第一篇：通用變頻器共直流母線在離心機上的應(yīng)用

通用變頻器共直流母線在離心機上的應(yīng)用 變頻器/共直流母線/離心機/能量回饋/節(jié)能

1引言

在化工企業(yè)電氣傳動中，離心機的變頻傳動應(yīng)用非常普遍，由于工藝和驅(qū)動設(shè)備的各種原因，再生能量的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，在通用變頻器中，對再生能量最常用的處理方式有兩種：耗散到直流回路中人為設(shè)置的與電容器并聯(lián)的“制動電阻”中，稱之為動力制動狀態(tài)；使之回饋到電網(wǎng)，則稱之為回饋制動狀態(tài)（又稱再生制動狀態(tài)）。直流共母線的原理是基于通用變頻裝置均采用交－直－交變頻方式，當電機處于制動狀態(tài)時，其制動能量反饋到直流側(cè)，為了更好的處理反饋制動能量，人們采用了把各變頻裝置的直流側(cè)連接起來的方式。譬如當一臺變頻器處于制動而另一臺變頻器處于加速狀態(tài)，這樣能量可以互補。本文提出了一種通用變頻器在化工企業(yè)離心機中共直流母線的方案，并闡述了其在離心機上回饋單元的進一步應(yīng)用。

目前直流共母線有多種方式：

（1）公用一個獨立的整流器

該整流單元可以是不能逆變，也可以是可逆變的。前者能量通過外接制動電阻消耗掉，后者可以充分地將直流母線上的多余能量直接反饋到電網(wǎng)中來，具有更好的節(jié)能、環(huán)保意義，缺點是價格比前者要高。

（2）大變頻單元接入電網(wǎng)

小變頻器公用大變頻器的直流母線，小變頻器不需接入電網(wǎng)，故也不需要整流模塊，大變頻器外接制動電阻。

（3）每個變頻單元各自接入電網(wǎng)

每個變頻單元均帶有整流、逆變回路并外接制動電阻，直流母線相互連接起來。這種情形多用于各變頻單元功率接近的情況。解體后還可以獨立使用，互不影響。本文介紹的直流共母線為第三種方式，相比前兩種有很大優(yōu)勢：

● 共用直流母線可以大大減少制動單元的重復(fù)配置，結(jié)構(gòu)簡單合理，經(jīng)濟可靠。

● 共用直流母線的中間直流電壓恒定，電容并聯(lián)儲能容量大，能減少電網(wǎng)的波動。

● 各電動機工作在不同狀態(tài)下，能量回饋互補，優(yōu)化了系統(tǒng)的動態(tài)特性。

● 各個變頻器在電網(wǎng)中產(chǎn)生的不同次諧波干擾可以互相抵消，減少電網(wǎng)的諧波畸變率。

2改造前變頻調(diào)速系統(tǒng)方案

2.1 離心機控制系統(tǒng)介紹

改造的離心機共12臺、每臺控制系統(tǒng)都是一樣。變頻器為艾默生EV2000系列22kW，恒轉(zhuǎn)矩型，回饋單元皆為加能的IPC-PF-1S回饋制動單元，所有控制系統(tǒng)集中在一個配電室中。兩臺離心機共用一個GGD控制柜，限于篇幅只畫出其中四臺，其余八臺與此類似。系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 改造前變頻器及制動單元系統(tǒng)原理圖

由圖1可知，每一臺變頻器需要一臺回饋制動單元，各自的控制系統(tǒng)完全獨立。2.2 剎車時制動工作分析

當離心機剎車時，電動機將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)，系統(tǒng)中所儲存的機械能經(jīng)電動機轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的六個續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態(tài)。這時，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲能電容器的電壓上升，此時電容的直流母線電壓抬升，當升至680V時，制動單元開始工作，即回饋多余的電能到電網(wǎng)側(cè)，此時單臺變頻器直流母線電壓維持在680V(有的690V)以下，變頻器不至于報過電壓故障。單臺時變頻器制動單元剎車時的電流曲線如圖2，剎車時間為3分鐘，測試儀器為FLUKE 43B 單相電能質(zhì)量分析儀，分析軟件為《FlukeView Power Quality Analyzer Version 3.10.1》。

圖2 制動單元工作時的電流曲線

由此可見每次剎車時，制動單元必然工作，最大電流達27A。而制動單元的額定電流為45A。顯然制動單元處于半載狀態(tài)。3 改造后變頻調(diào)速系統(tǒng)方案

3.1 共直流母線的處置方法

采用共用直流母線很重要的一點就是上電時必需充分考慮到變頻器的控制、傳動故障、負載特性和輸入主回路維護等。該方案包括三相進線（堅持同一相位）、直流母線、通用變頻器組、公共制動單元或能量回饋裝置和一些附屬元件。對于通用變頻器而言，圖3所示為在其中一種應(yīng)用比較廣泛的方案。選用第三種改造方案后的主電路系統(tǒng)圖如圖3，圖3中空氣開關(guān)Q1至Q4是每個變頻器的進線保護裝置，KM1至KM4為每臺變頻器的上電接觸器。KMZ1至KMZ3為直流母線的并聯(lián)接觸器。1#、2#離心機共用一個制動單元，組成一組，3#、4#離心機共用一個制動單元，組成一組，當兩組都正常時可以并接在一起。同時也是基于現(xiàn)場操作工人的工作時序，1#、2#離心機不同時剎車，3#、4#離心機不同時剎車。正常工作時一般為兩臺離心機1#、3#為一組，2#、4#為一組，四臺離心機一般不會同時剎車。由于實際工作現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境往往會導(dǎo)致電網(wǎng)的動搖并發(fā)生高次諧波。也可用于增加電源阻抗并協(xié)助吸收附近設(shè)備投入工作時產(chǎn)生的浪涌電壓和主電源的電壓尖峰，從而最終維護變頻器的整流單元。每臺變頻器也可以使用進線電抗器來有效地防止這些因素對變頻器的影響。本項目改造中由于原設(shè)備沒有裝進線電抗器，故并沒有畫出進線電抗器及其他諧波治理裝置。

圖3 改造后變頻器及制動單元系統(tǒng)原理圖

3.2 控制系統(tǒng)的方案

控制線路如圖4，四臺變頻器上電后，每臺變頻器運行準備好后，設(shè)置變頻器故障繼電器輸出端子的輸出選項為“變頻器運行準備好”，只有變頻器上電，并且正常以后，才可以并接在一起，如任意一臺有故障，直流母線接觸器就不吸合。變頻器故障繼電器輸出端子TA、TC為常開觸點，上電后變頻器“變頻器運行準備好”，各變頻器的TA、TC吸合，直流母線并聯(lián)接觸器依次吸合。否則接觸器就斷開。

圖4 改造后的制動單元并聯(lián)控制原理圖

圖5 改造后的制動單元工作電流監(jiān)視圖

3.3 該方案特點

（1）使用一個完整的變頻器，而不是單純的整流橋加多個逆變器方案。

（2)不需要有分離的整流橋、充電單元、電容組和逆變器。

（3）每一個變頻器都可以單獨從直流母線中分離進去而不影響其他系統(tǒng)。

（4）通過連鎖接觸器來控制變頻器的DC共用母線的聯(lián)絡(luò)。

（5）連鎖控制來保護掛在直流母線上的變頻器的電容單元。

（6）所有掛在母線上的變頻器必需使用同一個三相電源。

（7）變頻器故障后快速地與DC母線斷開以進一步縮小變頻器故障范圍。3.4 變頻器主要參數(shù)設(shè)置

運行命令通道選擇 F0.03=1 最高操作頻率設(shè)定 F0.05=50 加速時間1設(shè)定 F0.10=300 減速時間1設(shè)定 F0.11=300 故障繼電器輸出選擇 F7.12=15 AO1輸出功能 F7.26=2 3.5 改造后的測試數(shù)據(jù)

停車時進線電壓： 3PH 380VAC 母線電壓： 530VDC 直流母線電壓： 650V 當一臺升速時，母線電壓降低，此時另一臺降速，直流母線電壓在540~670V波動，制動單元在此時沒有開啟，制動單元一般工作的DC電壓為680V如圖5測試分析。

4節(jié)能分析

回饋制動單元相比電阻能耗制動本身就是一種節(jié)能的應(yīng)用，可是要求每臺變頻器需要剎車時配用一臺制動單元。必然要求有幾臺變頻器就得配幾臺制動單元，而制動單元的價格和變頻器價格相差不大，工作持續(xù)率卻不是很高。共用直流母線變頻器驅(qū)動在離心機上的廣泛應(yīng)用，較好的解決了當一個變頻器升速，另一個變頻器剎車時，均衡了“一個吃不飽、一個吃的吐”，的問題，該方案減少了制動單元的重復(fù)設(shè)置，降低了工作次數(shù)的，也減少了對電網(wǎng)的干擾次數(shù)，提高了電網(wǎng)的電能質(zhì)量。在減少設(shè)備投入，增加設(shè)備使用率，節(jié)約設(shè)備、節(jié)能方面有特別重要的意義。

5結(jié)束語

通用變頻器共用直流母線的廣泛應(yīng)用，較好的解決了電能消耗與電能回饋時間段不同步這個問題，對減少設(shè)備投入、降低電網(wǎng)干擾和提高設(shè)備利用率有特別重要的意義。

白獻剛

夏乃學

貢俊鵬

熊彥梅

更多請訪問：中國自動化網(wǎng)(http://004km.cn)

第二篇：變頻器在提升機上的應(yīng)用

河南遠航工控設(shè)備有限公司 竭誠為您服務(wù) 礦井提升機的變頻調(diào)速改造

一、概況

礦井提升機是煤礦，有色金屬礦生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備。提升機的安全、可靠運行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟效益。某煤礦井下采煤，采好的煤通過斜井用提升機將煤車拖到地面上來。煤車廂與火車的運貨車廂類似，只不過高度和體積小一些。在井口有一絞車提升機，由電機經(jīng)減速器帶動卷筒旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩在卷筒上纏繞數(shù)周，其兩端分別掛上一列煤車車廂，在電機的驅(qū)動下將裝滿煤的一列車從斜井拖上來，同時把一列空車從斜井放下去，空車起著平衡負載的作用，任何時候總有一列重車上行，不會出現(xiàn)空行程，電機總是處于電動狀態(tài)。這種拖動系統(tǒng)要求電機頻繁的正、反轉(zhuǎn)起動，減速制動，而且電機的轉(zhuǎn)速一定規(guī)律變化。斜井提升機的機械結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。斜井提升機的動力由繞線式電機提供，采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。提升機的基本參數(shù)是：電機功率55kW，卷筒直徑1200mm，減速器減速比24︰1，最高運行速度2.5m/s，鋼絲繩長度為120m。

目前，大多數(shù)中、小型礦井采用斜井絞車提升，傳統(tǒng)斜井提升機普遍采用交流繞線式電機串電阻調(diào)速系統(tǒng)，電阻的投切用繼電器—交流接觸器控制。這種控制系統(tǒng)由于調(diào)速過程中交流接觸器動作頻繁，設(shè)備運行的時間較長，交流接觸器主觸頭易氧化，引發(fā)設(shè)備故障。另外，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，經(jīng)常會造成停車位置不準確。提升機頻繁的起動﹑調(diào)速和制動，在轉(zhuǎn)子外電路所串電阻的上產(chǎn)生相當大的功耗。這種交流繞線式電機串電阻調(diào)速系統(tǒng)屬于有級調(diào)速，調(diào)速的平滑性差；低速時機械特性較軟，靜差率較大；電阻上消耗的轉(zhuǎn)差功率大，節(jié)能較差；起動過程和調(diào)速換擋過程中電流沖擊大；中高速運行震動大，安全性較差。

攜手遠航 共創(chuàng)輝煌 電話：0371-67250191/192/193 傳真：0371-67250102熱線：*** 河南遠航工控設(shè)備有限公司 竭誠為您服務(wù)

二、改造方案

為克服傳統(tǒng)交流繞線式電機串電阻調(diào)速系統(tǒng)的缺點，采用變頻調(diào)速技術(shù)改造提升機，可以實現(xiàn)全頻率（0~50Hz）范圍內(nèi)的恒轉(zhuǎn)矩控制。對再生能量的處理，可采用價格低廉的能耗制動方案或節(jié)能更加顯著的回饋制動方案。為安全性考慮，液壓機械制動需要保留，并在設(shè)計過程中對液壓機械制動和變頻器的制動加以整合。礦井提升機變頻調(diào)速方案如圖2所示：

圖2 礦井提升機變頻調(diào)速方案

攜手遠航 共創(chuàng)輝煌 電話：0371-67250191/192/193 傳真：0371-67250102熱線：*** 河南遠航工控設(shè)備有限公司 竭誠為您服務(wù) 考慮到繞線式電動機比鼠籠式電動機的力矩大，且過載能力強，所以仍用原來的4極160kW繞線式電機，在用變頻器驅(qū)動時需將轉(zhuǎn)子三根引出線短接。提升機在運行過程中，井下和井口必須用信號進行聯(lián)絡(luò)，信號未經(jīng)確認，提升機不能運行。為顯示運行時車廂的位置，使用E6C3-CS5C 40P旋轉(zhuǎn)編碼器，即電機旋轉(zhuǎn)1圈旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生40個脈沖，這樣每兩個脈沖對應(yīng)車廂走過的距離為1200。則與實際距離的誤差值為4-3.9=0.027mm，卷筒運行一圈誤差為0.027，已知鋼絲繩長度為120m，如果兩個脈沖對應(yīng)車廂走過的距離用近似值3.9mm計算，120m全程誤差為120000。再考慮到實際檢測過程中有一個脈沖的誤差，則最大的誤差在821mm~829mm之間，對于數(shù)十米長的車廂來說誤差范圍不到1米，精度足夠。因此，用計數(shù)器實時統(tǒng)計旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖個數(shù)，則可計算出車廂的位置并用顯示器顯示。另外一個問題是計數(shù)過程中有無累計誤差存在？實際檢測時，在一個提升過程開始前，首先將計數(shù)器復(fù)位，第一個重車廂經(jīng)過某個位置時，打開計數(shù)器計數(shù)，車廂在斜井中的位置以此點為基準計算，沒有累計誤差。在操作臺上，用SWP-AC系列智能型交流電壓/電流數(shù)字儀表顯示交流電壓和電機工作電流，用智能型數(shù)字儀表顯示提升次數(shù)和車廂的位置。

三、方案實施

斜井提升負載是典型的摩檫性負載，即恒轉(zhuǎn)矩特性負載。重車上行時，電機的電磁轉(zhuǎn)矩必須克服負載阻轉(zhuǎn)矩，起動時還要克服一定的靜摩檫力矩，電機處于電動工作狀態(tài)，且工作于第一象限。在重車減速時，雖然重車在斜井面上有一向下的分力，但重車的減速時間較短，電機仍會處于再生狀態(tài)，工作于第二象限。當另一列重車上行時，電機處于反向電動狀態(tài)，工作在第三象限和第四象限。另外，有占總運行時間10%的時候單獨運送工具或器材到井下時，電機純粹處于第二或第四象限，此時電機長時間處于再生發(fā)電狀態(tài)，需要進行有效的制動。用能耗制動方式必將消耗大量的電能；用回饋制動方式，可節(jié)省這部分電能。但是，回饋制動單元的價格較高，考慮到單獨運送工具或器材到井下僅占總運行時間的10%，為此選用價格低廉的能耗制動單元加能耗電阻的制動方案。

攜手遠航 共創(chuàng)輝煌 電話：0371-67250191/192/193 傳真：0371-67250102熱線：*** 河南遠航工控設(shè)備有限公司 竭誠為您服務(wù) 提升機的負載特性為恒轉(zhuǎn)矩位能負載，起動力矩較大，選用變頻器時適當?shù)亓粲杏嗔?，因此，寶米勒MC200G1850T4 185KW變頻器。由于提升機電機絕大部分時間都處于電動狀態(tài)，僅在少數(shù)時間有再生能量產(chǎn)生，變頻器接入一制動單元和制動電阻，就可以滿足重車下行時的再生制動，實現(xiàn)平穩(wěn)的下行。井口還有一個液壓機械制動器，類似電磁抱閘，此制動器用于重車靜止時的制動，特別是重車停在斜井的斜坡上，必須有液壓機械制動器制動。液壓機械制動器受PLC和變頻器共同控制，機械制動是否制動受變頻器頻率到達端口的控制，起動時當變頻器的輸出頻率達到設(shè)定值，例如0.2Hz，變頻器KB、KA端口輸出信號，表示電機轉(zhuǎn)矩已足夠大，打開液壓機械制動器，重車可上行；減速過程中，當變頻器的頻率下降到0.2Hz時，表示電機轉(zhuǎn)矩已較小，液壓機械制動器制動停車。緊急情況時，按下緊急停車按鈕，變頻器能耗制動和液壓機械制動器同時起作用，使提升機在盡量短的時間內(nèi)停車。

提升機傳統(tǒng)的操作方式為，操作工人坐在煤礦井口操作臺前，手握操縱桿控制電機正﹑反轉(zhuǎn)個三擋速度。為適應(yīng)操作工人這種操作方式，變頻器采用多段速度設(shè)置，X1、X2設(shè)為正反轉(zhuǎn)，X3、X4、X5可設(shè)擋速度。變頻調(diào)速原理圖如圖3所示：

變頻器的設(shè)置詳請參見MC200T系列變頻器用戶手冊。

四、提升機工作過程

提升機經(jīng)過變頻調(diào)速改造后，系統(tǒng)的工作過程阿盛大的變化。操縱桿控制電機無極調(diào)速。不管電機正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，都是從礦井中將煤拖到地面上來，電機工作在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，只有在滿載拖車快接近井口時，需要減速并制動，提升機工作時序圖如圖4所示：

攜手遠航 共創(chuàng)輝煌 電話：0371-67250191/192/193 傳真：0371-67250102熱線：*** 河南遠航工控設(shè)備有限公司 竭誠為您服務(wù)

圖4 提升機工作時序圖

圖4中，提升機無論正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)其工作過程是相同的，都有起動、加速、中速運行、穩(wěn)定運行、減速、低速運行、制動停車等七個階段。每提升一次運行的時間，與系統(tǒng)的運行速度，加速度及斜井的深度有關(guān)，各段加速度的大小，根據(jù)工藝情況確定，運行的時間由操作工人根據(jù)現(xiàn)場的狀況自定。圖中各個階段的工作情況說明如下：

（1）第一階段0～ｔ1：串車車廂在井底工作面裝滿煤后，發(fā)一個聯(lián)絡(luò)信號給井口提升機操作工人，操作工人在回復(fù)一個信號到井底，然后開機提升。重車從井底開始上行，空車同時在井口車場位置開始下行。

（2）第二階段 t1～t2：重車起動后，加速到變頻器的頻率為f2速度運行，中速運行的時間較短，只是一過渡段，加速時間內(nèi)設(shè)備如果沒有問題，立即再加速到正常運行速度。

（3）第三階段 t2～t3：再加速段。

（4）第四階段 t3～t4：重車以變頻器頻率為f3的最大速度穩(wěn)定運行，一般，這段過程最長。（5）第五階段 t4～t5：操作工人看到重車快到井口時立即減速，如減速時間設(shè)置較短時，變頻器制動單元和制動電阻起作用，不致因減速過快跳閘。

（6）第六階段 t5～t6：重車減速到低速以變頻器頻率為f1速度低速爬行，便于在規(guī)定的位置停車。

攜手遠航 共創(chuàng)輝煌 電話：0371-67250191/192/193 傳真：0371-67250102熱線：*** 河南遠航工控設(shè)備有限公司 竭誠為您服務(wù)（7）第七階段 t6～t7：快到停車位置時，變頻器立即停車，重車減速到零，操作工人發(fā)一個聯(lián)絡(luò)信號到井下，整個提升過程結(jié)束。

以上為人工操作程序，也可按PLC自動操作程序工作。圖中加速和減速段的時間均在變頻器上設(shè)置。

五、結(jié)語

繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，電阻上消耗大量的轉(zhuǎn)差功率，速度越低，消耗的轉(zhuǎn)差功率越大。使用變頻調(diào)速，是一種不耗能的高效的調(diào)速方式。提升機絕大部分時間都處在電動狀態(tài)，節(jié)能十分顯著，經(jīng)測算節(jié)能30%以上、取得了很好的經(jīng)濟效益。另外，提升機變頻調(diào)速后，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性得到大大的提高，減少了運行故障和停工工時，節(jié)省了人力和物力，提高了運煤能力，間接的經(jīng)濟效益也很可觀。

攜手遠航 共創(chuàng)輝煌 電話：0371-67250191/192/193 傳真：0371-67250102熱線：***

第三篇：變頻器在油田抽油機磕頭機上的應(yīng)用

變頻器在油田抽油機磕頭機上的應(yīng)用

一．抽油機的工作原理及組成當抽油機工作時，驢頭懸點上作用的負載是變化的。工作分為兩個沖程，抽油機上沖程時，驢頭懸點需提起抽油桿柱和液柱，在抽油機未進行平衡的條件下，電動機就要付出很大的能量，這時電動處于電動狀態(tài)。在下沖程時，抽油機桿柱轉(zhuǎn)拉動對電動機做功，使電動機處于發(fā)電機的運行狀態(tài)。抽油機未進行平衡時，上、下沖程的負載極度不均勻，這樣將嚴重地影響抽油機的四連桿機構(gòu)、減速箱和電動機的效率和壽命，惡化抽油桿的工作條件，增加它的斷裂次數(shù)。為了消除這些缺點，一般在抽油機的游梁尾部或曲柄上或兩處都加上了平衡重，如圖一所示。這樣一來，在懸點下沖程時，要把平衡重從低處抬到高處，增加平衡重的位能。為了抬高平衡配重，除了依靠抽油桿柱下落所釋放的位能外，還要電動機付出部分能量。在上沖程時，平衡重由高處下落，把下沖程時儲存的位能釋放出來，幫助電動機提升抽油桿和液柱，減少了電動機在上沖程時所需給出的能量。目前使用較多的游梁式抽油機，都采用了加平衡配重的工作方式，因此在抽油機的一個工作循環(huán)中，有一個電動運行狀態(tài)和一個發(fā)電機運行狀態(tài)。當平衡配重調(diào)節(jié)較好時，其發(fā)電機運行狀態(tài)的時間和產(chǎn)生的能量都較小。

1—底座；2—支架；3—懸繩器；4—驢頭；5—游梁； 6—橫梁軸承座；7—橫梁；8—連桿；9—曲柄銷裝置； 10—曲柄裝置；11—減速器；12—剎車保險裝置； 13—剎車裝置；14—電動機；15—配電箱

二．抽油控制器的系統(tǒng)圖及控制特點

系統(tǒng)組成由人機界面，三菱PLC，KV2000系列變頻器，制動單元，制動電阻。在整個系統(tǒng)中PLC和變頻器，觸摸屏均通過RS-485進行串行通訊。

整個控制系統(tǒng)特點：

1． 可實現(xiàn)對抽油機的多種控制：空抽控制，定時啟?？刂疲摵沙尥C控制,連噴帶抽控制，啟停的遠程控制。

2． 自動記錄抽油機工作過程,保存工作狀態(tài)信息。自動判斷抽油機工作是否正常,給出報警信息。

3． KV2000系列變頻器對電機參數(shù)有自動調(diào)諧功能，可自動測出電機特性并自動設(shè)定其相關(guān)的參數(shù)。

4． 變頻器提供多組信號輸入方式，包括溫度檢測信號，模擬信號，數(shù)字信號輸入，以及脈沖信號的輸入，包括故障繼電器報警輸出。

5． 通過人機界面可實對變頻器的監(jiān)控功能：頻率設(shè)定，頻率改寫，輸出電壓，電流等。對變頻器的控制功能：運行，停機，故障復(fù)位等。

6． 高效節(jié)能，增產(chǎn)。變頻器的控制程序是根據(jù)油田實際情況，它能自主判斷抽油機運行的上下沖程，根據(jù)油井的實際情況，實時調(diào)節(jié)上下沖程的速度，達到實際抽油時，不更改每分鐘的抽油次數(shù)，但增加每次抽油時的采油量，提高抽油機的產(chǎn)量。（作者：科姆龍電氣）

第四篇：能量回饋單元在離心機上的應(yīng)用

能量回饋單元在離心機上的應(yīng)用

離心機是一種大慣量恒轉(zhuǎn)矩設(shè)備，正是這種機械特性使得制動單元成為離心機運行控制主要部件之一，對于離心機的工藝控制和機械效率的提高都有非常重要的意義。離心機降速時，如果采用自由停車，離心機的實際停車時間將超過2小時，這對于離心機使用及工藝控制都有很大的制約，采用機械制動方式，對于較大容量的離心機來說，不但時間太長，控制和安全方面則存在較大的隱患；所以只能利用變頻調(diào)速制動方式。在利用變頻調(diào)速制動時，變頻器的設(shè)定制動時間較短，由于離心機的轉(zhuǎn)動慣量很大，離心機的轉(zhuǎn)鼓帶動電動機轉(zhuǎn)動，此時電動機的轉(zhuǎn)速比變頻器的輸出同步轉(zhuǎn)速高，電動機處于發(fā)電狀態(tài)使得變頻器直流母線電壓升高，如果不能把這部分能量消耗掉，使得直流母線電壓保持在正常范圍內(nèi)，變頻器將出現(xiàn)直流過電壓報警故障而不能正常工作；為了消耗掉這部分再生能量，使用制動單元及制動電阻互相配合，在制動單元檢測到直流母線電壓超過正常工作范圍值時，打開直流母線和制動電阻之間的電路通道，將電動機產(chǎn)生的再生電能消耗在制動電阻上，從而限制直流母線電壓，使得降速過程正常進行。

受到技術(shù)及成本上的限制，以前的離心機設(shè)備生產(chǎn)廠家都采用上述能耗制動方式，電動機產(chǎn)生的再生電能直接消耗在制動電阻上，大量的再生制動電能得不到利用，更由于制動單元及制動電阻在配備上受到配電室環(huán)境限制，從功率上不能做的太大，否則大量的發(fā)熱將會導(dǎo)致制動單元及變頻器過熱保護，影響的生產(chǎn)的順利進行。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，能量回饋式制動單元逐漸得到開發(fā)和利用，進口回饋制動單元由于價格高，回收期長，維護費用大，維護水平要求較高，因此在使用上受到限制。今年來深圳合興加能開發(fā)出多系列的能量回饋產(chǎn)品，技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平，這使得回饋產(chǎn)品的大量應(yīng)用成為現(xiàn)實。

由眾多國內(nèi)外的回饋饋制動單元中，深圳加能生產(chǎn)的PSG系列能量回饋更為廣大用戶所接受，其特點如下：

1、高效，低噪，綠色環(huán)保。

2、適用于所有品牌的變頻器。

3、PSG能量回饋會自動測量再生電能的大小，自動計算最佳制動力矩，用戶不必設(shè)定任何參數(shù)。

4、較高的性價比，THD<5%,綜合節(jié)能率達25%~60%。

5、接線簡便易行，制動效果較好。節(jié)能分析 由于采用了PSG能量回饋，將離心機帶料的轉(zhuǎn)鼓運轉(zhuǎn)勢能在降速時轉(zhuǎn)化為再生電能直接回饋到電網(wǎng)，因此將節(jié)約大量的電能，減少相應(yīng)的電費支出。此外，采用PSG能量回饋以后，節(jié)約了配電室的空調(diào)使用，改善了電氣設(shè)備的運行環(huán)境，在另一方面獲得了節(jié)能效果。因此，此項投資對公司是非常有益的。

第五篇：ABB變頻器在煤氣加壓機上的應(yīng)用

ABB變頻器在煤氣加壓機上的應(yīng)用

摘要：在煤氣加壓機控制系統(tǒng)中運用變頻調(diào)速技術(shù)對其進行改造，從而實現(xiàn)煤氣加壓機運轉(zhuǎn)的自動調(diào)節(jié)，控制煤氣流量，年節(jié)電效益12.91萬元.關(guān)鍵詞：煤氣加壓機

變頻器節(jié)能 一 概述

煉鐵廠豎爐車間煤氣加壓系統(tǒng)有220kW加壓風機兩臺，一用一備，煤氣的恒壓供給是保證豎爐系統(tǒng)正常工作的重要條件，一般情況下要求出口壓力為20KPa，原系統(tǒng)采用液力耦合器調(diào)速，電機以額定轉(zhuǎn)速運行。

液力耦合器是通過控制工作腔內(nèi)工作油液的動量矩變化，來傳遞電機能量并改變輸出轉(zhuǎn)速的，電動機通過液力耦合器的輸入軸拖動其主動工作輪，對工作油進行加速，被加速的工作油再帶動液力耦合器的從動工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負載，這樣，可以通過控制工作腔內(nèi)的油壓來控制輸出軸的力矩，達到控制負載的轉(zhuǎn)速的目地。二 原系統(tǒng)工況及存在的問題

豎爐從投產(chǎn)以來，煤氣加壓機采用液力耦合器調(diào)速，存在諸多的問題如下:

1、電機直接啟動時，沖擊電流加大，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2、電機的效率低，損耗大，尤其低速運行時，效率極低。

3、采用液力耦合器時，在低速向高速運行過程中，延遲性較明顯，不能快速響應(yīng)，同時這時候的電流較大。

4、液力耦合器的附件——水冷卻系統(tǒng)，長期運行，維護跟不上，冷卻管內(nèi)的水垢越積越多，易堵塞，導(dǎo)致冷卻效果差，最終油溫過高。

5、特別是進口壓力過低，通過液力耦合器調(diào)速后，出口壓力要求在20KPa左右，那么就會出現(xiàn)油溫過高，結(jié)果轉(zhuǎn)速沒法調(diào)節(jié)到指定范圍內(nèi)，出口壓力還是低，造成常常減料，球團產(chǎn)量相應(yīng)降低。

6、液力耦合器運行時間稍長，就會嚴重漏油，對環(huán)境污染大，地面也被油嚴重污蝕。

從以上運行情況分析：要提高電動機的工作效率、節(jié)約電能，為滿足生產(chǎn)工藝的要求，需要對其進行改造。在風機電動機上裝設(shè)變頻調(diào)速裝置，取代液力偶合器調(diào)速，要求變頻器有高可靠性，長期運行無故障。三 變頻改造方案

電動機采用變頻調(diào)速后，電動機轉(zhuǎn)軸與負載直接相連，但電動機不再由電網(wǎng)直接供電，而是由變頻器供電，變頻器通過改變電動機的供電頻率來改變電機轉(zhuǎn)速，因此可以實現(xiàn)相當寬的頻率范圍內(nèi)無級調(diào)速，而且在全范圍內(nèi)具有優(yōu)異的效率和功率因素特性。

采用變頻調(diào)速后，異步電動機轉(zhuǎn)速n=60f(1-s)/p，其中f 為變頻器輸出頻率，s 為異步電動機轉(zhuǎn)差率，p 為電動機極對數(shù)。由式可見，交流電動機的同步轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，所以改變電源頻率就能改變電機轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)調(diào)速的目的。

可以根據(jù)工藝狀況需要而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，以滿足工藝要求。當工藝狀況需要時，讓電動機高速運行以達到工藝要求；當工藝

狀況允許時，使電動機低速運轉(zhuǎn)節(jié)約電能。

另外，用變頻器對風機進行改造不必對原系統(tǒng)進行大的改動。取消液力耦合器，以及液力耦合器的水冷卻系統(tǒng)，電機前移。

1、實際應(yīng)用設(shè)備參數(shù)

加壓風機型號為JLM—250D，其性能如表1所示

表1 風機參數(shù)

2、電機型號為YB315M1-2，其性能如表2所示

表2 電機參數(shù)

3、根據(jù)風機和電機的配置選擇變頻器的容量 型號：ACS800-04P-0320-3＋P901 250KW 輸入項目 U：3～380－415V I：501A f：48～ 63Hz

輸出項目 U：3～uinput I：521A f：0～ 300Hz

4、變頻改造方案：

在風機上裝設(shè)變頻系統(tǒng)，拆除液力耦合器（如圖一）；保留原工頻系統(tǒng)。

圖1

風機變頻改造示意圖

5、變頻器調(diào)試：

首先將電機的額定功率、電壓、電流及工作頻率輸入變頻器，并確認它們與變頻器的額定數(shù)據(jù)相匹配，其次是選擇控制方式，命令源，最后設(shè)置速度設(shè)定值，斜坡上升/下降時間等一些必要的參數(shù)。

6、變頻調(diào)速與液力耦合器調(diào)速的其他性能比較

變頻調(diào)速與液力耦合器調(diào)速除了節(jié)能方面的差別外，還在功率因素、起動性能、運行可靠性、運行維護、調(diào)節(jié)及控制特性、投資及回報等方面有較大差異。6、1功率因素

變頻調(diào)速可以在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持高功率因素運行（例如20%以上轉(zhuǎn)速時功率因素大于0.95%），而液力耦合器低速運行時功率

因素低于電動機額定功率因素，如果在70%以下轉(zhuǎn)速時，功率因素將低于0.7。采用液力耦合器如果需要提高功率因素，則需另加功率因素補償裝置。6、2 起動性能

采用變頻調(diào)速時，如電動機保持額定轉(zhuǎn)矩起動，電網(wǎng)輸入起動電流小于電動機額定電流的10%，對于風機泵類負載，其起動電流更小。而且起動的全過程可控，起動點和爬坡時間可設(shè)置。而液力偶合器不能直接改善起動性能，起動電流達到額定電流的5-7倍，即使是繞線型轉(zhuǎn)子，采取轉(zhuǎn)子串電阻方法需改善起動性能，需增加起動裝置，但起動電流仍將是額定電流的2倍以上，是變頻起動的20倍以上。起動對電動機和電網(wǎng)的沖擊相當大，對電動機來說，造成轉(zhuǎn)子鼠籠斷條和定子繞組開焊，據(jù)統(tǒng)計，約15%的電動機故障由直接起動引起。對于電網(wǎng)來說，直接起動造成電網(wǎng)電壓短時下降，干擾其它設(shè)備運行。6、3 運行可靠性、運行維護

液力耦合器機械結(jié)構(gòu)和管路系統(tǒng)復(fù)雜，要長期可靠運行，系統(tǒng)維護工作量增大，如果出現(xiàn)故障，無法直接定速運行，必須停機檢修。低壓變頻裝置電子線路比較復(fù)雜，但目前技術(shù)已趨成熟，尤其是單元串聯(lián)多電平方式的低壓變頻裝置具有單元自動切換和冗余運行特性，在單元故障時可不停機連續(xù)運行，可靠性得以保證，而且檢修維護相當容易，只需定期更換進風濾網(wǎng)即可。6.4 調(diào)節(jié)及控制特性

液力耦合器依靠調(diào)節(jié)工作腔油量大小改變輸出轉(zhuǎn)速，因此響應(yīng)

慢，可能跟不上控制的需要，而變頻調(diào)速的頻率改變速度相當快，完全可以以系統(tǒng)允許的最高速度進行調(diào)節(jié)。液力耦合器的速度調(diào)節(jié)精度較低，而變頻調(diào)速屬于數(shù)字式控制，其穩(wěn)頻精度達到0.1%以上，因此可以實現(xiàn)精確控制。四 節(jié)能情況分析

液力偶合器從電動機輸出軸取得機械能，通過液力變送后送人負載，其間存在功率損耗；變頻器從電網(wǎng)取得電能，通過電動機變送后送人負載，其間同樣存在功率損耗。在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，兩種調(diào)速方式的效率—轉(zhuǎn)速曲線如下：

兩種調(diào)速方式的效率—轉(zhuǎn)速對比曲線

1、理論上計算節(jié)能效果：

220kW風機的風量從100%降低到70%，由于流量與轉(zhuǎn)速一次方成正比，因此轉(zhuǎn)速可以降低70%，而負載功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以負載功率理論上降為34.3%。

采用變頻調(diào)速，其效率按0.95計算，再考慮電動機效率0.85，管道系統(tǒng)效率0.95，則電網(wǎng)總輸人功率約為：

220（34.3%/0.95/0.85/0.95）=220×44.71%=98.36kW 采用液力偶合器，其效率按0.665計算，再考慮電動機效率0.85，管道系統(tǒng)效率0.95，則電網(wǎng)總輸人功率約為：

220（34.3%/0.665/0.85/0.95）=220×63.87%=140.51kW 二者之差為節(jié)約的電能，即：140.51-98.36=42.15kW，全年按330日計算，年節(jié)電: 42.15×330×24=333828度

2、實際測量節(jié)約電能比較：出口壓力達到20KPa為標準 2、1 改造前實測數(shù)據(jù) u1=380V；i1=140A；cosφ1=0.92 P1=1.732ui =1.7321×380×140×0.92= 84.78kw 每年耗電量（全年運行330天計）為：84.78×24×330=671458度 2、2 改造后實測數(shù)據(jù)

u2=380V ；i2=50－70A ；cosφ2=1 取個中間值 i2=60A P2=1.732ui =1.7321×380×60×1=39.5kw 每年耗電量（全年運行330天計）為：39.5×24×330=312840度 2、3 每年節(jié)省的電量： 671458－312840=358618度 節(jié)電率：358618÷671458=53.4% 每年節(jié)約電費（按0.36元/度計）：358618×0.36=12.91萬元

3、節(jié)約循環(huán)新水比較

根據(jù)在水泵房的新水流量表的指示比較得知：(19-14.5)×24×330=35640噸

五 結(jié)束語

對煤氣加壓風機改造表明：采用變頻器對風機進行節(jié)能改造具有結(jié)構(gòu)簡單、改造方便、節(jié)能效果明顯、投資回收期短的特點；風機可軟起軟停、減少設(shè)備機械沖擊、延長設(shè)備使用壽命、降低設(shè)備的維修費用；拖動系統(tǒng)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，在大大節(jié)約電能的基礎(chǔ)上，使長期輕載運行的引風機工作在低轉(zhuǎn)速、低電壓的狀態(tài)下，這樣就使電機發(fā)熱少、溫升低，延長了使用壽命。變頻調(diào)速技術(shù)也提高了功率因數(shù)，使電網(wǎng)損耗減少，效率提高，同時降低了風機噪音，改善了生產(chǎn)環(huán)境。另外變頻器自我檢測、故障診斷、保護功能齊全，可有效地防止事故擴大化。

作者簡介:王長林,男