第一篇：變頻器在水泥行業(yè)改造中的應(yīng)用

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

該水泥有限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、起動時機(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。改造后的測試結(jié)果見表一。

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)行無級調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)全自動化的閉環(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)約電能的同時還做到了連續(xù)化、自動化 生產(chǎn)，既提高了勞動效率，又降低了勞動強(qiáng)度，綜合效益明顯。

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第二篇：超細(xì)粉體在水泥中的應(yīng)用

沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

超細(xì)粉體在水泥中的應(yīng)用

學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)：粉體材料科學(xué)與工程

學(xué)號：1105050109

姓名：羅雪

2014年04月14日

I

沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

摘 要

使水泥高性能化成為了今后發(fā)展的趨勢，而超細(xì)粉體改性技術(shù)是水泥高性能 化的主要途徑之一。本文主要介紹了超細(xì)粉體(CaCO3)對水泥的影響。超細(xì)粉體加入水泥之后可以加強(qiáng)水泥的強(qiáng)度，填充水泥中的孔隙率，使水泥的性能大大提高。而且CaCO3作為最廉價的納米材料，應(yīng)用率更高。

關(guān)鍵字：水泥；超細(xì)CaCO3;改性；超細(xì)粉體

II

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目錄

1.引言.........................................................1 2.超細(xì)粉體的簡介...............................................1 3.水泥.........................................................1 3.1水泥簡介..................................................................................................1 3.2水泥改性效應(yīng)..........................................................................................1 4.超細(xì)粉體在水泥中的應(yīng)用.......................................2 5.用于水泥的超細(xì)粉體材料.......................................2 6.安徽海螺水泥股份有限公司及其工藝流程.........................3 6.1公司簡介..................................................................................................3 6.2水泥生產(chǎn)工藝..........................................................................................3 6.3超細(xì)CaCO3的生產(chǎn)流程.........................................................................5 7.致謝.........................................................6

III

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超細(xì)粉體在水泥中的應(yīng)用

1.引言

近年來，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑的不斷增多，混凝土的性質(zhì)最近收到了極大的關(guān)注。其中，水灰比越小，即顆粒的含量越多，水泥的強(qiáng)度越高，粒度應(yīng)越細(xì)。但水泥粒度越細(xì)對生產(chǎn)水泥的設(shè)備以及原料的要求就越高，生產(chǎn)成本就越高，不能在實(shí)際中大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。

如何在低水灰比下提高水泥的強(qiáng)度以及其他性能成了現(xiàn)代混凝土材料技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

2.超細(xì)粉體的簡介

超細(xì)粉體從廣義上講是從微米級到納米級的一系列超細(xì)材料,在狹義上講是從微米級、亞微米級到100納米以上的一系列超細(xì)材料。材料被破碎成超細(xì)粉體后由于粒度細(xì)、分布窄、質(zhì)量均勻,因而具有比表面積大、表面活性高、化學(xué)反應(yīng)速度快、溶解速度快、燒結(jié)體強(qiáng)度大以及獨(dú)特的電性、磁性、光學(xué)性等特性。

由于超細(xì)粉體材料具有特殊的性能，因此進(jìn)入21世紀(jì)以后，超細(xì)粉體材料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，機(jī)械領(lǐng)域約占40.3%，熱能領(lǐng)域占34.6%，電磁領(lǐng)域占12.9%，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域占8.9%，光學(xué)領(lǐng)域占2.4%，其它方面占0.9%。

3.水泥

3.1水泥簡介

水泥基材料是應(yīng)用最為廣泛的建筑材料之一。水泥基材料是一種高度無序、多相、多孔的非均質(zhì)復(fù)合體系，在水泥凝膠體凝結(jié)硬化過程中，由于收縮、泌水等原因，凝膠體內(nèi)部不可避免會形成一些孔隙、微裂縫等結(jié)構(gòu)缺陷，使水泥基材料的性能降低。水泥基材料結(jié)構(gòu)的密實(shí)性降低。

水泥硬化漿體(水泥石)是一種多相體系，結(jié)構(gòu)中存在大量由空氣、水組成的微孔及非均相之間的界面，這種高度無序、多孔的非均質(zhì)結(jié)構(gòu)體系對水泥基材料的抗?jié)B性、耐久性和強(qiáng)度均有很大的影響。

3.2水泥改性效應(yīng)

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從粉體材料緊密堆積理論上分析，在微觀及亞微觀范圍內(nèi)，使膠凝材料形成良好的級配，提高固體顆?；旌衔矬w系的密實(shí)度，必將有效地降低水泥凝膠體的孔隙率，且微觀結(jié)構(gòu)更加均勻密實(shí)，從而改善水泥基材料的性能。顆?；旌衔锞哂懈叩亩逊e密實(shí)度已成為水泥基復(fù)合材料獲得超高性能的關(guān)鍵，例如高性能混凝土（HPC）。

4.超細(xì)粉體在水泥中的應(yīng)用

超細(xì)粉體在水泥中的微顆粒效應(yīng)主要表現(xiàn)為填充作用、級配調(diào)節(jié)作用和調(diào)節(jié)水化產(chǎn)物分布的“晶核作用”（即微顆粒在系統(tǒng)中均勻分散）。填充作用是由于微細(xì)顆粒的粒徑遠(yuǎn)小于水泥粒子，所以前者可填充在后者的空隙中提高水泥石的密實(shí)度，降低用水量。調(diào)節(jié)級配作用是指超細(xì)粉體與水泥熟料組分存在粒徑上的差異，可改善膠凝材料系統(tǒng)的顆粒粒徑分布，導(dǎo)致系統(tǒng)的顆粒堆積更緊密，更合理。

超細(xì)粉體作為水泥基復(fù)合材料的活性摻合料，可降低水化熱和水化熱釋放速率，改善工作性，增強(qiáng)后期強(qiáng)度，改善內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高抗腐蝕能力。這是因?yàn)槌?xì)粉體能夠使多孔的水泥基材料中的孔結(jié)構(gòu)變細(xì)且不連通，降低孔隙率，而且使水泥水化產(chǎn)物中的不利成分氫氧化鈣減少，生成更多有利的水化硅酸鈣，從而提高水泥基材料的性能摻合料對水泥基材料強(qiáng)度增長系數(shù)的影響至關(guān)重要，摻和料的不同比例以及摻和料的不同種類對強(qiáng)度增長速度的快慢有著很大的影響。

礦物質(zhì)超細(xì)粉的摻人,一是起到了填充作用,降低孔隙率,并且細(xì)化孔徑;二是提高了混合材的誘增活性,并可以降低了水化熱?？紫堵实慕档?是提高混凝土強(qiáng)度和耐久性的直接原因,混合材活性的提高則可以進(jìn)一步改善混凝土微結(jié)構(gòu)?？紫堵实慕档?、孔徑的細(xì)化及微結(jié)構(gòu)的改善,也使混凝土抗?jié)B性提高,進(jìn)而提高其耐久性能。

但是，粒徑較小的部分,顆粒間存在著較強(qiáng)的吸附作用,致使顆粒團(tuán)聚,形成粒徑較大的“粒子團(tuán)”,且粒徑越小團(tuán)聚越明顯。

5.用于水泥的超細(xì)粉體材料

應(yīng)用于水泥的超細(xì)粉體主要有超細(xì)CaCO3，硅灰和納米SiO2三種。這里我們主要介紹安徽海螺水泥股份有限公司在生產(chǎn)過程中應(yīng)用的超細(xì)CaCO3。

超細(xì)CaCO3指的是粒徑處在微米、亞微米及納米范圍內(nèi)的碳酸鈣產(chǎn)品，它是

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20世紀(jì)20年代開發(fā)出的一種新型超細(xì)固體材料，由于其表面原子周圍缺少相鄰的原子，出現(xiàn)非化學(xué)平衡、非整數(shù)配位的化學(xué)價鍵，以致晶體結(jié)構(gòu)和表面電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，大大增強(qiáng)了超細(xì)粒子的化學(xué)活性，在許多方面與普通粉體相比均顯示出優(yōu)越性能。

超細(xì)CaCO3是一種最廉價的納米材料之一，經(jīng)過微觀表面及界面的處理后具有四大優(yōu)勢：

1)在性能上具有納米材料的部分和大部分性能特點(diǎn)； 2)在綜合成本價格上可以和普通粉體材料相競爭； 3)可節(jié)省資源并有顯著的環(huán)保效益。

目前，超細(xì)CaCO3正朝著專用化、精細(xì)化、功能化方向發(fā)展。

我國碳酸鈣資源儲量世界第一。目前國內(nèi)超細(xì)CaCO3主要應(yīng)用于橡膠、塑料、油墨及涂料等行業(yè)，使這些高污染行業(yè)大為改觀。該產(chǎn)品作為添加劑可部分代替進(jìn)口造紙化學(xué)品，可以消除對環(huán)境的污染，還可節(jié)約大量木材。而利用超細(xì)CaCO3 對硫鋁酸鹽水泥進(jìn)行改性，將不僅拓寬超細(xì)CaCO3 的應(yīng)用范圍，促進(jìn)超細(xì)CaCO3 行業(yè)的發(fā)展，更重要的是為傳統(tǒng)的水泥產(chǎn)業(yè)注入新的經(jīng)濟(jì)活力，提高我國水泥行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，以適應(yīng)高速發(fā)展的建筑現(xiàn)代化市場的需求。

6.安徽海螺水泥股份有限公司及其工藝流程

6.1公司簡介

安徽海螺水泥股份有限公司采用世界先進(jìn)的新型干法窯外分解技術(shù)，生產(chǎn)過程通過中央控制室的集散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從礦石開采到碼頭裝運(yùn)的全程自動化控制。海螺水泥在生產(chǎn)技術(shù)上追求精益求精的同時，在產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程高度重視環(huán)境保護(hù)，努力實(shí)踐“為人類創(chuàng)造未來生活空間”的經(jīng)營理念。

6.2水泥生產(chǎn)工藝

安徽海螺水泥股份有限公司生產(chǎn)線全部采用先進(jìn)的新型干法水泥工藝技術(shù)，具有產(chǎn)量高、能耗低、自動化程度高、勞動生產(chǎn)率高、環(huán)境保護(hù)好等特點(diǎn)。

以下就是生產(chǎn)水泥的工藝流程圖。

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石灰石0粘土銅礦渣砂頁巖3無煙煤石膏礦山破碎破碎機(jī)預(yù)均化堆場1254破碎機(jī)聯(lián)合預(yù)均化堆場7喂料機(jī)原料配料站6砂頁巖8煤倉石膏倉輥式磨系統(tǒng)SP余熱鍋爐余氣(熱源)水蒸汽烘干機(jī)粉磨機(jī)選粉機(jī)14910、11、121317煤磨水余熱發(fā)電系統(tǒng)增濕塔降溫余熱鍋爐余氣(235℃)生料均化庫(空壓機(jī))1518動態(tài)選粉機(jī)細(xì)粉SP余熱鍋爐余氣(熱源)粗粉空氣輸送斜槽16水SP余熱鍋爐水蒸汽動能生料喂料口窯尾廢氣(340℃)五級旋風(fēng)預(yù)熱器TSD型分解爐60％煤粉煤粉倉24破碎機(jī)旋風(fēng)除塵器冷凝水回用電能發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)水蒸汽干法回轉(zhuǎn)窯旋風(fēng)除塵器窯頭廢氣(120℃)1940％煤粉AQC余熱鍋爐窯頭廢氣(360℃)充氣梁式篦冷機(jī)20粉煤灰水熟料庫2122、2325石灰石混合材庫礦渣混合材26水泥粉磨調(diào)配站2728圖例物流:氣流:

29、30產(chǎn)塵點(diǎn)及除塵器編號:噪聲點(diǎn):固體廢物:旋風(fēng)除塵器:說明:設(shè)有除塵器的位置均產(chǎn)生固廢，圖中標(biāo)注省略數(shù)字36石膏聯(lián)合粉磨系統(tǒng)選粉機(jī)細(xì)粉粗粉31、32、3334、35、36水泥成品庫40、41、42、4337、38、39水泥汽車散裝機(jī)46、47汽車散裝出廠汽車外運(yùn)44、45回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)袋裝水泥成品庫

圖 6.2 1

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6.3超細(xì)CaCO3的生產(chǎn)流程

在這里水泥的主要生產(chǎn)流程就不一一說明，我們主要了解一下超細(xì)CaCO3的主要生產(chǎn)流程。

超細(xì)粉生產(chǎn)線工藝中，首先，堆場石料由鏟車鏟運(yùn)至進(jìn)料倉，然后經(jīng)給料機(jī)均勻地送進(jìn)顎式破碎機(jī)進(jìn)行粗破，初破后的產(chǎn)品經(jīng)斗式提升機(jī)運(yùn)至中塊石料中間倉,再經(jīng)給料機(jī)均勻地送進(jìn)反擊式破碎機(jī)進(jìn)行初步破碎，產(chǎn)成的細(xì)料由斗式提升機(jī)運(yùn)至細(xì)料中間倉送至錘式破碎機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)碎，細(xì)碎后的石料由原料倉送入高細(xì)球磨機(jī)進(jìn)行再次細(xì)碎，粉碎后的物料經(jīng)振動篩篩分出不同規(guī)格的產(chǎn)品，不滿足粒度要求的產(chǎn)品返料進(jìn)高細(xì)球磨機(jī)再次破碎,合格料被斗式提升機(jī)運(yùn)至粉料中間倉準(zhǔn)備進(jìn)行超微粉碎和選粉工序，被選粉機(jī)選出的合格料送進(jìn)成品料倉。然后是散裝或包裝工序。

下面為加工超細(xì)粉體的工藝流程：

圖6.3 1

要注意的是，粉體在粉碎的過程中會使顆粒團(tuán)聚，產(chǎn)生較大的“顆?！?。為了避免這種情況的發(fā)生，粉碎過程中需要減水劑的加入。

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7.致謝

本論文是在黃佳木教授和盧忠遠(yuǎn)教授的精心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下完成的，在論文的完成過程中，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識、敏銳嚴(yán)密的學(xué)術(shù)思維、積極進(jìn)取的創(chuàng)新精神時時刻刻伴隨并深深影響著我，將使我受益終身。在此，謹(jǐn)向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！

同時，我還要向所有關(guān)心、支持和幫助過我的老師、同學(xué)和朋友表示最由衷的謝意！

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參考文獻(xiàn)

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第三篇：變頻器32個典型應(yīng)用行業(yè)

變頻器32個典型應(yīng)用行業(yè)

20世紀(jì)90年代開始，交流變頻調(diào)速裝置在我國的應(yīng)用有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。由于變頻調(diào)速在頻率范圍、動態(tài)相應(yīng)、調(diào)速精度、低頻轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、通訊功能、智能控制、功率因數(shù)、工作效率、使用方便等方面是以往的交流調(diào)速方式無法比擬的，它以體積小、重量輕、通用性強(qiáng)、拖動領(lǐng)域?qū)?、保護(hù)功能完善、可靠性高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，深受鋼鐵、冶金、礦山、石油、石化、化工、醫(yī)藥、紡織、機(jī)械、電力、輕工、建材、造紙、印刷、卷煙、自來水等行業(yè)的歡迎，社會效益非常顯著。在變頻領(lǐng)域，我公司起步較早，銷量較大，應(yīng)用負(fù)載較多?？梢哉f，伴隨著我國變頻技術(shù)成長。下面，變頻器應(yīng)用的一些場合應(yīng)用及效益

1、空調(diào)寫字樓、商場和一些超市、廠房都有中央空調(diào)，在夏季的用電高峰，空調(diào)的用電量很大。在炎熱天氣，北京、上海、深圳空調(diào)的用電量均占峰電40%以上。因而用變頻裝置，拖動空調(diào)系統(tǒng)的冷凍泵、冷水泵、風(fēng)機(jī)是一項(xiàng)非常好的節(jié)電技術(shù)。目前，全國出現(xiàn)不少專做空調(diào)節(jié)電的公司，其中主要技術(shù)是變頻器節(jié)電。

2、破碎機(jī)類冶金礦山、建材應(yīng)用不少破碎機(jī)、球磨機(jī)，該類負(fù)載采用變頻后效果顯著。

3、大型窯爐煅燒爐類冶金、建材、燒堿等大型工業(yè)轉(zhuǎn)窯（轉(zhuǎn)爐）以前大部分采用直流、整流子電機(jī)、滑差電機(jī)、串級調(diào)速或中頻機(jī)組調(diào)速。由于這些調(diào)速方式或有滑環(huán)或效率低，近年來，不少單位采用變頻控制，效果極好。

4、壓縮機(jī)類壓縮機(jī)也屬于應(yīng)用廣泛類負(fù)載。低壓的壓縮機(jī)在各工業(yè)部門都普遍應(yīng)用，高壓大容量壓縮機(jī)在鋼鐵（如制氧機(jī)）、礦山、化肥、乙烯都有較多應(yīng)用。采用變頻調(diào)速，均帶來啟動電流小、節(jié)電、優(yōu)化設(shè)備使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。

5、軋機(jī)類在冶金行業(yè)，過去大型軋機(jī)多用交-交變頻器，近年來采用交-直-交變頻器，軋機(jī)交流化已是一種趨勢，尤其在輕負(fù)載軋機(jī)，如寧夏民族鋁制品廠的多機(jī)架鋁軋機(jī)組采用通用變頻器，滿足低頻帶載啟動，機(jī)架間同步運(yùn)行，恒張力控制，操作簡單可靠。

6、卷揚(yáng)機(jī)類卷揚(yáng)機(jī)類負(fù)載采用變頻調(diào)速，穩(wěn)定、可靠。鐵廠的高爐卷揚(yáng)設(shè)備是主要的煉鐵原料輸送設(shè)備。它要求啟、制動平穩(wěn)，加減速均勻，可靠性高。原多采用串級、直流或轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式，效率低、可靠性差。用交流變頻器替代上述調(diào)速方式，可以取得理想的效果。

7、轉(zhuǎn)爐類轉(zhuǎn)爐類負(fù)載，用交流變頻替代直流機(jī)組簡單可靠，運(yùn)行穩(wěn)定。

8、輥道類輥道類負(fù)載，多在鋼鐵冶金行業(yè)，采用交流電機(jī)變頻控制，可提高設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性。

9、泵類泵類負(fù)載，量大面廣，包括水泵、油泵、化工泵、泥漿泵、砂泵等，有低壓中小容量泵，也有高壓大容量泵。許多自來水公司的水泵、化工和化肥行業(yè)的化工泵、往復(fù)泵、有色金屬等行業(yè)的泥漿泵等采用變頻調(diào)速，均產(chǎn)生非常好的效果。

10、吊車、翻斗車類吊車、翻斗車等負(fù)載轉(zhuǎn)矩大且要求平穩(wěn)，正反頻繁且要求可靠。變頻裝置控制吊車、翻斗車可滿足這些要求。

11、拉絲機(jī)類生產(chǎn)鋼絲的拉絲機(jī)，要求高速、連續(xù)化生產(chǎn)。鋼絲強(qiáng)度為200Kg/mm2，調(diào)速系統(tǒng)要求精度高、穩(wěn)定度高且要求同步。

12、運(yùn)送車類煤礦的原煤裝運(yùn)車或鋼廠的鋼水運(yùn)送車等采用變頻技術(shù)效果很好。起?？焖?，過載能力強(qiáng)，正反轉(zhuǎn)靈活，達(dá)到煤面平整、重量正確（不多裝或少裝），基本上不需要人工操作，提高了原煤生產(chǎn)效率，節(jié)約了電能。

13、電梯高架游覽車類由于電梯是載人工具，要求拖動系統(tǒng)高度可靠，又要頻繁的加減速和正反轉(zhuǎn)，電梯動態(tài)特性和可靠性的提高，邊增加了電梯乘坐的安全感、舒適感和效率。過去電梯調(diào)速直流居多，近幾年逐漸轉(zhuǎn)為交流電機(jī)變頻調(diào)速，無論日本還是德國。我國不少電梯廠都爭先恐后的用變頻調(diào)速來裝備電梯。如上海三菱、廣州日立、青島富士、天津奧的斯等均采用交流變頻調(diào)速。不少原來生產(chǎn)的電梯也進(jìn)行了變頻改造。

14、給料機(jī)類冶金、電力、煤炭、化工等行業(yè)，給料機(jī)眾多，無論圓盤給料機(jī)還是振動給料機(jī)，采用變頻調(diào)速效果均非常顯著。吉化公司染料廠硫酸生產(chǎn)線的圓盤給料機(jī)，原為滑差調(diào)速，低頻轉(zhuǎn)矩小，故障多，經(jīng)?？ㄞD(zhuǎn)。采用變頻調(diào)速后，由于是異步機(jī)，可靠性高、節(jié)電，更重要的是和溫度變送器閉環(huán)保證了輸送物料的準(zhǔn)確，不至于使氧化劑輸送過量超溫而造成事故，保證了生產(chǎn)的有序性。

15、堆取料機(jī)類堆取料機(jī)是煤場、碼頭、礦山物料堆取的主要設(shè)備，主要功能是堆料和取料。實(shí)現(xiàn)自動堆料和半自動取料，提高了設(shè)備可靠性，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，無沖擊和搖動現(xiàn)象，取料過程按 1/cosφ規(guī)律回轉(zhuǎn)調(diào)速，提高了斗輪回轉(zhuǎn)取料效率和皮帶運(yùn)煤的均勻度，很受工人歡迎。

16、風(fēng)機(jī)類風(fēng)機(jī)類負(fù)載，是量大面廣設(shè)備，鋼廠、電廠、有色、礦山、化工、紡織、化纖、水泥、造紙等行業(yè)應(yīng)用較多。多數(shù)采用調(diào)節(jié)擋板開度開調(diào)節(jié)風(fēng)量，浪費(fèi)大量電能，采用變頻調(diào)速，即可節(jié)電又減少機(jī)械磨損，延長設(shè)備壽命。

17、攪拌機(jī)類化工、醫(yī)藥行業(yè)攪拌機(jī)非常之多，采用變頻調(diào)速取代其它調(diào)速方式，好處特多。

18、紡絲機(jī)類紡絲的工藝復(fù)雜，工位多，要求張力控制，有的要求位置控制。采用變頻調(diào)速效果良好。

19、特種電源類許多電源，如實(shí)驗(yàn)電源、飛機(jī)拖動電源（400Hz）都可用變頻裝置來完成，好處是投資少、見效快、體積小、操作簡單。20、造紙機(jī)類我國造紙工業(yè)的紙機(jī)，要求精度高的多采用SCR直流調(diào)速方式，有的用滑差電機(jī)、整流子電機(jī)。由于存在滑環(huán)和炭刷造成可靠性和精度不高。導(dǎo)致造紙機(jī)械落后，一般車速只有200m/min左右，難同國外2000m/min相比。因而造紙機(jī)械的變頻化已是大勢所趨。

21、洗熨設(shè)備類較大賓館的洗衣機(jī)和熨衣設(shè)備以往多采用機(jī)械調(diào)速或者變極調(diào)速，只能提供一種速度或幾種速度，對需要多次反復(fù)洗熨的織物不甚理想。采用變頻調(diào)速，大大提高洗衣機(jī)的效率。

22、音樂噴泉類非常招攬游人的音樂噴泉，其水的高低和量的大小是靠變頻控制的。

23、磨床等機(jī)械類磨床主軸惦記轉(zhuǎn)速很高，需要電源的頻率也高，有200Hz、400Hz甚至800Hz。以前主軸電機(jī)的電源多由中頻發(fā)電機(jī)組拖動。中頻機(jī)組體積大、效率低、噪聲多、精度差。

24、卷煙機(jī)類卷煙行業(yè)過去進(jìn)口的卷煙機(jī)，不論莫林8還是莫林0，均不是無級調(diào)速。因而在卷煙行業(yè)主要是解決無級調(diào)速和可靠性問題，技術(shù)簡單，變頻器用法簡單，收效極大。

25、減振和降低噪音型不少負(fù)載，如大型空壓機(jī)、中頻機(jī)組等噪聲大、振動大。采用變頻技術(shù)，可以減振降噪，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

26、印染機(jī)類大部分印染機(jī)械都是多單元聯(lián)合工作的設(shè)備。工藝上要求各單元以相同的線速度同步運(yùn)行并保持張力恒定，否則會斷布、纏布、色度不均、色彩度不夠、縮水率過大等質(zhì)量問題。以往的印染機(jī)械無論是共電源方式或分電源方式都是采用直流調(diào)速系統(tǒng)。因?yàn)橹绷鞯胗浌逃械娜秉c(diǎn)，印染行業(yè)逐步采用交流變頻技術(shù)。圓網(wǎng)印花機(jī)由進(jìn)布單元、印花單元、烘房導(dǎo)帶單元及落布單元組成，屬于印染調(diào)速系統(tǒng)中復(fù)雜的一種。采用變頻調(diào)速形成速度鏈控制。同步性能好，精度高，可靠性高。

27、注塑機(jī)類注塑機(jī)是塑料加工成型的關(guān)鍵設(shè)備，數(shù)量多，耗電大。過去的節(jié)電方式多為通過△型（三角型）轉(zhuǎn)換成Y型（星型）來節(jié)電的，效果一般。采用變頻器不改變注塑機(jī)原來的結(jié)構(gòu)，控制油泵幾個過程的壓力或流量（如鎖模、合模、射膠、保壓、脫模、退模等），可節(jié)電 20%～52%，較好的取代了過去的比例閥節(jié)流調(diào)速方式，大幅度降低能耗，珠江三角洲的不少注塑廠都進(jìn)行了變頻改造。改造注塑機(jī)時，要注意合模加速，否則產(chǎn)量降低，注意輸入端和輸出端的諧波干擾。

28、污水處理等環(huán)保類環(huán)境保護(hù)越來越重視，它關(guān)系到人類賴以生存的環(huán)境。于是乎清潔能源、綠色城市均出現(xiàn)了。變頻調(diào)速可用在三個方面的環(huán)保類負(fù)載。一是工業(yè)污水處理，二是垃圾電廠，三是工業(yè)排煙、排氣、除塵的控制。

29、玻璃、陶瓷、制藥、飲料、食品、包裝等生產(chǎn)線負(fù)載玻璃、陶瓷、制藥、飲料、食品、包裝等生產(chǎn)線采用變頻調(diào)速，均取得很好的效果。30、海上采油平臺類石油鉆井采用交流電機(jī)變頻調(diào)速要比直流調(diào)速好得多，尤其是在風(fēng)沙、灰塵大的地方，因?yàn)榻涣麟姍C(jī)可靠。海洋石油鉆井平臺，需要變頻調(diào)速裝置。

31、潛油電泵類潛油電泵采油是油田采油的一種方式。潛油電泵多在1800m以下的油井內(nèi)工作，多數(shù)采用工頻全壓啟動、恒速運(yùn)行，有下述弊?。? 啟動電流過大，會損壞電機(jī)絕緣? 產(chǎn)生沖擊扭矩，損壞機(jī)泵結(jié)構(gòu)；? 泵突然產(chǎn)生較大吸力，容易吸入沙子，造成卡泵。且無穩(wěn)壓系統(tǒng)和井下液面波動較大，造成電壓、電流不穩(wěn)定，使?jié)撚碗姍C(jī)過勵磁和欠勵磁，引起故障。

32、聚酯切片類聚酯切片是石化行業(yè)主要產(chǎn)品之一，由于變頻調(diào)速精度高，便于多個控制點(diǎn)控制，平穩(wěn)可靠、使用變頻調(diào)速后可以增加產(chǎn)品質(zhì)量，給企業(yè)帶來極大好處。許多企業(yè)在擴(kuò)容時均采用變頻調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速正在逐步地成為電氣傳動的中樞。它取代著變級調(diào)速、滑差調(diào)速、整流子電機(jī)調(diào)速、液力耦合調(diào)速、串級調(diào)速及直流調(diào)速。除了節(jié)電外（12~70%），更重要的事，產(chǎn)生增產(chǎn)、降耗、優(yōu)質(zhì)的效果，深受設(shè)計(jì)、工程、操作人員歡迎。

第四篇：通用變頻器基礎(chǔ)及其應(yīng)用

電工技術(shù)教案

電工技術(shù)教案

? 特點(diǎn)：在變頻調(diào)速過程中，使電機(jī)供電電源電壓U1與頻率f1的比值保持恒定。采用恒V/f控制方式的變頻電路成本較低，但控制精度較差。

??I?(R?jX)?E? U11111??4.44KfN? E1121U1?E1?4.44K1f2N1?

? 變頻f1的同時應(yīng)適當(dāng)改變U1。在改變頻率f1的同時保持壓頻比恒定也就是保持主磁通量Φ基本恒定，通常這種調(diào)速又稱恒磁通調(diào)速。

1、增加f1而U1不變，主磁通Φ減小，電機(jī)欠勵磁，電磁轉(zhuǎn)矩T將減小，磁路利用不充分，效率低；

2、減小f1而U1不變，主磁通Φ將增大，電機(jī)過勵磁，勵磁電流增加且有可能畸變，? 恒V/f控制存在問題。

1、在增加電源頻率時，V/f控制要求電壓U1也增加，可是因?yàn)殡姍C(jī)繞組絕緣條件所限，定子電壓U1不得高于額定電壓U1N，所以，變頻調(diào)速中當(dāng)頻率高于基頻(即額定供電頻率f1N，又稱基本頻率或基底頻率)時，不允許恒磁通調(diào)速，也就是說不允許使用恒V/f方式。

2、當(dāng)電源頻率f1調(diào)至較小時，電機(jī)低速運(yùn)行，感生電勢E1也較小，電機(jī)定子繞組壓降(R1+jX1)相對E1較大，不可以忽略，于是再保持U1/f1恒定，已不能使主磁通Φ恒定。

? 保持磁通恒定在實(shí)際中的意義

從電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式T=KTΦI2cosφ2(KT為電機(jī)結(jié)構(gòu)系數(shù)；Φ為主磁通；I2

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?E1?TR2f2???K???f2??Rf?2?(2?L)2 f12?1?22?22(4)轉(zhuǎn)差頻率控制

T?KT(E14.44K2f2N2R2R2f22??)22?K?Ef?112224.44K1f1N1R2?(2?f2L?2)?R2f2??(2?f2L?2)由上式，在進(jìn)行E1/f1控制的基礎(chǔ)上，對電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路的頻率f2進(jìn)行控制，達(dá)到控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的目的，而f2又與轉(zhuǎn)差成正比，因此又叫轉(zhuǎn)差頻率，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的含義及出發(fā)點(diǎn)。

(5)矢量控制方式

? 矢量控制方式的基本思想是認(rèn)為異步電動機(jī)和直流電動機(jī)具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理，即電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩為磁場和與其相垂直的電流矢量的乘積。? 異步電動機(jī)空載時，定子勵磁電流很小，如果給異步電動機(jī)施加負(fù)載，則其定子勵磁電流將會增加，而且負(fù)載所需轉(zhuǎn)矩越大，勵磁電流就越大。這是因?yàn)殡姍C(jī)空載時勵磁電流主要用于產(chǎn)生磁通，有載時勵磁電流既要維持主磁通基本恒定，同時又要提供產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩所需的能量。

? 將定子電流分解為產(chǎn)生磁場的電流分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量之和。通過控制電動機(jī)定子電流的大小和相位，也就是定子電流相量，就可以分別對電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。? 矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度檢測器矢量控制方式。

§12.2 通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)和主要功能

? 變頻器分為交—交型和交—直—交型兩種形式。

? 交—交型變頻器可以將工頻交流電直接變換成頻率、電壓均可調(diào)節(jié)的交流電，又稱直接式變頻方式。

? 交—直—交變頻器則是先把工頻交流電通過整流器變成直流電，然后再經(jīng)過逆變電路把直流電變換成頻率、電壓均可調(diào)節(jié)的交流電，又稱為間接式

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控制回路端子(遠(yuǎn)程控制端子)的接線方式

§12.4 VF0變頻器變頻控制示例

? 示例1 初次使用的變頻器，其功能設(shè)置均為初始出廠設(shè)置，使用操作板控制實(shí)現(xiàn)：正轉(zhuǎn)運(yùn)行，25Hz輸出頻率；一段時間后，再變?yōu)榉崔D(zhuǎn)運(yùn)行，輸出頻率為50Hz。

? 示例2 變頻器“選擇運(yùn)行指令”功能代碼P08的參數(shù)設(shè)置為“1”，其他功能代碼保持出廠設(shè)置，頻率設(shè)定旋鈕已處于“MAX”位置。由操作板控制：反轉(zhuǎn)運(yùn)行，25Hz輸出頻率；一段時間后變?yōu)檎D(zhuǎn)運(yùn)行，輸出頻率25Hz。 ? 示例3 采用數(shù)字式設(shè)定方式設(shè)定輸出頻率，代碼P09=1，用操作板進(jìn)行運(yùn)行/停止控制，旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定模式代碼P08=0時，控制變頻系統(tǒng)先按50Hz正轉(zhuǎn)起動運(yùn)行，一段時間之后不停機(jī)直接變?yōu)?0Hz反轉(zhuǎn)運(yùn)行。 ? 示例4 利用操作板在“功能設(shè)定模式”下改變功能代碼的參數(shù)，將變頻器最大輸出頻率設(shè)定為60Hz。

? 示例5 將VF0變頻器與可編程序控制器結(jié)合，用來模擬一個平面運(yùn)動小車變頻調(diào)速的基本控制過程。

第五篇：西門子MM430變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

西門子MM430變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

2009-10-15

來源：工控商務(wù)網(wǎng)

瀏覽：88 摘要：本文主要介紹西門子公司MICROMASTER430變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的原理、組成及調(diào)試方法。

一：引言

城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高層建筑的不斷增長，城市供水的公用管網(wǎng)的壓力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的要求，對供水的二次加壓已被廣泛采用。其中變頻恒壓供水由于自動化程度高，維護(hù)方便、具有節(jié)能功能，成為主要的二次加壓方式。按供水的特性，變頻恒壓供水主要有分為：恒壓變流量和變壓變流量兩大類，在本文的中采用恒壓變流量的供水方式。

二：系統(tǒng)組成及工作原理

系統(tǒng)為賓館的供水系統(tǒng)，分為冷水、熱水兩大供水系統(tǒng)，系統(tǒng)單線如圖1

Q1控制的變頻器為冷水供水系統(tǒng)，Q2控制的變頻器為熱水供水系統(tǒng)，系統(tǒng)為1拖1的恒壓供水，兩臺電機(jī)為互備，可選擇使用1#泵或2#泵運(yùn)行，KM3、KM8為手動工頻運(yùn)行選擇，作為變頻的維修系統(tǒng)備用，KM2，KM3、KM7，KM8為機(jī)械互鎖的接觸器，保證選擇變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行的正確切換。

變頻恒壓供水的基本原理:以壓力傳感器和變頻器組成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)管網(wǎng)的壓力來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)高峰用戶的水壓恒定，和低峰時的變頻的休眠功能，得到恒壓供水和節(jié)能的目的。

系統(tǒng)的硬件組成如下：

熱水系統(tǒng)：電機(jī)參數(shù)： Pe=15kw Ue=380v Ie=26.8A Ne=1490rpm 變頻器型號： 6SE64430-2AD31-8DA0 Pe=18.5kw Ie=38A 壓力傳感器： GYG2000 反饋信號4-20mA 供電+24V 量程0-0.5Mpa 冷水系統(tǒng)：電機(jī)參數(shù)： Pe=22kw Ue=380v Ie=39.4A Ne=2940rpm 變頻器型號： 6SE64430-2AD33-7EA0 Pe=30.5kw Ie=62A 壓力傳感器： GYG2000 反饋信號4-20mA 供電+24V 量程0-0.5MPa 三：PID閉環(huán)控制功能的實(shí)現(xiàn)及調(diào)試方法

西門子MICROMASTER430變頻器的內(nèi)置PID功能，利用裝在水泵附近的主出水管上的壓力傳感器，感受到的壓力轉(zhuǎn)化為4-20mA電信號作為反饋信號。根據(jù)賓館的層高設(shè)定壓力值作為給定值，變頻器內(nèi)置調(diào)節(jié)器作為壓力調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將來自壓力傳感器的壓力反饋信號與出口壓力給定值比較運(yùn)算，其結(jié)果作為頻率指令輸送給變頻器，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速使出口壓保持一定。即當(dāng)用水量增加，水壓降低時，調(diào)節(jié)器使變頻器輸出頻率增加，電機(jī)拖動水泵加速，水壓增大；反之，當(dāng)用水量減少，水壓上升，調(diào)節(jié)器使變頻器輸出頻率減少，電機(jī)拖動水泵減速，水壓減小。

由于壓力傳感器是兩線傳感器在接線必須采用正確的接線方式，將變頻器的+24V控制電源連接到傳感器的+端，傳感器的-連接到PID的+輸入，同時還必須將PID的-端連接到變頻器控制電源的0V端。具體接線圖如圖2

圖2中把傳感器送回的電流信號送入到變頻器的模擬量輸入2作為反饋值，根據(jù)賓館的層高設(shè)定的壓力值為0.35MPa,對應(yīng)輸出頻率為35Hz，對應(yīng)反饋電流15.2mA.PID閉環(huán)控制功能的具體參數(shù)設(shè)置如圖3

參數(shù)的設(shè)定方法：PID主設(shè)定值P2253可選擇的源有以下幾種，模擬輸入、固定PID設(shè)定值、已激活的PID設(shè)定值，在本系統(tǒng)中采用固定給定值。PID反饋值P2264可選擇的源為模擬輸入1或模擬輸入2在系統(tǒng)中采用模擬輸入2，系統(tǒng)的PID參數(shù)設(shè)定如下： P0701=99 P2200=722.0 P2016=1 P2201=70% P2253=2224 設(shè)定主給定值固定值為35Hz。

P2264=755.1設(shè)定反饋值為模擬量輸入2。

上述參數(shù)設(shè)定好以后，設(shè)定P2200=1，使能PID功能，設(shè)定P2250=1進(jìn)行PID自整定，整定完成后，采用了整定后的積分和比例參數(shù)基本滿足了系統(tǒng)的工藝要求。

PID調(diào)試的注意事項(xiàng)：使能PID功能后系統(tǒng)的加減速時間為P2257、P2258的設(shè)定值，而不是原來的P1120、P1121。使能PID功能后 PID的限幅值的上升、下降時間P22936必須根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)定,否則變頻器將報(bào)故障F0002。為提高系統(tǒng)的抗干擾能力,要求根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況,對反饋值進(jìn)行濾波環(huán)節(jié)處理，在本系統(tǒng)中因?yàn)橹鹘o定設(shè)定值采用固定給定，所以對主給定設(shè)定值不必進(jìn)行濾波環(huán)節(jié)處理。

四：節(jié)能功能的實(shí)現(xiàn)

在PID控制過程中，當(dāng)反饋信號大于主設(shè)定頻率時，系統(tǒng)偏差（ΔP）為負(fù)，此時電動機(jī)的頻率逐漸降低，但仍在不停運(yùn)轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)偏差不斷調(diào)節(jié)的同時，系統(tǒng)不斷消耗電能。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能，西門子對MM430變頻器設(shè)計(jì)了節(jié)能控制功能。出發(fā)點(diǎn)如下：當(dāng)電機(jī)的頻率降低到某一比較頻率（P2390）時，激活節(jié)能定時器（P2391），當(dāng)定時時間到期時，按斜坡下降時間停車，即輸出功率為零，在無輸出的情況下，系統(tǒng)偏差會迅速從負(fù)到正變化，當(dāng)偏差超過某一設(shè)定值（P2392）時，再起動電機(jī)，當(dāng)電機(jī)頻率按斜坡上升時間升到某一值時（此值稍大于P2390設(shè)定頻率），投入PID，使系統(tǒng)恢復(fù)正?？刂啤?/p>

參數(shù)的設(shè)定方法： P2390要低于PID主設(shè)定值所對應(yīng)頻率一定幅度，以保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常的PID控制，如果P2390太小，節(jié)能又不易投入，在本系統(tǒng)中設(shè)定2390=20Hz，P2391定時器時間的設(shè)定要依據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，如果系統(tǒng)響應(yīng)時間快，則P2391應(yīng)設(shè)定較小的值。在本系統(tǒng)中，P2391= 900秒，P2292=0.5。設(shè)定參數(shù)的注意事項(xiàng)：系統(tǒng)的節(jié)能功能投入后，PID功能則解除，所以系統(tǒng)的加減速時間P1120、P1121必須根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，最高、最低頻率必須設(shè)定。

五：結(jié)束語

系統(tǒng)調(diào)試完畢后已投入運(yùn)行，從運(yùn)行效果看，系統(tǒng)的運(yùn)行水壓穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，得到了設(shè)計(jì)要求，節(jié)能效果比較明顯。

MM430能夠?qū)崿F(xiàn)壓力,流量等的PID閉環(huán).PID閉環(huán)的三個要素: 1.給定 2.反饋 3.PID控制器 正確設(shè)置與這三個要素的相關(guān)參數(shù)就可實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán).相關(guān)參數(shù)如下: 1.P2200 PID 控制器使能 2.P2253 PID 給定值 3.P2264 PID 反饋值 4.P2280 PID 比例增益系數(shù) 5.P2285 PID 積分時間

PID 比例增益系數(shù)和PID 積分時間應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整,不同的應(yīng) 用,P2800.P2285 所設(shè)置的數(shù)值都不一樣.實(shí)際應(yīng)用中PID 給定值和PID 反饋值可由多種通道輸入,以下例子給予說明.例子1: 模擬輸入1 為PID 給定 模擬輸入2 為PID 反饋 調(diào)試步驟如下: 1.參照手冊3-12,3-13 頁進(jìn)行快速調(diào)試: 2.P2200 = 1 PID 調(diào)節(jié)器使能

3.P2253 = 755:0 模擬輸入1 為PID 給定 4.P2264 = 755:1 模擬輸入2 為PID 反饋 5.P2280 = 8 PID 比例增益系數(shù)(僅供參考)P2285 = 80 PID 積分時間(僅供參考)

變頻器在工業(yè)鍋爐給水系統(tǒng)上的應(yīng)用(1)

收藏本文章 引言工業(yè)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。在此，我們暫不考慮系統(tǒng)間的耦合，只是對蒸汽鍋爐的給水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。某企業(yè)有2臺20t燃煤蒸汽鍋爐，如圖1所示。這2臺鍋爐通過1個給水母管分別給各自汽包供水，用汽量小的季節(jié)，2臺鍋爐只運(yùn)行1臺，當(dāng)用汽量較大時，則必須2臺鍋爐同時運(yùn)行。由于給水泵額定功率為37kw，一般情況下，1臺鍋爐運(yùn)行時，只開1臺給水泵裕量仍較大，而2臺鍋爐同時運(yùn)行且用汽量較大時，只開1臺給水泵無法滿足需要，而開2臺給水泵后，相對單臺鍋爐運(yùn)行時，裕量更大。由于2臺鍋爐分別由2套dcs系統(tǒng)控制各自的電動閥門調(diào)節(jié)各自汽包的給水量，運(yùn)行中，閥門開度較小造成給水母管壓力較大，不僅浪費(fèi)了大量的電能，較高的水壓還對管道、水泵葉輪和閥門造成損害 變頻改造方案基于系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀，本著既能節(jié)能降耗，又能控制簡便、安全且投資較少的原則，我們設(shè)計(jì)了1套1臺變頻器拖動3臺電機(jī)的方案。具體如圖2所示。

圖1 給水原理圖

在本方案中，充分利用了鍋爐層有的dcs控制系統(tǒng)，同時增加了變頻器、可編程序控制器(plc)和控制信號轉(zhuǎn)換裝置。(1)硬件控制系統(tǒng)a)西門子mm430變頻器mm430變頻器是西門子公司最新研制生產(chǎn)的一種適用于各種變速驅(qū)動應(yīng)用場合的高性能變頻器(調(diào)試簡單、配置靈活)，它具有最新的igbt技術(shù)和高質(zhì)量控制系統(tǒng)，完善的保護(hù)功能和較強(qiáng)的過載能力以及較寬的工作環(huán)境溫度，安裝接線方便，兩路可編程的隔離數(shù)字輸入、輸出接口以及模擬輸入、輸出接口等優(yōu)點(diǎn)，使其配置靈活多樣，控制簡單方便，易于操作維護(hù)。

圖2 控制原理圖

b)西門子s7-200型plc西門子s7-200型plc可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，可直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場而穩(wěn)定可靠的工作。適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。(2)當(dāng)1臺鍋爐運(yùn)行時由于只開1臺給水泵，就足夠鍋爐汽包所需用水量，故此時，系統(tǒng)只對運(yùn)行鍋爐的汽包水位進(jìn)行恒液位控制即可。將切換開關(guān)置于相應(yīng)位置，通過鍋爐原有dcs控制系統(tǒng)中的手動操作器將控制該鍋爐汽包進(jìn)水量的電動閥完全打開后，再通過控制信號轉(zhuǎn)換裝置切斷該控制信號，使原有控制回路斷開，電動閥保持全開狀態(tài)，同時，將該鍋爐汽包液位信號切入plc，讓plc將該鍋爐汽包液位信號進(jìn)行pid運(yùn)算處理后，再由控制信號轉(zhuǎn)換裝置，將plc輸出的4~20ma模擬信號傳遞給變頻器，從而控制變頻器的輸出轉(zhuǎn)速。在本控制過程中，關(guān)鍵的問題是過程參數(shù)pid(p:比例系數(shù)i:積分系數(shù)、d:微分系數(shù))的整定。由于工業(yè)鍋爐運(yùn)行過程中，用汽量的多小和蒸汽壓力的大小，決定了給水流量的大小和給水壓力的大小。為了保證系統(tǒng)的相對穩(wěn)定運(yùn)行，不出現(xiàn)大的波動，對生產(chǎn)造成影響，在調(diào)試過程中，應(yīng)多次反復(fù)調(diào)整pid參數(shù)，直至出現(xiàn)最佳控制過程。(3)當(dāng)兩臺鍋爐同進(jìn)運(yùn)行時由于2臺鍋爐分別由兩套dcs系統(tǒng)控制，在運(yùn)行過程，雖然蒸汽并網(wǎng)后壓力相同，但由于燃燒過程中存在不確定性，兩臺鍋爐汽包各自的液位就必然存在差異。因此，單臺鍋爐運(yùn)行中所用的恒液位控制方案在此就不再適合。通過給水原理圖(圖1)我們不難發(fā)現(xiàn)，要對2臺鍋爐汽包的液位分別控制，最理想的方案是將1個給水母管向2臺鍋爐給水的現(xiàn)狀徹底改變，將給水系統(tǒng)分開，使每個鍋爐都有自己獨(dú)立的給水系統(tǒng)，再在此基礎(chǔ)上加裝變頻控制，由1臺變頻器單獨(dú)控制1臺鍋爐的給水。但此方案不僅改動較大，投資較高，且要停產(chǎn)改造，顯然是行不通的。為了能在不改變原有系統(tǒng)現(xiàn)狀的前提下，更好的利用變頻裝置，節(jié)能降耗，減小系統(tǒng)運(yùn)行，維護(hù)費(fèi)用，提高原有系統(tǒng)的自動化程度，我們針對該企業(yè)2臺鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套專用于2臺(或2臺以上)鍋爐同時運(yùn)行時的控制方案，即:蒸汽壓力和母管給水壓力的恒壓差控制方案。

當(dāng)2臺鍋爐同時運(yùn)行時，由于外供蒸汽并管，故蒸汽壓力相同，又由于2鍋爐由同一母管給水，故給水壓力也相同。但由于蒸汽用量的變化不定和鍋爐燃燒情況的不同，蒸汽壓力是時刻變化的。這樣，為了能保證給鍋爐汽包供上水，就必須要求給水的壓力始終高于蒸汽壓力，由圖2我們看到，由plc采集蒸汽壓力和母管給水壓力，通過處理、比較后，得到二者的差值，再將此差值通過pid運(yùn)算處理，輸出4~20ma的模擬信號給控制信號轉(zhuǎn)換裝置。再由該裝置將信號傳輸給變頻器，從而控制變頻器的運(yùn)行速度。這樣雖然可以保證給水母管壓力始終高于鍋爐蒸汽壓力(壓力差的大小可以通過plc在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié))，但鍋爐各自汽包的液位卻無法再通過調(diào)節(jié)變頻器的轉(zhuǎn)速去控制。在此，我們充分利用了原有給水控制裝置，即汽包各自的進(jìn)水電動閥門。仍由鍋爐原有dcs控制系統(tǒng)采集各自汽包的液位，蒸汽壓力，給水壓力和給水流量等信號，去相應(yīng)的調(diào)整進(jìn)水電動閥的開度，從而控制各汽泡液位和進(jìn)水流量。此方案由于存在閥門的調(diào)節(jié)，所以理論上不能最大限度的節(jié)能降耗，但實(shí)際應(yīng)用中，由于減小了給水母管與蒸汽壓力之間的壓力差，使電動閥門的開度由原來的平均10%左右開大到75%左右，系統(tǒng)回水閥門關(guān)閉，仍大大節(jié)約了能源。且本方案充分考慮了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，一旦變頻器故障，系統(tǒng)可立即自動由變頻運(yùn)行狀態(tài)切換至原有工頻運(yùn)行狀態(tài)，完全恢復(fù)改造前的運(yùn)行狀態(tài)，保證鍋爐正常運(yùn)行。變頻故障解除后，仍可方便的手動切換為變頻狀態(tài)，使變頻器方便的投入運(yùn)行，且不影響鍋爐的運(yùn)行。plcplc是本系統(tǒng)的核心控制器件，它不僅辨識、處理各種運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行系統(tǒng)間的邏輯運(yùn)算和聯(lián)鎖保護(hù)，還對輸入的多個模擬信號進(jìn)行處理、運(yùn)算后，輸出標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號控制變頻器的運(yùn)行速度。主程序結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其中，對液位信號進(jìn)行pid運(yùn)算的子程序，原理圖和程序框圖如圖

3、圖4所示。

圖3 pid原理圖 注意事項(xiàng)(1)由于變頻器產(chǎn)生高次諧波，會對通訊產(chǎn)生干擾，同時由于plc采集模擬信號，要進(jìn)行a/d和d/a轉(zhuǎn)換處理，在此過程中，容易受到變頻器高次諧波的影響而失真。因此，必須將變頻器零地分接且加裝液波裝置，對plc用隔離變壓器供電，最好將plc安裝于距離變頻器較遠(yuǎn)的位置