zhuǎn)速:600r/min；定子電流：215A

調(diào)速頻率范圍：0～50HZ 為了滿足80T變頻調(diào)速橋式起重機(jī)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行，選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足的要求:具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低速滿轉(zhuǎn)矩、高絕緣等級(jí)、寬調(diào)速范圍、高效率和高可靠性等。起升、大車和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)均選用變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過載荷換算和機(jī)械效率計(jì)算各運(yùn)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下: 電機(jī)容量的選擇 P≧GV/6120η

該起重機(jī)的起升速度是每分鐘10米，機(jī)械效率是0.7 電機(jī)容量＝（8000KG×10m）/（6120×0.7）

＝186KW 考慮到電機(jī)的自身損耗和其他損耗，以及對變頻器選擇方面的考慮，我們選取兩臺(tái)功率為110KW的電動(dòng)機(jī)作為主起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

2、起升機(jī)構(gòu)變頻器

為了能滿足行車式起重機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，即具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低速滿轉(zhuǎn)矩、快速的轉(zhuǎn)矩上升時(shí)間和抱閘順序控制等功能的高性能工程型變頻器，變頻調(diào)速系統(tǒng)由主令控制器或電位器作為輸入給定，通過變頻調(diào)頻電控設(shè)備、限位開關(guān)、制動(dòng)器等配合使用，來控制起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)等交流變頻異步電動(dòng)機(jī)起、制動(dòng)、可逆運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)速。我們選用的是安川CIMR-G7電流矢量控制變頻器。下面就變頻器容量的選擇做以下介紹：

變頻器的容量必須大于負(fù)載所需求的輸出，即: P0=K×PM/η×cosφ

式中:K—過載系數(shù)1.33；

PM—負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率，kW； η—電動(dòng)機(jī)效率 0.85； cosφ—電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù) 0.9。

起升機(jī)構(gòu)要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.3～1.6倍的額定轉(zhuǎn)矩，考慮到需有125%的超載要求，其最大轉(zhuǎn)矩需有1.6～2倍的額定轉(zhuǎn)矩，以確保其安全使用。對于拖動(dòng)等額功率電動(dòng)機(jī)的變頻器來說，可提供長達(dá)60s、150%額定轉(zhuǎn)矩的過載能力，因此過載系數(shù)k=2/1.5=1.33。

經(jīng)過計(jì)算，我們得出每臺(tái)變頻器的容量為175KW，故，選擇的變頻器為安川CIMR-G7 180KW變頻器，共用兩臺(tái)。

在變頻器容量選定后，還應(yīng)做電流驗(yàn)證，即:

ICN≥kIM

式中:k—電流波形修正系數(shù)(PWM調(diào)制方式時(shí)取1.05～1.1)；

ICN—變頻器額定輸出電流，A； IM—工頻電源時(shí)的電動(dòng)機(jī)額定電流，A；

80T變頻調(diào)速行車式起重機(jī)是雙驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)減速機(jī)，帶動(dòng)兩個(gè)鋼絲繩卷筒進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)過動(dòng)滑輪組多級(jí)減速提升吊鉤。該車的減速機(jī)為行星式差速減速機(jī)，在一臺(tái)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以單獨(dú)使用另一臺(tái)電機(jī)進(jìn)行正常的吊運(yùn)工作。圖2為安川變頻器外部接線圖；圖3為起升機(jī)構(gòu)變頻器控制回路運(yùn)行原理圖；圖4為主回路運(yùn)行原理圖。

圖2 安川變頻器外部接線圖

圖3

起升機(jī)構(gòu)控制回路運(yùn)行原理圖

圖4

起升機(jī)構(gòu)主回路運(yùn)行原理圖

3、工作原理

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均

可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。

變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成，圖5和圖6所示為典型的變頻器主回路和控制回路原理圖。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。

圖5 變頻器主回路原理圖

圖6 變頻器控制回路原理圖

變頻器選擇從控制回路端子輸入運(yùn)轉(zhuǎn)頻率指令，運(yùn)轉(zhuǎn)指令由主令控制器提供。通過主令控制器的觸點(diǎn)閉合順序，將控制信號(hào)輸入到變頻器的多段速端子1、2、5、6、7、8，其中1、2端子是正反向控制信號(hào)，5、6、7、8端子是調(diào)速信號(hào)，為了和主令控制器閉合表相對應(yīng)，選擇使用：頻率指令

1、頻率指令

2、頻率指令

4、頻率指令8 和點(diǎn)動(dòng)頻率。

之后，要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，對起升機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)置，和平移機(jī)構(gòu)是有很大不同的，主要涉及到重物在吊運(yùn)過程中的零速度力矩的問題。所以，在進(jìn)行一些必要參數(shù)設(shè)置的同時(shí)，對電動(dòng)機(jī)零速度和低速度下，重力負(fù)載曲線的設(shè)置是必不可少的。起升機(jī)構(gòu)變頻器參數(shù)的設(shè)置主要有以下幾方面：驅(qū)動(dòng)方式設(shè)置、制動(dòng)停車方式設(shè)置、多段速運(yùn)行頻率設(shè)定、電動(dòng)機(jī)的電壓和頻率選擇的設(shè)定、重力負(fù)載曲線的設(shè)置、電動(dòng)機(jī)保護(hù)的設(shè)置、低速

度高轉(zhuǎn)矩的頻率設(shè)置等。

在對參數(shù)設(shè)置完成后，由控制器給入輸入信號(hào)后，變頻器便根據(jù)設(shè)定好的頻率和參數(shù)進(jìn)行工作，起升機(jī)構(gòu)采用一拖一的開環(huán)V/f控制方式控制方式，可以滿足生產(chǎn)實(shí)踐的需要。

在圖紙可以看到這樣一個(gè)繼電器，它稱為：固態(tài)繼電器。加裝它的原因是因?yàn)樽冾l器的多功能輸出點(diǎn)（M1、M2）功率不夠大，直接驅(qū)動(dòng)抱閘接觸器（ZDC）容易造成輸出點(diǎn)的損壞。通過它來控制制動(dòng)器接觸器，延長了變頻器內(nèi)部接點(diǎn)的使用壽命。

在變頻器電源輸入端子（R、S、T）和電源之間，配有斷路器Q1和AC電抗器。其中斷路器Q1的容量為變頻器額定電流的1.8倍，感應(yīng)電流在30mA以上,可以檢出對人體有危險(xiǎn)的高頻漏電流，防止事故的發(fā)生；而其AC電抗器和變頻器內(nèi)的電抗器以及輸出側(cè)的濾波器可有效改善電源側(cè)的功率因數(shù)，降低對外界的干擾。另外，在制動(dòng)器接觸器側(cè)為了安全考慮，也安裝了斷路器Q2，來給制動(dòng)器接觸器供電。

4、起升機(jī)構(gòu)一些主要參數(shù)的設(shè)置

A參數(shù)：A1-02 速度控制模式

B參數(shù)：B1-01 選擇頻率指令；B1-02 選擇運(yùn)行指令；B1-03 選擇停車方式； C參數(shù)：C1-01 加速時(shí)間設(shè)定；C1-02 減速時(shí)間設(shè)定 D參數(shù)：D1-01~~D1-17 頻率指令設(shè)定

E參數(shù)：E1-01 設(shè)定輸入電壓；E1-03 設(shè)定V/F曲線 H參數(shù)：H1-01~~H1-10 多功能接點(diǎn)輸入設(shè)定 H2-01~~H2-05 多功能接點(diǎn)輸出設(shè)定 H3-01~~H3-12 模擬量輸入設(shè)定 H4-01~~H4-08 模擬量輸出設(shè)定

L參數(shù)：L2-02 瞬時(shí)停電補(bǔ)償時(shí)間；L2-03 最小基極封鎖時(shí)間；

L4-01 頻率檢出值；L4-02 頻率檢出幅；L4-03 頻率檢出幅度（+/-）

5、制動(dòng)電阻

當(dāng)采用變頻器傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)拖動(dòng)位能性負(fù)載下放或平移機(jī)構(gòu)急減速、順風(fēng)運(yùn)行時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)。逆變器中的六個(gè)回饋二極管將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能回饋到中間直流回路，并引起儲(chǔ)能電容兩端電壓升高。若不采取必要的措施，當(dāng)中間直流回路電容電壓升到保護(hù)極限值后變頻器將過電壓跳閘。

在高性能的工程型變頻器中，對連續(xù)再生能量的處理有以下兩種方案: 8

(1)在中間直流回路設(shè)置電阻器，讓連續(xù)再生能量通過電阻器以發(fā)熱的形式消耗掉，這種方式稱為動(dòng)力制動(dòng)；

(2)采用再生整流器方式，將連續(xù)再生能量送回電網(wǎng)，這種方式稱為回饋制動(dòng)。動(dòng)力制動(dòng)方式控制簡單、成本低，但節(jié)能效果不如回饋制動(dòng)?；仞佒苿?dòng)方式雖然節(jié)能效果好，能連續(xù)長時(shí)制動(dòng)，但控制復(fù)雜、成本較高。應(yīng)該注意的是，只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下(電網(wǎng)壓降不大于10%)，才可以采用回饋制動(dòng)方式。在再生發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)電壓的故障時(shí)間大于2ms，則變頻器控制板用“低電壓”故障切斷并斷開網(wǎng)側(cè)接觸器，退出回饋制動(dòng)運(yùn)行，從而造成制動(dòng)不能連續(xù)進(jìn)行的故障。這樣就需要進(jìn)行電氣制動(dòng)，也就是配置制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，制動(dòng)單元的容量是根據(jù)變頻器的容量進(jìn)行選擇的，而制動(dòng)電阻的阻值就需要進(jìn)行計(jì)算了。

制動(dòng)電阻容量的計(jì)算：

（1）制動(dòng)電阻的容量＝電機(jī)的容量（2）制動(dòng)電阻的阻值計(jì)算： RB≦U2/PM

式中：RB－制動(dòng)電阻阻值（Ω）

U－變頻器直流回路電壓（V），選取700V

PM－電機(jī)容量（KW）

帶入各種數(shù)據(jù)，制動(dòng)電阻阻值＝700x700/110000＝4.45Ω。

（四）平移機(jī)構(gòu)的簡介

1、平移機(jī)構(gòu)的簡介

80/20T變頻調(diào)速行車式起重機(jī)的平移機(jī)構(gòu)分大車機(jī)構(gòu)、主小車平移機(jī)構(gòu)及副小車平移機(jī)構(gòu)，除了大車機(jī)構(gòu)采用一拖二的傳動(dòng)方案外，其他兩種機(jī)構(gòu)均采用一拖一的傳動(dòng)方案。由于起重機(jī)平移機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，為了加速電動(dòng)機(jī)需有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此行車式起重機(jī)平移機(jī)構(gòu)所需的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率Pm應(yīng)由負(fù)載功率Pj和加速功率Pa組成，即: Pm≥Pj+Pa

由于大車平移機(jī)構(gòu)采用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的通用V/F開環(huán)頻率控制方式，因此在變頻器容量選擇時(shí)，還要滿足以下公式: Icn≥knIm

式中:k—電流波形修正系數(shù)(PWM調(diào)制方式時(shí)取1.05~1.1)

Icn—變頻器額定輸出電流，A

Im—工頻電源時(shí)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流，A

n—一一臺(tái)變頻器拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)量

按照上述選型、計(jì)算公式進(jìn)行換算，大車變頻器選定為 安川CIMR-G7 55KW，由于大車走行機(jī)構(gòu)是四臺(tái)電動(dòng)機(jī)，所以大車變頻器為兩臺(tái)；一臺(tái)主小車變頻器選定為安川CIMR-G7 22KW；一臺(tái)副小車變頻器選定為安川CIMR-G7 15KW。

平移機(jī)構(gòu)的工作原理同起升機(jī)構(gòu)的原理基本相同，只是部分參數(shù)的設(shè)置與主起升變頻器的設(shè)置不相同，主要是重力負(fù)載曲線的設(shè)置、電動(dòng)機(jī)保護(hù)的設(shè)置、低速度高轉(zhuǎn)矩的頻率設(shè)置等。由于起升機(jī)構(gòu)和平移機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中的負(fù)載情況不同，所以起升機(jī)構(gòu)的參數(shù)更為復(fù)雜一些，因此，在設(shè)置平移機(jī)構(gòu)參數(shù)時(shí)，這些參數(shù)的設(shè)置沒有起升機(jī)構(gòu)那么嚴(yán)格的要求。

首先，重力負(fù)載的曲線設(shè)置，可以選擇任意的曲線，基本上就可以滿足使用的要求；其次，電動(dòng)機(jī)保護(hù)的設(shè)置，保護(hù)值的調(diào)整只需要將一些必要的保護(hù)設(shè)置好就可以，不像起升機(jī)構(gòu)設(shè)置的全面；第三，由于平移機(jī)構(gòu)的工作時(shí)的轉(zhuǎn)矩不需要像起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)那么大的轉(zhuǎn)矩，因此，這部分的參數(shù)設(shè)置基本上可以忽略不計(jì)。

2、平移機(jī)構(gòu)一些主要參數(shù)的設(shè)置

A參數(shù)：A1-02 速度控制模式

B參數(shù)：B1-01 選擇頻率指令；B1-02 選擇運(yùn)行指令；B1-03 選擇停車方式； C參數(shù)：C1-01 加速時(shí)間設(shè)定；C1-02 減速時(shí)間設(shè)定 D參數(shù)：D1-01~~D1-17 頻率指令設(shè)定

E參數(shù)：E1-01 設(shè)定輸入電壓；E1-03 設(shè)定V/F曲線 H參數(shù)：H1-01~~H1-10 多功能接點(diǎn)輸入設(shè)定 H2-01~~H2-05 多功能接點(diǎn)輸出設(shè)定 H3-01~~H3-12 模擬量輸入設(shè)定 H4-01~~H4-08 模擬量輸出設(shè)定

圖5平移機(jī)構(gòu)變頻器運(yùn)行原理圖。

（五）變頻器的安裝調(diào)試

1、變頻器的安裝

(1)安裝使用環(huán)境

變頻器應(yīng)避開油膩，風(fēng)棉，塵埃等有浮游物的環(huán)境，安裝在干燥清潔的場所，或安裝在浮游物無法侵入的全封閉型柜內(nèi)。安裝在柜內(nèi)時(shí)，變頻器周圍環(huán)境溫度要在允許溫度范圍之內(nèi)，變頻器正常使用的環(huán)境溫度容許值為0～40℃，但80/20T變頻調(diào)速起重機(jī)主要用于吊裝液體金屬（鋼水或者鐵水），環(huán)境溫度比較高，尤其是在夏季，環(huán)境溫度能夠達(dá)到50~60度，對于變頻器來說不能滿足變頻器使用環(huán)境溫度的要求。由于不能把變頻器的環(huán)境溫度限制在其允許值以下，因此只能在環(huán)境溫度上進(jìn)行解決，通常采用下述方法來保證它們的正常運(yùn)行：第一，降低電控柜內(nèi)的溫升，在其頂部安裝冷卻風(fēng)扇，下方設(shè)有帶金屬絲網(wǎng)的進(jìn)氣孔，并讓大發(fā)熱量器件盡量靠近冷空氣進(jìn)風(fēng)口，提高散熱效率，使空氣對流暢通；第二，將設(shè)備安裝在電氣室內(nèi)，并在電氣室內(nèi)加裝空調(diào)器，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，以保證變頻器在適合的環(huán)境溫度下工作。

(2)電磁兼容性

現(xiàn)在市場上出售的變頻器大多采用不可控整流電源及PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，致使變頻器輸出電流富含各種高次諧波，屬于強(qiáng)電磁干擾源。因此，消除或減弱干擾的方法針對干擾形成的三項(xiàng)因素，即干擾源、干擾途徑和敏感電路，我們采取了以下兩方面的措施。

一、是消除或降低干擾源的強(qiáng)度。變頻器屬于強(qiáng)電磁干擾源，為了減少諧波污染造成的干擾，盡量降低變頻器的載波頻率。本例中，所有變頻器的載波頻率設(shè)為2kHz。

二、是破壞干擾途徑，防止干擾侵入敏感電路。長線傳輸引入的干擾是主要因素。為了在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中減小過程通道中的干擾，80/20T變頻調(diào)速行車式起重機(jī)采用了以下技術(shù)措施。變頻器的輸入信號(hào)線與動(dòng)力線在電控柜內(nèi)和主梁內(nèi)分開走線，且沿各自的線槽進(jìn)行配線，并使二者之間保持盡可能大的距離。

2、變頻器的接線及注意事項(xiàng)

（1）.主回路接線要求

變頻調(diào)速起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)變頻器采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式，它們要使用電動(dòng)機(jī)的一些電機(jī)常數(shù)，而數(shù)據(jù)的獲得是由變頻器的參數(shù)自檢程序來完成的，如果按常規(guī)的導(dǎo)線發(fā)熱校驗(yàn)選擇電機(jī)的配線，必然把長距離線路阻抗加入到參數(shù)自檢測出的電機(jī)數(shù)據(jù)中，引起變頻器的控制精度下降，達(dá)不到控制要求。變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的電纜敷設(shè)距離過長會(huì)引起線路壓降大，有時(shí)產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)矩不足等問題，特別是變頻器輸出頻率較低時(shí)其輸出電壓也低，線路壓降所占的比例增大。變頻器與電機(jī)間的線路壓降以不超過額定電壓的2%為允許值，布線時(shí)電機(jī)電纜的截面積可據(jù)此來選擇。

由于在變頻器的輸出布線中存在寄生電容，其容量與電機(jī)電纜的長度成正比，電機(jī)電纜的寄生電容容量越大，變頻器輸出電纜中的漏電流也越大，從而造成變頻器的出力不夠，所以在主回路布線過程中要力求減小變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜長度。

（2）.控制回路接線要求

變頻器的控制信號(hào)為微弱的電壓，電流信號(hào)，所以與主回路不同，變頻器的輸出回路是強(qiáng)電磁干擾源，因此，變頻器控制回路的布線不能與主回路配線在同一根鐵管或同一配線槽內(nèi)，信號(hào)線與動(dòng)力線必須分開走線，使用模擬量信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制變頻器時(shí)，為了減少模擬量受來自變頻器和其他設(shè)備的干擾，必須將控制變頻器的信號(hào)線與強(qiáng)電回路（主回路及順控回路）分開走線，距離應(yīng)在30cm以上。即使在控制柜內(nèi)，同樣要保持這樣的接線規(guī)定，該信號(hào)與變頻器之間的控制回路線最長不得超過50m。

信號(hào)線與動(dòng)力線必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內(nèi)部，連接PLC和變頻器的信號(hào)線如果不放置在金屬管道內(nèi)，極易受到變頻器和外部設(shè)備的干擾，同時(shí)由于變頻器無內(nèi)置的電抗器，所以變頻器的輸入和輸出級(jí)動(dòng)力線對外部會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的干擾，因此，放置信號(hào)線的金屬管或金屬軟管一直要延伸到變頻器的控制端子處，以保證信號(hào)線與動(dòng)力線的徹底分開。

模擬量控制信號(hào)線應(yīng)使用雙股絞合屏蔽線，電線規(guī)格為0.75mm～2mm。在接線時(shí)一定要注意，電纜剝線要盡可能的短（約5～7mm），同時(shí)對剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來，以防止屏蔽線與其他設(shè)備接觸引入干擾。為了提高接線的簡易性和可靠性，最好在信號(hào)線上使用壓線棒端子。

3、運(yùn)行前的測試

1、靜態(tài)測試（1）測試整流電路

找到變頻器內(nèi)部直流電源的P端和N端，將萬用表調(diào)到電阻X10檔，紅表棒接到P，黑 表棒分別依到R、S、T，應(yīng)該有大約幾十歐的阻值，且基本平衡。相反將黑表棒接到P端，紅表棒依次接到R、S、T，有一個(gè)接近于無窮大的阻值。將紅表棒接到N端，重復(fù)以上步驟，都應(yīng)得到相同結(jié)果。如果有以下結(jié)果，可以判定電路已出現(xiàn)異常，A.阻值三相不平衡，可以說明整流橋故障。B.紅表棒接P端時(shí)，電阻無窮大，可以斷定整流橋故障或起動(dòng)電阻出現(xiàn)故障。

（2）、測試逆變電路

將紅表棒接到P端,黑表棒分別接U、V、W上，應(yīng)該有幾十歐的阻值，且各相阻值基本相同，反相應(yīng)該為無窮大。將黑表棒接到N端，重復(fù)以上步驟應(yīng)得到相同結(jié)果，否則可確定逆變模塊故障。

2、動(dòng)態(tài)測試

在靜態(tài)測試結(jié)果正常以后，才可進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，即上電試機(jī)。在上電前后必須注意以下幾點(diǎn):（1）上電之前，須確認(rèn)輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級(jí)變頻器之中會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)（炸電容、壓敏電阻、模塊等）。

（2）檢查變頻器各接播口是否已正確連接,連接是否有松動(dòng),連接異常有時(shí)可能導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)等情況。

（3）上電后檢測故障顯示內(nèi)容,并初步斷定故障及原因。

（4）如未顯示故障,首先檢查參數(shù)是否有異常,并將參數(shù)復(fù)歸后,進(jìn)行空載(不接電機(jī))情況下啟動(dòng)變頻器,并測試U、V、W三相輸出電壓值。如出現(xiàn)缺相、三相不平衡等情況，則模塊或驅(qū)動(dòng)板等有故障。

（5）在輸出電壓正常（無缺相、三相平衡）的情況下，帶載測試。測試時(shí)，最好是滿負(fù)載測試。

(1)變頻器主回路

80/20T變頻調(diào)速起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的變頻器采用直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式，它們要使用電動(dòng)機(jī)的一些電機(jī)常數(shù)，而數(shù)據(jù)的獲得是由變頻器的參數(shù)自檢測程序（變頻器的自學(xué)習(xí)功能）來完成的。如果按常規(guī)的導(dǎo)線發(fā)熱校驗(yàn)選擇電機(jī)的配線，必然把長距離線路阻抗加入到了參數(shù)自檢測出的電機(jī)數(shù)據(jù)中，引起變頻器的控制精度下降，達(dá)不到控制要求。另外，變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的電纜敷設(shè)距離長，則線路壓降大，有時(shí)產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)矩

不足。特別是變頻器輸出頻率較低時(shí)，其輸出電壓也低，線路壓降所占的比例增大。變頻器與電機(jī)間的線路壓降以不超過額定電壓的2%為容許值，電機(jī)電纜的截面可據(jù)此來選擇。

由于在變頻器的輸出布線中存在寄生電容，其容量與電機(jī)電纜的長度成正比，電機(jī)電纜的寄生電容容量越大，采用PWM控制方式的變頻器輸出電纜中的漏電流也越大，從而造成變頻器的出力不夠。所以在行車式起重機(jī)的布線設(shè)計(jì)中，應(yīng)力求減小變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜的長度總和。

(2)控制回路

變頻器的控制信號(hào)為微弱的電壓、電流信號(hào)，所以與主回路不同，變頻器的輸出回路是強(qiáng)電磁干擾源，因此，變頻器控制回路的配線不能與變頻器主回路配線在同一根鐵管或同一配線槽內(nèi)敷設(shè)。為了進(jìn)一步提高抗干擾效果，本例采用1.0mm2絕緣屏蔽導(dǎo)線傳輸變頻器與主令控制器之間的控制信號(hào)。絕緣屏蔽導(dǎo)線的接地在變頻器側(cè)進(jìn)行單點(diǎn)接地，使用專用的接地端子。

4、調(diào)試

（1）、變頻器帶電機(jī)空載調(diào)試

1）設(shè)置電機(jī)的功率、極數(shù)，要綜合考慮變頻器的工作電流。

2）設(shè)定變頻器的最大輸出頻率、基頻、設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性。最高頻率是變頻器/電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率，由于變頻器自身的最高頻率可能較高，當(dāng)電動(dòng)機(jī)容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時(shí)，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定?；绢l率是變頻器對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電壓進(jìn)行設(shè)定。轉(zhuǎn)矩類型指的負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的V/F 類型圖和負(fù)載特點(diǎn)，選擇其中的一種類型。通用變頻器均備有多條V/F 曲線供用戶選擇，用戶在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)選擇合適的V/F 曲線。如果是風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，要將變頻器的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行代碼設(shè)置成變轉(zhuǎn)矩和降轉(zhuǎn)矩運(yùn)行特性。為了改善變頻器啟動(dòng)時(shí)的低速性能，使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)負(fù)載啟動(dòng)的要求，要調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩的控制較復(fù)雜，在低頻段，由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持VPF為常數(shù)，則磁通將減小，進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。為此，在低頻段要對電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩，一般變頻器均由用戶進(jìn)行人工設(shè)定補(bǔ)償。

3）將變頻器設(shè)置為自帶的鍵盤操作模式，按運(yùn)行鍵、停止鍵，觀察電機(jī)是否能正常地啟動(dòng)、停止。

4）熟悉變頻器運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)代碼，觀察熱保護(hù)繼電器的出廠值，觀察過載保護(hù)的設(shè)定值，需要時(shí)可以修改。變頻器的使用人員可以按變頻器的使用說明書，對

變頻器的電子熱繼電器功能進(jìn)行設(shè)定，電子熱繼電器的門限值定義為電動(dòng)機(jī)和變頻器兩者的額定電流的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。當(dāng)變頻器的輸出電流超過其容許電流時(shí)，變頻器的過電流保護(hù)將切斷變頻器的輸出。因此，變頻器電子熱繼電器的門限最大值不超過變頻器的最大容許輸出電流。

（2）變頻器帶負(fù)載調(diào)試

1）手動(dòng)操作變頻器面板的運(yùn)行停止鍵，觀察電機(jī)運(yùn)行停止過程及變頻器的顯示窗，看是否有異?，F(xiàn)象。

2）如果啟動(dòng)、停止電機(jī)過程中變頻器出現(xiàn)過流保護(hù)動(dòng)作，應(yīng)重新設(shè)定加速、減速時(shí)間。電機(jī)在加、減速時(shí)的加速度取決于加速轉(zhuǎn)矩，而變頻器在啟、制動(dòng)過程中的頻率變化率是用戶設(shè)定的。若電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或電機(jī)負(fù)載變化，按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時(shí)，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機(jī)失速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)，從而造成過電流或過電壓。因此，需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時(shí)間，使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，若在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)過流，則可適當(dāng)延長加速時(shí)間;若在制動(dòng)過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長減速時(shí)間。另一方面，加、減速時(shí)間不宜設(shè)定太長，時(shí)間太長將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)。

3）如果變頻器在限定的時(shí)間內(nèi)仍然是過流保護(hù)，應(yīng)改變啟動(dòng)、停止的運(yùn)行曲線，從直線改為S形、U形線或反S形、反U形線。電機(jī)負(fù)載慣性較大時(shí)，應(yīng)該采用更長的啟動(dòng)停止時(shí)間，并且根據(jù)其負(fù)載特性設(shè)置運(yùn)行曲線類型。

4）如果變頻器仍然存在運(yùn)行故障，應(yīng)嘗試增加最大電流的保護(hù)值，但是不能取消保護(hù)，應(yīng)留有至少10%～20%的保護(hù)余量。

5）如果變頻器運(yùn)行故障還是發(fā)生，應(yīng)更換更大一級(jí)功率的變頻器。

（六）常見故障分析

1、變頻器整流模塊損壞

變頻器整流模塊的損壞是變頻器的常見故障之一，早期生產(chǎn)的變頻器整流模塊均采用二極管，目前，大部分整流模塊則采用晶閘管。中大功率普通變頻器整流模塊一般為三相全波整流，整流器件易過熱，也易被擊穿，當(dāng)其損壞后伴隨著快速熔斷器熔斷，整機(jī)停機(jī)。在更換整流模塊時(shí)，要求其在與散熱片接觸的面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅脂，再緊固安裝螺絲。如果沒有同型號(hào)整流模塊時(shí)，可用同容量的其他類型的整流模塊代替。

2、變頻器充電電路故障

通用變頻器一般為電壓型變頻器，采用交—直—交工作方式，由于直流側(cè)的平波電容容量較大，在變頻器接入電源的一瞬間充電電流很大，可能導(dǎo)致電源開關(guān)跳閘，為此在充電回路中設(shè)置一個(gè)起動(dòng)電阻來限制充電電流，而在充電完成后，控制電路通過接觸器的觸點(diǎn)或晶閘管將電阻短路，充電電路故障一般表現(xiàn)為起動(dòng)電阻被燒壞，變頻器報(bào)警顯示為直流母線電壓故障。當(dāng)變頻器的交流輸入電源頻繁通斷時(shí)，或者短路接觸器的觸點(diǎn)接觸不良或晶閘管的導(dǎo)通阻值變大時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致起動(dòng)電阻被燒壞，如遇這種情況，可購買同規(guī)格的電阻更換。同時(shí)必須找出燒壞電阻的原因，如果故障是由輸入電源頻繁通斷引起的，必須消除這種現(xiàn)象，如果故障是由短路接觸器觸點(diǎn)或短路晶閘管引起，則必須更換這些元器件，才能再將變頻器投入使用。

3、變頻器顯示過流

過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其原因是變頻器的加減速時(shí)間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均，輸出短路等因素引起的。這時(shí)一般可通過延長加減速時(shí)間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計(jì)、對線路進(jìn)行檢查。如果斷開負(fù)載，變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已損壞，需要更換變頻器。

系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)過電流，具體有以下幾方面：

（1）電動(dòng)機(jī)遇到?jīng)_擊負(fù)載或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象時(shí)，引起電動(dòng)機(jī)電流的突然增加。

（2）變頻器的輸出側(cè)短路，如輸出端到電動(dòng)機(jī)之間的連接線發(fā)生相互短路，或電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路等。

（3）變頻器自身工作不正常，如逆變橋中同一個(gè)橋臂的上、下兩個(gè)器件發(fā)生“直通”，使直流電壓的正、負(fù)極間處于短路狀態(tài)。

（4）負(fù)載的慣性較大，而升速時(shí)間設(shè)定得太短時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性較大而跟不上去，結(jié)果使升速電流太大。

（5）負(fù)載的慣性較大，而降速時(shí)間設(shè)定得太短時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子因負(fù)載的慣性大，仍維持較高的轉(zhuǎn)速，結(jié)果使轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太大而產(chǎn)生過電流。

針對上述故障現(xiàn)象主要檢查以下幾個(gè)方面：（1）工作機(jī)械有沒有被卡住。（2）用兆歐表檢查負(fù)載側(cè)短路點(diǎn)。（3）變頻器功率模塊有沒有損壞。

（4）電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否過小，使拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來。（5）升速時(shí)間設(shè)定是否太短。

（6）減速時(shí)間設(shè)定是否太短。

（7）轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償（V/F比）設(shè)定是否太大，引起低頻時(shí)空載電流過大。

（8）電子熱繼電器整定是否不當(dāng)，動(dòng)作電流設(shè)定得太小，引起變頻器誤動(dòng)作。

4、變頻器過壓欠壓保護(hù)動(dòng)作

變頻器出現(xiàn)過壓欠壓保護(hù)動(dòng)作，大多是由電網(wǎng)電壓的波動(dòng)引起的。在變頻器供電回路中，若存在大負(fù)荷電機(jī)的直接啟動(dòng)或停車，會(huì)引起電網(wǎng)電壓瞬間大范圍波動(dòng)，導(dǎo)致變頻器過壓欠壓保護(hù)動(dòng)作，而不能正常工作。這種情況一般不會(huì)持續(xù)太久，電網(wǎng)電壓波動(dòng)過后即可正常運(yùn)行，而這種情況只有增大供電變壓器容量，改善電網(wǎng)質(zhì)量才能避免。

另外，變頻器出現(xiàn)過壓故障還可能是由于變頻器驅(qū)動(dòng)大慣性負(fù)載，因?yàn)樵谶@種情況下，變頻器的減速停止屬于再生制動(dòng)，在停止過程中，變頻器的輸出頻率按線性下降，而負(fù)載電機(jī)的頻率高于變頻器的輸出頻率，負(fù)載電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并被變頻器直流側(cè)的平波電容吸收，當(dāng)這種能量足夠大時(shí)，變頻器直流側(cè)的電壓就會(huì)超過直流母線的過電壓保護(hù)整定值而跳閘。對于這種故障，一是將減速時(shí)間參數(shù)設(shè)置長一些，或增大制動(dòng)電阻，或增加制動(dòng)單元；二是將變頻器的停止方式設(shè)置為自由停車。

另一種情況是變頻器整流部分損壞或檢測電路損壞而引起故障報(bào)警，電壓檢測一般都是通過對直流母線電壓采樣，然后與過電壓保護(hù)整定值進(jìn)行比較，再將比較差值傳送到微控制器。如果整流橋、濾波電容、采樣電路或比較電路中任一器件出現(xiàn)問題，都會(huì)出現(xiàn)這種報(bào)警。

5、驅(qū)動(dòng)電路故障

變頻器的逆變驅(qū)動(dòng)電路也容易發(fā)生故障。一般有明顯的損害痕跡，諸如元器件（電容、電阻、二極管及印刷版）爆裂、變色、斷線等異常現(xiàn)象，但不會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路全部損害的情況。處理方法一般是按照原理圖，每組驅(qū)動(dòng)電路逐級(jí)尋找故障點(diǎn)。處理時(shí)首先對整塊電路板清灰除污，如發(fā)現(xiàn)電路斷線，則進(jìn)行補(bǔ)線處理，查出損壞的元器件進(jìn)行更換，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析，對懷疑的元器件，進(jìn)行測量、對比、替代等方法判斷，有的元器件需要離線測定。驅(qū)動(dòng)電路修復(fù)后，應(yīng)用示波器觀察各組驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)的輸出波形，如果三相脈沖大小、相位不相等，則驅(qū)動(dòng)電路仍然有異常（更換的元器件參數(shù)不匹配，也會(huì)引起這類現(xiàn)象），應(yīng)重復(fù)檢查處理。大功率晶體管驅(qū)動(dòng)電路的損壞也是導(dǎo)致過流保護(hù)動(dòng)作的原因之一，驅(qū)動(dòng)電路損壞表現(xiàn)出來最常見的現(xiàn)象是缺相，三相輸出電壓不相等，三相電流不平衡等特征。

6、電機(jī)發(fā)熱變頻器顯示過載

過載故障包括變頻過載和電機(jī)過載，其可能是加速時(shí)間太短，電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時(shí)間、延長制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等，負(fù)載

過重，所選的電機(jī)和變頻器不能拖動(dòng)該負(fù)載，也可能是由于機(jī)械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機(jī)和變頻器；如后者則要對生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行檢修。

對于已經(jīng)投入運(yùn)行的變頻器如果出現(xiàn)這種故障，就必須檢查負(fù)載的狀況。對于新安裝的變頻器如果出現(xiàn)這種故障，很有可能是V/F曲線設(shè)置不當(dāng)或電機(jī)參數(shù)設(shè)置有問題。如一臺(tái)新裝變頻器，驅(qū)動(dòng)的變頻電機(jī)，額定參數(shù)為220V/50Hz，而變頻器出廠時(shí)設(shè)置參數(shù)為380 V/50 HZ。由于安裝人員沒有正確設(shè)定變頻器的V/F參數(shù)，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后轉(zhuǎn)子出現(xiàn)磁飽和，致使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，過載而發(fā)熱。所以，在新變頻器使用之前，必須設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)。另外，使用變頻器的無速度傳感器矢量控制方式時(shí)，若沒有正確設(shè)置負(fù)載電機(jī)的額定電壓、電流、容量等參數(shù)，也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過載發(fā)熱。還有一種情形是設(shè)置的變頻器載波頻率過高時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)發(fā)生過載發(fā)熱。最后一種情況是變頻器經(jīng)常處于低頻段工作，使電機(jī)長時(shí)間在低頻段工作，電機(jī)散熱效果又不好，致使電機(jī)工作一段時(shí)間后過載發(fā)熱，對于這種情況，需加裝散熱裝置。

（七）日常維護(hù)

1、變頻器的日常維護(hù)及注意事項(xiàng)

變頻器在運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障，而這些故障并不是變頻器本身的原因造成的，多是由于設(shè)備操作管理人員維護(hù)不當(dāng)或維護(hù)不及時(shí)引起的，有些變頻器長期缺乏正常日常維護(hù)，造成變頻器內(nèi)灰塵多、元器件老化加速，故障頻發(fā)。

因此設(shè)備維護(hù)人員必須熟悉變頻器的基本工作原理、功能特點(diǎn)，具有電工操作基本知識(shí)。在對變頻器檢查及保養(yǎng)之前，必須在設(shè)備總電源全部切斷；并且等變頻器Chang燈完全熄滅的情況下進(jìn)行。日常的維護(hù)有以下幾個(gè)方面：

1）、日常檢查事項(xiàng)

變頻器上電之前應(yīng)先檢測周圍環(huán)境的溫度及濕度，溫度過高會(huì)導(dǎo)致變頻器過熱報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致變頻器功率器件損壞、電路短路；空氣過于潮濕會(huì)導(dǎo)致變頻器內(nèi)部直接短路。在變頻器運(yùn)行時(shí)要注意其冷卻系統(tǒng)是否正產(chǎn)，如：風(fēng)道排風(fēng)是否流暢，風(fēng)機(jī)是否有異常聲音。一般防護(hù)等級(jí)比較高的變頻器如：IP20以上的變頻器可直接敞開安裝，IP20以下的變頻器一般應(yīng)是柜式安裝，所以變頻柜散熱效果如何將直接影響變頻器的正常運(yùn)行，變頻器的排風(fēng)系統(tǒng)如風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)是否流暢，進(jìn)風(fēng)口是否有灰塵及阻塞物都是我們?nèi)粘z查不可忽略的地方。電動(dòng)機(jī)電抗器、變壓器等是否過熱，有異味；變頻器及馬達(dá)是否有異常響聲；變頻器面板電流顯示是否偏大或電流變化幅度太大，輸出UVW三相電壓與電流是否平衡等。

a、加強(qiáng)變頻器的規(guī)范化使用管理，建立變頻器的日常保養(yǎng)維護(hù)制度

設(shè)立專人負(fù)責(zé)保養(yǎng)，具體內(nèi)容有做好運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄和故障記錄，定期測量變頻器及電機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括變頻器輸出頻率，輸出電流，輸出電壓，變頻器內(nèi)部直流電壓，散熱器溫度，工作環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)，與合理數(shù)據(jù)對照比較，以利于提早發(fā)現(xiàn)故障隱患；變頻器如發(fā)生故障跳閘，務(wù)必記錄故障代碼和跳閘時(shí)變頻器的運(yùn)行工況，以便于具體分析故障原因。

b、加強(qiáng)日常檢查

最好每半月檢查一次，檢查、記錄運(yùn)行中的變頻器輸出三相電壓，并注意比較他們之間的平衡度；檢查記錄變頻器的三相輸出電流，并注意比較他們之間的平衡度；檢查記錄散熱器溫度，工作環(huán)境溫度；察看變頻器有無異常振動(dòng)、聲響，風(fēng)扇是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

c、加強(qiáng)變頻器的日常保養(yǎng)

做到變頻器每季度保養(yǎng)一次，要及時(shí)清除變頻器內(nèi)部的積灰、臟物，將變頻器保持清潔，操作面板清潔光亮；在保養(yǎng)的同時(shí)要仔細(xì)檢查變頻器內(nèi)有無發(fā)熱變色部分，阻尼電阻有無開裂，電解電容有無膨脹、漏液、防爆孔突出等現(xiàn)象，PBC板有無異常，有沒有發(fā)熱燒黃部位等。

2）、定期保養(yǎng)

進(jìn)行定期保養(yǎng)和維護(hù)時(shí)，主要應(yīng)清掃空氣過濾器冷卻風(fēng)道及內(nèi)部灰塵。檢查螺絲釘、螺栓以及即插件等是否松動(dòng)，輸入輸出電抗器的對地及相間電阻是否有短路現(xiàn)象，正常應(yīng)大于幾十兆歐。導(dǎo)體及絕緣體是否有腐蝕現(xiàn)象，如有要及時(shí)用酒精擦拭干凈。在條件允許的情況下，要用示波器測量開關(guān)電源輸出各電路電壓的平穩(wěn)性，如：5V、12V、15V、24V等電壓。測量驅(qū)動(dòng)器電路各路波形的方法是否有畸變。U、V、W相間波形是否為正弦波。接觸器的觸點(diǎn)是否有打火痕跡，嚴(yán)重的要更換同型號(hào)或大于原容量的新品；確認(rèn)控制電壓的正確性，進(jìn)行順序保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)；確認(rèn)保護(hù)顯示回路無異常；確認(rèn)變頻器在單獨(dú)運(yùn)行時(shí)輸出電壓的平衡度。

（八）結(jié)束語

結(jié)束語：

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展完善，交流變頻調(diào)速技術(shù)日益顯現(xiàn)出優(yōu)異的控制及調(diào)速性能，高效率、易維護(hù)等特點(diǎn)，加之它的價(jià)格不斷下降，使其成為起重機(jī)械一種優(yōu)選的調(diào)速方案。但是，要使變頻器成功地應(yīng)用于起重機(jī)調(diào)速，就必須針對起重機(jī)的特點(diǎn)，計(jì)算和選擇變頻器及其外圍的輔件，并在安裝與布線時(shí)采取特殊技術(shù)措施，以保證變頻調(diào)速起重機(jī)安全、可靠地運(yùn)行。本文提出的變頻調(diào)速控制方案和設(shè)計(jì)計(jì)算方法已成功應(yīng)

用于我公司的接收跨、出坯跨的起重機(jī)上。經(jīng)過幾年多的實(shí)際運(yùn)行證明，各項(xiàng)調(diào)速性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)，再加上變頻器完善的故障診斷和顯示功能，使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的可靠性、可維修性得到大幅度提高。

參考文獻(xiàn)

[1]安川電機(jī)公司，安川變頻器G7使用說明書，株式會(huì)社安川電機(jī)公司，2006年 [2]原魁、劉偉強(qiáng)、鄒偉等，變頻器基礎(chǔ)及應(yīng)用（第二版），冶金工業(yè)出版社，2007年 [3]韓安榮，通用變頻器及其應(yīng)用（第２版），機(jī)械工業(yè)出版社，2005年

[4]馬小亮，大功率交－交變頻調(diào)速及矢量控制技術(shù)（第３版），機(jī)械工業(yè)出版社，2003年

[5]周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛華，變頻器使用與維修技術(shù)問答，中國電力出版社，2008年 [6]張燕賓，電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速圖解，中國電力出版社，2003年 [7]李方園，變頻器行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，中國電力出版社，2006年 [8]呂汀，石紅梅，變頻技術(shù)原理與應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2007年 [9]丁學(xué)文，電力拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社，2007年 [10]張曉娟，電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)，科學(xué)出版社，2008年 [11]劉錦波，張承慧，電機(jī)與拖動(dòng)，清華大學(xué)出版社，2006年 [12]黃立培，電動(dòng)機(jī)控制，清華大學(xué)出版社，2003年

[13]張選正，張金遠(yuǎn)，變頻器應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，中國電力出版社，2006年 [14]吳忠智，吳加林，變頻器原理及應(yīng)用指南，中國電力出版社，2007年 [15]何超，交流變頻調(diào)速技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版，2006年

第三篇：空壓機(jī)變頻節(jié)能改造方案

目 錄

第一部分 變頻節(jié)能改造背景

一、基本情況

二、變頻調(diào)速技術(shù)

第二部分 空壓機(jī)的改造緣由

一、空壓機(jī)介紹

二、存在的主要問題

三、變頻改造的優(yōu)點(diǎn)

第三部分 實(shí)現(xiàn)方法

一、公司簡介

二、實(shí)現(xiàn)方法

第四部分 投資估算及服務(wù)承諾

一、投資估算

二、服務(wù)承諾

第一部分 變頻節(jié)能改造背景

一、基本情況

廣西南寧華諾糖廠空壓站現(xiàn)有315KW/380V空壓機(jī)3臺(tái)，160KW/380V空壓機(jī)4臺(tái)每年耗電量約200多萬元。對華諾糖廠來說是一筆很大的開支。

近年來，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，對能源的需求尤其是是對電能的需求激增。去年夏季，珠三角和長三角許多城市不得不拉閘限電，我國不僅在電能開發(fā)上需要加快速度，而且還應(yīng)該在節(jié)約電能方面狠下功夫，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國在電能利用率上僅有34%左右，比發(fā)達(dá)國家低10多個(gè)百分點(diǎn)，電能供給缺口大，電能利用率低，致使電費(fèi)一漲再漲。去年8月份，襄樊市電力缺口大,電價(jià)上漲0.05元/度，達(dá)0.52元/度，使公司的成本開支增大，要降低成本，抓住主要矛盾，首先是降低電耗！

二、變頻調(diào)速技術(shù)

交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速是近25年內(nèi)發(fā)展起來的新技術(shù)，而在我國的普及應(yīng)用已有10多年，即使在這短短的10多年里，國內(nèi)變頻器技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)相當(dāng)成熟,并且有些變頻器(如英威騰變頻)裝到成套

上出口到美國和澳大利亞。在國內(nèi)廣泛應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)及調(diào)速設(shè)備上,應(yīng)用的用戶很多，使用后反映都不錯(cuò)。

變頻調(diào)速技術(shù)在國內(nèi)壓縮機(jī)上應(yīng)用的處于高速增長期，我們專業(yè)做變頻器推廣應(yīng)用的企業(yè)已做了許多壓縮機(jī)節(jié)能改造的工程，節(jié)電效果相當(dāng)明顯，業(yè)績發(fā)展很快。尤其是2001年國家經(jīng)貿(mào)委下發(fā)的《關(guān)于加快風(fēng)機(jī)水泵壓縮機(jī)變頻節(jié)能改造的意見》給我們襄樊華強(qiáng)照明有限公司節(jié)電工作指明了明確的方向。

第二部分空壓機(jī)的改造緣由

一.空壓機(jī)介紹：

工作原理是由一對相互平行齒合的陰陽轉(zhuǎn)子(或稱螺桿)在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，實(shí)現(xiàn)螺桿式空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過程。

電機(jī)功率：110KW交流異步電機(jī)

額定電流：220A

額定轉(zhuǎn)速：1480轉(zhuǎn)/分

原系統(tǒng)工作狀況：

該系統(tǒng)為星－角減壓啟動(dòng)，啟動(dòng)電流到1000A。啟動(dòng)過程為空載啟動(dòng)，10－30秒（可調(diào)）后自動(dòng)加載，其中星－角啟動(dòng)時(shí)間10－20秒（可調(diào)）。

主軸齒輪箱的潤滑油壓由主電機(jī)帶動(dòng)，啟動(dòng)10－20秒（可調(diào)）后檢測由壓力傳感器檢測的油壓，如低于最小設(shè)定值（1.0bar）則報(bào)警。

該系統(tǒng)正常工作時(shí)可設(shè)定低點(diǎn)壓力和高點(diǎn)壓力，從而調(diào)節(jié)空壓機(jī)的卸載和加載運(yùn)行，達(dá)到調(diào)節(jié)壓力的目的。加載運(yùn)行時(shí)電機(jī)電流約220A左右，卸載運(yùn)行時(shí)電機(jī)電流約100A左右。

二.存在的主要問題：

原系統(tǒng)由于電機(jī)不允許頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行，浪費(fèi)電能。經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個(gè)氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力。

三.空壓機(jī)變頻改造后的效益

1、節(jié)約能源

變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，能源節(jié)約是最有實(shí)際意義的，根據(jù)貴公司的用氣量和壓縮機(jī)的供氣量有較大的冗余，約

在30%左右。年節(jié)電費(fèi)在：336936元（每天按10個(gè)小時(shí)工作，每年按10個(gè)月來計(jì)算），節(jié)電效益相當(dāng)可觀。

計(jì)算如下：

（315KW×3臺(tái)+160KW×4臺(tái)）×0.85×30%×10小時(shí)×30天/月×11個(gè)月/年×0.52元/度=693564.3元

2、提高壓力控制精度

變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力。使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變，有效地提高了工況的質(zhì)量。

3、延長壓縮機(jī)的使用壽命

變頻器從低頻起動(dòng)壓縮機(jī)，它的起動(dòng)加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動(dòng)時(shí)對壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長。此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到最低程度。

4、變頻器內(nèi)置RS485接口，可以方便地與計(jì)算機(jī)相聯(lián)，為將來貴公司實(shí)現(xiàn)DCS集中控制調(diào)度，計(jì)算機(jī)科學(xué)管理提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

5、變頻器的保護(hù)功能相當(dāng)完善且強(qiáng)大，有過載、過壓、過流、斷相、接地、欠壓等保護(hù)功能，從而保護(hù)著電機(jī)不會(huì)燒毀，又由于其啟動(dòng)時(shí)間長且啟動(dòng)電流從很小慢慢增長，消除了工頻啟動(dòng)時(shí)強(qiáng)大的電流沖擊，從而延長了水泵葉輪和電機(jī)的使用壽命。

6、變頻器與壓力傳感器、工頻控制柜構(gòu)成一個(gè)PID自動(dòng)化恒壓控制系統(tǒng)，大大減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作期間的關(guān)注度，并提高貴公司供水服務(wù)質(zhì)量。

第三部分 實(shí)現(xiàn)方法

一、英威騰公司簡介 關(guān)于英威騰

深圳市英威騰電氣股份有限公司，成立于2002年，是深圳市政府重點(diǎn)扶持的“高新技術(shù)企業(yè)”和“軟件企業(yè)”，是集變頻器研發(fā)、制造、營銷于一體的國家高新技術(shù)企業(yè)。產(chǎn)品與技術(shù)

在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合近十年變頻推廣的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)今電力電子最新控制技術(shù)，如今形成低壓CHV/CHE/CHF各行業(yè)專用系列、中壓660V/1140V系列、高壓CHH100系列，電壓等級(jí)

220V~10KV、功率范圍0.4KW~7100KW的上百種規(guī)格型號(hào)的高性能變頻器，覆蓋高、中、低端市場豐富的產(chǎn)品線，成為國內(nèi)產(chǎn)品線最齊全的變頻器生產(chǎn)廠家，也是少數(shù)自主研發(fā)掌握成熟矢量技術(shù)的國內(nèi)變頻器廠家之一。市場與應(yīng)用

產(chǎn)品在石化、鋼鐵、建材、油田、化工、紡織、印刷、塑膠、機(jī)床、礦山等行業(yè)廣泛成功應(yīng)用；公司銷售和服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)遍布全國各地，與上百家經(jīng)銷商、千余家用戶建立了長期合作關(guān)系，并遠(yuǎn)銷東南亞、中東、歐美等50多個(gè)海外國家和地區(qū)，已成為國內(nèi)變頻器行業(yè)的實(shí)力品牌和領(lǐng)先品牌。企業(yè)理念

經(jīng)營理念：眾誠德厚 也精致遠(yuǎn) 核心價(jià)值：眾誠德厚 拼搏創(chuàng)新

愿 景：致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動(dòng)、工業(yè)控制領(lǐng)域的產(chǎn)品（服務(wù)）供應(yīng)商

使 命：竭盡全力向客戶提供物超所值的產(chǎn)品和服務(wù)，客戶更有競爭力

經(jīng)營方針：創(chuàng)新 品質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)化 共同發(fā)展

一、實(shí)現(xiàn)方法（一拖多）

工作原理：

變頻器拖動(dòng)空壓機(jī)變頻運(yùn)行，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測輸出氣管的壓力變動(dòng)情況，當(dāng)出氣壓力低于變頻器的設(shè)定壓力時(shí)，變頻器頻率增加，壓縮機(jī)加速運(yùn)行，供氣壓力增大，當(dāng)壓力還達(dá)不到設(shè)定壓力時(shí)，可編程控制器發(fā)指令將變頻運(yùn)行的空壓機(jī)切換成工頻運(yùn)行，下一臺(tái)空壓機(jī)變頻運(yùn)行，至到壓力等于設(shè)定壓力為止；當(dāng)出氣壓力高于變頻器的設(shè)定壓力時(shí)，變頻器頻率減小，空壓機(jī)減速運(yùn)行，供氣壓力減小，當(dāng)壓力還偏大時(shí)，可編程控制器發(fā)指令將變頻運(yùn)行的空壓機(jī)停止運(yùn)行，下一臺(tái)空壓機(jī)變頻運(yùn)行，至到壓力等于設(shè)定壓力為止。變頻器能根據(jù)檢測的壓力情況與設(shè)定壓力比較，實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)。

第四部分 投資估算及服務(wù)承諾

CLIN T-科萊特自控 最優(yōu)選擇　最好服務(wù)原系統(tǒng)調(diào)頻運(yùn)行運(yùn)行指示故障報(bào)警變頻工頻δ=480斷開空壓機(jī)1000*2200*800mm設(shè)計(jì)劉濤審核批準(zhǔn)工程名稱空壓機(jī)變頻節(jié)能改造武漢科萊特變頻自控技術(shù)實(shí)施單位有限公司 1AV2A1SM1HB1HB2SM2HB2HB1HB

一、投資估算（方案一）：

①CHE100-315KW變頻器 1臺(tái) 141000元/臺(tái) 小計(jì)：141000元 ②壓力送送器 1臺(tái) 1000元/臺(tái) 小計(jì)：1000元 ③可編程控制器（72點(diǎn)）1臺(tái) 8000元

④電柜（含旁路及相關(guān)附件）臺(tái) 15000元/臺(tái) 小計(jì)：15000元 ⑤程序開發(fā)費(fèi)用12000元 合計(jì)：175000元

從上面節(jié)能效益分析得出一年節(jié)約的電費(fèi)為69.4萬元 4個(gè)月就可收回投資。

二、服務(wù)承諾

1、負(fù)責(zé)現(xiàn)場指導(dǎo)安裝調(diào)試。

2、免費(fèi)提供現(xiàn)場的操作、維護(hù)技術(shù)培訓(xùn)。

3、一年免費(fèi)保修，終生維護(hù)。

4、變頻器故障退出運(yùn)行后，24小時(shí)內(nèi)趕到現(xiàn)場。

5、保證備品、備件提供十年。

第四篇：基于西門子PLC的變頻調(diào)速和溫度控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告

PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告 變頻調(diào)速和溫度控制

姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 學(xué) 院： 完成日期：

一．課程設(shè)計(jì)目的

1．了解常用電氣控制裝置的設(shè)計(jì)方法、步驟及設(shè)計(jì)原則

2．學(xué)以致用，鞏固書本知識(shí)。通過訓(xùn)練，使學(xué)生初步具有設(shè)計(jì)電氣控制裝置的能力。從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作的能力和創(chuàng)造能力。

3．進(jìn)行一次工程技術(shù)設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生查閱書籍、參考資料、產(chǎn)品手冊、工具書的能力；上網(wǎng)查尋信息的能力；運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程繪圖的能力；編制技術(shù)文件的能力等等。從而提高學(xué)生解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。二．設(shè)計(jì)題目

一.PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試

控制要求：

1．變頻調(diào)速器受 0 ～ 10V 輸入電壓控制：（實(shí)驗(yàn)室有可能是4-20mA電流信號(hào)）0V 輸出頻率為 0HZ，對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為 0 r/min； 5V 輸出頻率為 50HZ，對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為 1500 r/min； 10V 輸出頻率為 100HZ，對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為 3000 r/min；

輸入電壓與輸出頻率按線性關(guān)系變化。

2．要求輸出轉(zhuǎn)速按下圖（見附圖）函數(shù)變化，請編寫梯形圖控制程序，并完成調(diào)試。

課題要求：

1．按題意要求，畫出 PLC 端子接線圖及控制梯形圖。

2．完成 PLC 端子接線工作, 并利用編程器輸入梯形圖控制程序，完成調(diào)試。3.完成課程設(shè)計(jì)說明書 二．溫度控制 設(shè)計(jì)要求：

恒溫控制實(shí)驗(yàn)?zāi)K，是一個(gè)簡化的溫控系統(tǒng)。其中，溫度信號(hào)由Pt100傳感器送致變送器的測溫器提供為4~20mA的模擬量，送入PLC的EM235模擬量輸入模塊，經(jīng)過控制程序處理后，以4～20mA的模擬量輸出到晶體閘管調(diào)整器，晶閘管調(diào)整器控制電熱絲的加熱功率，使被加熱的鋁散熱器溫度控制再設(shè)定溫度附近，組成一個(gè)恒溫閉環(huán)控制系統(tǒng)。

1．要求用PLC內(nèi)部PID調(diào)節(jié)功能設(shè)計(jì)恒溫閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制程序。

① 溫度變送器出來的標(biāo)準(zhǔn)量范圍是4～20mA，即輸入值4mA對應(yīng)0℃，20mA對應(yīng)100℃。因此信號(hào)在使用之前必須將它劃到對應(yīng)的范圍；

② PID調(diào)節(jié)功能直接使用PLC內(nèi)部的PID回路指令；

③ 溫度設(shè)定值為50℃，上限幅溫度值為55℃，下限幅溫度值為45℃；

④ 比例增益、采樣時(shí)間、積分時(shí)間、微分時(shí)間、產(chǎn)生定時(shí)中斷的間隔時(shí)間等參數(shù)值自行確定；

⑤ 由Q0.0到Q0.7輸出8位BCD碼（十進(jìn)制兩位）的溫度值，到數(shù)碼管上顯示其0～99℃的溫度值。

2.在設(shè)計(jì)梯形圖程序之前，應(yīng)畫出流程圖和I/O接線圖（包括數(shù)碼顯示接線圖）。

三．設(shè)計(jì)內(nèi)容與過程

選題一：變頻調(diào)速

PLC作為先進(jìn)的、應(yīng)用勢頭最強(qiáng)的工業(yè)控制器已風(fēng)靡全球；變頻器作為交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)和民用生活中。通過本次設(shè)計(jì)掌握PLC控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、電機(jī)拖動(dòng)及測速顯示系統(tǒng)的硬件的使用，電路、程序的綜合設(shè)計(jì)方法及對編程軟件的編輯及調(diào)試。

1． 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)由S7-200PLC、變頻器、電機(jī)及電機(jī)測速系統(tǒng)、觸摸屏等組成。需使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備有：上位計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）一臺(tái)；S7-200PLC一臺(tái)、EM235模擬量擴(kuò)展模塊（4輸入1輸出）一塊；PC/PPI編程電纜一根；模擬輸入開關(guān)一套；JD-PLC變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)?zāi)K一塊；200VA自耦調(diào)壓器一臺(tái)；可加載/可測速的三相異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)一套。

2． 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

AC220VKM變頻器T1T2T3PCSTFSTRRHRMRLSD102SINK自耦調(diào)壓器L三相電源1L2插座L3UVWP1+-ABCRUNSE1M渦流加載測速外部晶體管公共端DC24V電源接點(diǎn)輸入公共（源型）正轉(zhuǎn)啟動(dòng)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)高速中速低速接點(diǎn)輸入公共3頻率設(shè)定器(手動(dòng))2電機(jī)系統(tǒng)總成短路片F(xiàn)R-BEL端DC0.3～5V異常輸出接PLC開關(guān)量輸入運(yùn)行運(yùn)行狀態(tài)輸出集電極可接入PLC開開路輸出關(guān)量輸入端公共端(+)模擬信號(hào)輸出（DC0～5V）(-)接PLCEM235SOURCE1電流輸入(-)（來自PLC(+)EM235輸出）（自動(dòng)）5(公共端)AM54(DC4～20mA)RS-485接口主回路端子

圖1 PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)總圖

控制回路輸入端子控制回路輸出端子 三相控制電源模塊AL1KMBL2CL3NNLSB1電源斷變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)?zāi)K變頻器UU1VV1WW1NSB0電源通KMKML測速與加載M電機(jī)測速與加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)渦流制動(dòng)電源輸入端NLzL自偶調(diào)壓器U2V2W2N

圖2 PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速外部主電路接線圖

控制過程：

0通過PLC控制變頻器，使三相異步電動(dòng)機(jī)按下圖所示的曲線運(yùn)行，電機(jī)運(yùn)行可分為五個(gè)部分：第一部分要求電機(jī)起動(dòng)后在25s內(nèi)從0（r/min）線性增加到1168（r/min）；第二部分進(jìn)入恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行階段，運(yùn)行時(shí)間為10s，轉(zhuǎn)速仍為1168（r/min）；第三部分進(jìn)入減速階段，電機(jī)轉(zhuǎn)速要求在20s內(nèi)降到584（r/min）；第四部分保持584（r/min）10s；第五部分要求電機(jī)轉(zhuǎn)速從584（r/min）在20s內(nèi)降至0（r/min）

10V6.4V3.2V02535556585

參數(shù)計(jì)算及說明：

在電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中，變頻器的輸入信號(hào)是4～20mA 電流信號(hào)，而PLC的模擬量輸出值范圍是 0～20mA。0～20mA 的模擬量對應(yīng)的 PLC 內(nèi)部數(shù)字量是 0～32000，所以需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。4mA 對應(yīng)的數(shù)字量是 6400，變頻器輸出 0Hz對應(yīng)的電流信號(hào)為 4mA。所以第一部分加速階段,要將頻率設(shè)定電流信號(hào)從 4mA 增加到 16.8mA。編程時(shí)可以在6400刻度值的基礎(chǔ)上，均勻地間隔一定時(shí)間逐步加刻度值到26880(如果間隔時(shí)間為0.1 s, 則82×250 =20500)。判斷轉(zhuǎn)速是否增加到1 168 r/min 的比較值必須是轉(zhuǎn)速測量電壓信號(hào)刻度值。照此法,同理可得到第三階段(將頻率設(shè)定電流信號(hào)從16.8mA減少至10.4mA，間隔時(shí)間為0.1 s, 則52×200 =10400)和第五階段(將頻率設(shè)定電流信號(hào)從10.4mA減少至4mA，間隔時(shí)間為0.1 s, 則51×200 =10200)減速部分輸出的控制方法。

啟動(dòng)按鈕SB1輸入信號(hào)停止按鈕SB2變頻器線圈I0.0I0.1輸出信號(hào)Q0.0

圖3 I/O端口地址分配表

KM1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2I0.3SB1SB2

圖4 I/O端子接線圖

圖5 PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速順序功能圖

開始初始化，調(diào)用子程序0電機(jī)啟動(dòng)按鈕按下？YN定時(shí)器啟動(dòng)延時(shí)，電機(jī)加速加速時(shí)間25S已到（T37=1）？YN定時(shí)器T38啟動(dòng)，減速運(yùn)行保持時(shí)間10S已到（T38=1）？NY定時(shí)器T39啟動(dòng)，減速運(yùn)行減速時(shí)間20S一道（T39=1）？NY定時(shí)器T40啟動(dòng)，恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行恒轉(zhuǎn)速保持時(shí)間10S已到Y(jié)N定時(shí)器T41啟動(dòng)，電機(jī)再次減速結(jié)束

圖6 PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速流程圖

PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速梯形圖程序：

選題二：溫度控制

本設(shè)計(jì)目的在于熟悉模擬量輸入處理的一般方法，熟悉PID控制及模擬量模塊的輸入/輸出及進(jìn)一步熟悉子程序、中斷等。

1．實(shí)驗(yàn)設(shè)備

上位計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）一臺(tái)；S7-200 PLC一臺(tái)；PC/PPI編程電纜一根；模擬輸入開關(guān)一套；JD-PLC9溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K；以及PLC，增加了EM235 4模入/1模出的模擬量擴(kuò)展模塊一塊。

2.設(shè)計(jì)原理與內(nèi)容

在這個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)完全是采用實(shí)際工程中使用的小型器件組成，完全再現(xiàn)了溫控裝置的控制的真實(shí)工況。程序結(jié)構(gòu)可分為輸入信號(hào)處理和PID調(diào)節(jié)輸出兩大部分，其中兩大部均涉及子程序調(diào)用，后一部分還涉及中斷，具體也可為一段主程序、兩段子程序、一段中斷程序，主程序OBI中可以包含讀入反饋信號(hào)、調(diào)用子程序、顯示的平均值計(jì)算、兩位顯示換算和BCD碼轉(zhuǎn)換；子程序SBR_0是將所有待用的變量寄存器初始化清零，俗稱“開辟空間”；子程序SBR_1為設(shè)置PID回路參數(shù)和產(chǎn)生定時(shí)中斷，其中產(chǎn)生定時(shí)中斷的中斷事件號(hào)可查表；中斷INT0是執(zhí)行PID運(yùn)算及輸入/輸出量換算。

因?yàn)镻ID回路指令的使用在回路表中只要填入輸入信息和組態(tài)信息即可進(jìn)行PID運(yùn)算。要填好這些信息，有的還需要應(yīng)用“自控” 方面的知識(shí)，加熱系統(tǒng)的熱慣性較大的系統(tǒng)，參數(shù)選擇容易滿足要求。由設(shè)計(jì)者填寫的只是給定值（SPn）、增益（Kc）、采樣時(shí)間（Ts）、積分時(shí)間（TI）、微分時(shí)間（TD）5個(gè)參數(shù)以及產(chǎn)生定時(shí)中斷的間隔時(shí)間。如采樣時(shí)間（Ts）可根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)適當(dāng)放長一些，并可與定時(shí)中斷的間隔時(shí)間同步。增益（Kc）、積分時(shí)間（TI）、微分時(shí)間（TD）在設(shè)計(jì)時(shí)系統(tǒng)參數(shù)無法獲得，只要粗放地填寫即可（為防止超調(diào)，一般取值較“小”），PID的這些調(diào)節(jié)參數(shù)可在調(diào)試時(shí)修整。恒溫控制的限幅環(huán)節(jié)，主要是為了防止超調(diào)和失控而采取的保護(hù)措施。只要在溫度超過限幅值時(shí)，將模擬量輸出端電流信號(hào)置到4mA（最小輸出）即可。但應(yīng)注意模擬量模塊的輸入/輸出的值都是選取的國際電工組織規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)范圍4~20mA，而西門子S7—200的模擬量擴(kuò)展模塊各種輸入/輸出檔均是從0開始的，溫度值與PLC的單極性刻度值的對應(yīng)關(guān)系如圖2-1所示。如果按原始“座標(biāo)”0.5的給定值不是50℃溫度設(shè)定值，因此，只要將原座標(biāo)0點(diǎn)沿45°上移，將（4mA, 6400）作為新“座標(biāo)”的的0點(diǎn)，這時(shí)0.5的給定值就是50℃溫度設(shè)定值（最終0.5005）。編程時(shí)，可在信號(hào)讀入/輸出時(shí)將刻度值減/加6400，變化量為25600，即溫度信號(hào)輸入先減去6400，除以25600最后就轉(zhuǎn)化過程變量PV。反之，可知PID輸出值的轉(zhuǎn)化。

刻度值32000(100%)2560019200(50%)6400(0%)04mA(0℃)12mA(50℃)20mAI(mA)(100℃)

圖2-1 溫度值與PLC的單極性刻度值的對應(yīng)關(guān)系

實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的溫度顯示，是將經(jīng)取平均處理過的溫度信號(hào)刻度值，通過四則運(yùn)算指令化為0～99范圍的溫度值，再將其化為BCD碼，送到QB1上輸出，再經(jīng)過導(dǎo)線將輸出位與七段碼譯碼器的輸入端子連接，數(shù)碼管上就能顯示0～99℃的溫度值。

℃0V+5VCOM12L3L十個(gè)溫度顯示B2C2D2A2A1B1C1D1Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5Q1.6Q1.7S7-226開關(guān)量輸出BCD碼溫度值

圖2-2 數(shù)碼管溫度顯示接線圖

3．調(diào)試步驟

開機(jī)后，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的恒溫控制梯形圖程序，鍵入程序編譯下載（下位機(jī)需上電）后，運(yùn)行該程序，調(diào)試時(shí)不斷改變PID參數(shù)，使加熱器總成的溫度始終保持在50℃，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即完成實(shí)驗(yàn)。在運(yùn)行該程序之前，應(yīng)按圖2-

2、圖2-3和圖2-4接線，特別應(yīng)當(dāng)注意數(shù)碼管溫度顯示BCD碼端接的是DC5V電源。當(dāng)選擇自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的斜率調(diào)整電位器的接線端子R2和R3應(yīng)短接

電流發(fā)送器RAMA+L+＋24V－A-RBMOB+VOB-??IOEM235擴(kuò)展模塊接線端調(diào)功器信號(hào)端

圖2-3 EM235接線圖

EM235RAL0A+M0A-DC24V（＋）（－）變送器～220V（插座）加熱器Pt100to加熱器總成C2C1-晶閘管調(diào)功器

圖2-4恒溫控制系統(tǒng)示意圖

4．恒溫控制梯形圖程序： 四．本次設(shè)計(jì)心得體會(huì)

為期一周的PLC課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，通過本次課程設(shè)計(jì)，我對S7-200系列PLC的特點(diǎn)有了更深的理解。利用了S7-200系列PLC的特點(diǎn)，對按鈕、開關(guān)等輸入/輸出，模擬量輸入/輸出進(jìn)行控制，主要實(shí)現(xiàn)了變頻器在PLC控制作用下的變頻調(diào)速。

在本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，我更深刻地理解和掌握了電器控制及可編程控制器(PLC)的理論知識(shí)和動(dòng)手技能。參閱了大量的電器控制及可編程控制器(PLC)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的書籍資料，查詢了大量的圖表、程序和數(shù)據(jù)，特別是PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得課程設(shè)計(jì)的方案和數(shù)據(jù)更為翔實(shí)和準(zhǔn)確，力求科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，使本次以模擬量為主題的課程設(shè)計(jì)精益求精。

經(jīng)歷自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和查閱資料，讓我了解了更多關(guān)于西門子S7-200和變頻器方面的知識(shí)，讓我了解了大概的選型和注意事項(xiàng)，并自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，參照一些編程試著去編一個(gè)看似很宏大的程序，資料上查到的是歐姆龍或者是三菱的編程語句，但是通過他們的編程思路，我們可以借鑒到自己的西門子S7-200程序設(shè)計(jì)中，編程序的過程中遇到了很多問題，通過不斷的問同學(xué)，反復(fù)的思考，調(diào)試，終于編出了通過調(diào)用子程序和定時(shí)中斷程序來達(dá)到控制的目的，此次課程設(shè)計(jì)讓我收獲頗多，在這個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程中，既讓我與同學(xué)加深了溝通，又讓我學(xué)到關(guān)于西門子S7-200PLC的更多知識(shí)，對其他公司的PLC也有了一定的粗淺了解，我知道這知識(shí)僅是很少的一點(diǎn)，但我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中了解更多。而且通過本次綜合性設(shè)計(jì)的實(shí)踐和鍛煉，我對PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作流程有了更深入的認(rèn)識(shí)，也燃起了我努力把PLC學(xué)至精通的激情與信心。

最后我對于指導(dǎo)老師的不厭講解和無私指導(dǎo)深表感謝！

參考文獻(xiàn)

[1] 吳中俊，黃永紅.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

第五篇：西安變頻調(diào)速供水設(shè)備技術(shù)員對變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備的綜述

西安變頻調(diào)速供水設(shè)備技術(shù)員對變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備的綜述:

通德變頻恒壓供水設(shè)備

通德變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備是把變頻技術(shù),微機(jī)技術(shù)與電機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合的新型的供水設(shè)備,這種變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備是取代高位水箱,水塔的理想產(chǎn)品,是對氣壓供水設(shè)備的發(fā)展和補(bǔ)充,變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備由可編程控制器,變頻調(diào)速器,控制電路以及電機(jī)泵組成閉環(huán)供水控制系統(tǒng),完全可以滿足供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持恒定,使得整個(gè)供水系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能的最佳運(yùn)行狀態(tài),變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備有生活專用供水,生活消防兩用供水和變頻定壓補(bǔ)水等系統(tǒng).通德變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備適用范圍;

變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備可用于生活供水,工業(yè)用水,特別要求恒壓的生產(chǎn)用水,高層建筑,生活小區(qū),軍事設(shè)施的消防用水,舊有給水系統(tǒng)的改造,變頻定壓補(bǔ)水系統(tǒng).變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備主要特點(diǎn);

變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備采用微機(jī)控制,全自動(dòng)運(yùn)行,管理簡單,使用方便,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,投資省,安裝方便，便于集中管理,功能齊全,通過面板操作實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種功能,變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備可以按所需壓力,根據(jù)用水量的變化來調(diào)節(jié)電機(jī)泵的轉(zhuǎn)速,使設(shè)備恒壓供水,達(dá)到高效節(jié)能的目的,對多臺(tái)電機(jī)泵均能可靠地實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),大大延長了設(shè)備的使用壽命,根據(jù)流量的變化自動(dòng)完成對多臺(tái)水泵進(jìn)行循環(huán)軟啟動(dòng)運(yùn)行和停止的全部過程,變頻供水設(shè)備保護(hù)功能完備,工作泵與備用泵具有周期性運(yùn)轉(zhuǎn),自動(dòng)巡檢和手動(dòng)巡檢功能.變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備控制器采用最新微電腦設(shè)計(jì)處理器設(shè)計(jì)制造配備液晶中文顯示,參數(shù)顯示設(shè)定一目了然,故障時(shí)可彈出服務(wù)電話,多達(dá)75個(gè)功能參數(shù)項(xiàng),9種應(yīng)用宏選擇，能滿足五臺(tái)以下的所有運(yùn)行程序,其主要特點(diǎn)有外部接線簡單用戶只需通過菜單設(shè)置,即可使控制器適用于不同的供水控制系統(tǒng),無需改變復(fù)雜的外部接線.變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備優(yōu)點(diǎn);

變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備可靠性高,由于控制器已將各種功能模塊集成于內(nèi)部,外部配件少,進(jìn)一步降低了整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的機(jī)會(huì).系統(tǒng)功能完善與目前國內(nèi)同類設(shè)備比較,變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備更顯示出其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備工作現(xiàn)場,工程人員可根據(jù)泵組的實(shí)際情況在顯示下,隨時(shí)改變各種控制參數(shù),由于保證泵組處于最優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài).控制精度高本控制程序中所有的模擬量均為數(shù)碼處理,改良的PID數(shù)字控制系統(tǒng)能夠避免一般PID死區(qū)所帶來的控制誤差,使系統(tǒng)的供水壓力更加穩(wěn)定.睡眠功能的最新應(yīng)用可使機(jī)組在每天的零流量的區(qū)域中自動(dòng)啟,停,間歇型的供水方式,使節(jié)電效果更佳.控制功能先進(jìn)控制系統(tǒng)可在漢字顯示屏上明確顯示其工頻,變頻,轉(zhuǎn)換的運(yùn)行工況,維修簡單方便獨(dú)有的系統(tǒng)故障檢測,明確的故障部位提示,使工程人員能夠了解故障所在并幫助維修人員檢查故障發(fā)生的部位和原因.