技師教案變頻器56 Microsoft Word 文檔(共56頁)

1、將電動機(jī)與負(fù)載(fzi)連接進(jìn)行試驗(yàn)。1. 啟動(qdng)試驗(yàn)（1）使工作頻率從0Hz開始慢慢提升，觀察系統(tǒng)啟動情況。同時觀察機(jī)械(jxi)的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。記錄系統(tǒng)是在哪個頻率時開始起動的，電動機(jī)轉(zhuǎn)速是否隨頻率上升而升速。若在頻率較低情況下，電動機(jī)不能隨頻率的上升而旋轉(zhuǎn)起來，這說明系統(tǒng)起動困難，應(yīng)考慮設(shè)置轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。（2）將顯示內(nèi)容切換到電流顯示，再將給定頻率升至最大值。使電動機(jī)按設(shè)定的升速時間上升至最高轉(zhuǎn)速。在此期間，觀察電流變化，如果在升速過程中變頻器出現(xiàn)過流保護(hù)動作而跳閘，這時應(yīng)該適當(dāng)增大升速時間。（3）觀察系統(tǒng)起動升速過程是否平穩(wěn)，是否有振蕩。對于大慣性負(fù)載,按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率

2、升速或降速時,有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠,造成電動機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào),應(yīng)考慮低速時設(shè)置暫停升速功能。（4）對于風(fēng)機(jī)負(fù)載，應(yīng)該觀察停機(jī)后風(fēng)葉是否因自然風(fēng)而反轉(zhuǎn)。如有反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，應(yīng)該設(shè)置起動前的直流制動功能。2. 停車試驗(yàn)（1）將工作頻率調(diào)至最高工作頻率，按下停機(jī)按鈕，觀察系統(tǒng)是否出現(xiàn)過電流或過電壓而跳閘現(xiàn)象，如發(fā)生此類現(xiàn)象，則應(yīng)延長減速時間。（2）當(dāng)頻率降至0Hz時觀察電動機(jī)是否有“爬行”現(xiàn)象，如發(fā)生這種現(xiàn)象，應(yīng)該考慮直流制動。3. 帶載能力試驗(yàn)（1）在負(fù)載所要求的最低轉(zhuǎn)速時，帶額定負(fù)載，且長時間運(yùn)行。觀察電動機(jī)的發(fā)熱情況，如發(fā)熱嚴(yán)重，應(yīng)該考慮電動機(jī)散熱問題。（2）在負(fù)載所要求的最高轉(zhuǎn)速時，

3、變頻器工作頻率超過額定頻率，觀察電動機(jī)是否能帶動這個轉(zhuǎn)速下的額定負(fù)載。 5.11 變頻調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)(wih)與維修變頻器是以電子元件為中心構(gòu)成的靜止電器設(shè)備。為了保證安全正常生產(chǎn)，必須經(jīng)常地對變頻器及系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)(wih)檢查。5.11.1 系統(tǒng)(xtng)的維護(hù)和檢查1. 日常檢查（1）運(yùn)行中檢查是否出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象；（2）電動機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常；（3）安裝環(huán)境是否發(fā)生改變；（4）冷卻系統(tǒng)是否工作正常；（5）系統(tǒng)是否有異常聲音，異常振動；（6）是否出現(xiàn)電動機(jī)過熱以及導(dǎo)線變色；（7）運(yùn)行過程中經(jīng)常測量變頻器輸入輸出電壓。2. 定期檢查（1）凡是不停機(jī)情況下不能檢查的位置，要做定期檢查；（2）導(dǎo)體和

4、絕緣體是否發(fā)生腐蝕損壞；（3）測量絕緣電阻；（4）冷卻風(fēng)機(jī)及變頻器外圍設(shè)備的檢查與更換等。5.11.2 變頻器常見故障1. 過電流（1）重新啟動時，若只要升速即刻跳閘，表明過電流十分嚴(yán)重。大多原因是負(fù)載短路、機(jī)械部位有卡住現(xiàn)象、逆變模塊損壞和電動機(jī)轉(zhuǎn)矩過小等現(xiàn)象引起的。（2）通電即跳閘，這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位，主要原因可能是模塊損壞、驅(qū)動電路損壞、電流檢測電路損壞。（3）重新啟動時并不立即跳閘而是在加速時跳閘，主要原因可能是加速時間設(shè)置太短、電流上限設(shè)置太小或轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(U/f)設(shè)定過大。2. 過電壓過電壓報警(bo jng)一般是出現(xiàn)在停機(jī)的時候，其主要原因可能(knng)是減速時間太短或制動電

5、阻及制動單元(dnyun)有問題。3. 欠電壓欠電壓也是我們在使用中經(jīng)常遇到的問題。主要是因?yàn)橹骰芈冯妷禾?。其主要原因可能是整流橋某一路損壞或晶閘管三路中有某一路工作不正常都有可能導(dǎo)致欠壓故障出現(xiàn)。其次，主回路接觸器損壞，導(dǎo)致直流母線電壓損耗在充電電阻上，也有可能導(dǎo)致欠壓。另外，電壓檢測電路發(fā)生故障也可能出現(xiàn)欠電壓問題。4. 過熱變頻器過熱是一種常見故障，主要原因可能是周圍環(huán)境溫度過高、風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)、溫度傳感器性能不良或電動機(jī)過熱等。5. 輸出電壓不平衡輸出電壓不平衡一般表現(xiàn)為電動機(jī)抖動，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。其主要原因可能是模塊損壞、驅(qū)動電路損壞或電抗器損壞等。6. 過載過載也是變頻器出現(xiàn)比較頻繁的故障之

6、一。對于過載現(xiàn)象，我們首先應(yīng)分析判斷電動機(jī)過載還是變頻器自身過載。通常情況下，電動機(jī)由于過載能力較強(qiáng),只要變頻器參數(shù)表中的電動機(jī)參數(shù)設(shè)置得當(dāng),一般不會出現(xiàn)電動機(jī)過載.然而變頻器本身由于過載能力較差則容易出現(xiàn)過載報警.此時應(yīng)檢查變頻器輸出電壓。7. 接地故障接地故障也是常見故障。如果電動機(jī)接地良好，最可能發(fā)生故障的部分就是霍爾傳感器?；魻杺鞲衅饔捎谑軠囟?、濕度等環(huán)境因素影響，工作點(diǎn)很容易發(fā)生漂移，導(dǎo)致報警。8. 限流運(yùn)行在平時運(yùn)行中，可能會遇到變頻器提示電流極限。對于一般的變頻器在限流報警出現(xiàn)時不能正常工作，首先電壓(頻率)自行下降，直到電流下降到允許的范圍，一旦電流低于允許值，電壓(頻率)會再

7、次上升，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。變頻器采用內(nèi)部斜率控制，在不超過預(yù)定限流值的情況下尋找工作點(diǎn)，并控制電機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)行在工作點(diǎn)上，同時將報警信號反饋用戶，依據(jù)報警信息再去檢查負(fù)載和電動機(jī)是否有問題。本章(bn zhn)實(shí)訓(xùn)項目實(shí)訓(xùn)目標(biāo)(mbio)：1. 學(xué)會(xuhu)正確選擇電纜線徑及電纜長度；2. 掌握變頻器主電路接線方法和操作技能。3. 學(xué)會正確選擇控制線的種類、線徑和長度；4. 掌握變頻器控制電路接線方法和操作技能。實(shí)訓(xùn)設(shè)備：三菱FR-A540變頻器一臺（0.4KW、0.75KW、2.2K可根據(jù)實(shí)際情況任選），電工工具一套、500V兆歐表一臺、 數(shù)字或指針式萬用表一塊、根據(jù)變頻器的容量選擇三

8、相異步電動機(jī)一臺、根據(jù)圖5-18所示電路選擇變頻器相關(guān)控制電器。項目描述：1. 主電路描述由于主電路為功率電路，連線不正確不僅損壞變頻器，而且會危及人身安全或造成設(shè)備事故。因此，選擇變頻器電纜應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）電源與變頻器之間的電纜不宜過長，要求小于50m。變頻器與電機(jī)間的接線要考慮線路電壓降U，一般要求（2）線徑宜大不宜小2. 控制電路描述如圖5-18所示，控制電路接線包括模擬量接線和開關(guān)量接線。模擬量控制線主要包括輸入側(cè)的給定信號線和反饋信號線。輸出側(cè)的頻率信號線和電流信號線。由于模擬量信號抗干擾能力較差，所以必須使用屏蔽線或雙絞線。變頻器的起動、點(diǎn)動、多檔轉(zhuǎn)速控制等控制線，都屬于開關(guān)

9、量控制線。實(shí)訓(xùn)項目1. 主電路(dinl)接線主電路(dinl)接線，方法(fngf)參考圖5-23進(jìn)行。1. 將變頻器輸出端子U、V、W與電動機(jī)連接。其工藝要求要根據(jù)變頻器及電動機(jī)容量正確選擇壓接端子，進(jìn)行可靠連接；2. 變頻器及電動機(jī)接地；3. 在空氣開關(guān)分?jǐn)酄顟B(tài)下，將變頻器輸入端子R、S、T連接至空氣開關(guān)下口。根據(jù)變頻器使用技術(shù)條件要求，接到電動機(jī)的電纜應(yīng)采用屏蔽電纜或鎧裝電纜。主電路接線應(yīng)注意以下幾個問題：1. 不能用接觸器來控制變頻器的運(yùn)行與停止，應(yīng)使用控制面板上的操作鍵盤或外部接線端子上的控制信號；2. 變頻器輸出端絕對不能接電力電容器或其它吸收電器；3. 在調(diào)試過程中，如果電動機(jī)

10、旋轉(zhuǎn)方向與工藝要求不一致時，調(diào)換變頻器的輸出相序，不要用調(diào)換控制端子“STF”“STR”的控制信號來改變電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向；4. 變頻器的輸出與輸入端子絕對不允許接錯，否則會使變頻器逆變(n bin)管燒毀。實(shí)訓(xùn)項目(xingm)2. 控制電路接線控制電路的接線(ji xin)按圖5-18所示控制電路接線。1. 屏蔽層靠近變頻器的一側(cè)，應(yīng)接控制電路公共端，而不要接變頻器接地端，屏蔽層的另端應(yīng)懸空。2. 模擬量控制線的接線原則也適用于開關(guān)量控制線的連接。但開關(guān)量的抗干擾能力強(qiáng)，因此在近距離可不使用屏蔽線。同一信號線必須絞在一起。實(shí)訓(xùn)項目3. 通電試車通電試車1. 接線完成后，要對照圖紙再仔細(xì)檢查接線

11、是否有誤；2. 經(jīng)指導(dǎo)教師檢查同意后方可通電試車。3. 在試車過程中，要認(rèn)真觀察和體會產(chǎn)電路與控制電路的作用。第6 章 變頻器調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用學(xué)習(xí)目的與要求：1. 熟悉和了解變頻器在生產(chǎn)中的應(yīng)用2. 能夠閱讀和分析變頻器各種應(yīng)用電路3. 應(yīng)用所學(xué)知識能夠設(shè)計簡單的變頻器調(diào)速控制電路6.1 變頻技術(shù)應(yīng)用(yngyng)綜述 變頻技術(shù)的應(yīng)用分為兩類，一類用于交流調(diào)速系統(tǒng)，一類用于為其它設(shè)備提供靜止電源。變頻器最典型的用途是各種生產(chǎn)機(jī)械電力拖動系統(tǒng)的節(jié)能和提高產(chǎn)品質(zhì)量。隨著電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動控制理論的不斷(bdun)發(fā)展，電氣傳動技術(shù)日新月異。交流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)廣泛取代直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)

12、成為現(xiàn)實(shí)。交流電動機(jī)調(diào)速技術(shù)是節(jié)能，改善工藝流程以及提高產(chǎn)品質(zhì)量，推動技術(shù)進(jìn)步的必要手段之一。表6-1列出了由變頻器組成的電氣傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)，據(jù)有關(guān)資料表明：變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的節(jié)能效果是非常(fichng)明顯的，無論是用于節(jié)能還是提高產(chǎn)品質(zhì)量，其應(yīng)用潛力也非常巨大。表6-1 變頻器組成的電氣傳動系統(tǒng)特點(diǎn)變頻器的傳動特點(diǎn)用途效果采用標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)調(diào)速風(fēng)機(jī)、水泵、空調(diào)，一般機(jī)械也可以使用原有電動機(jī)調(diào)速連續(xù)調(diào)速機(jī)床、攪伴機(jī)、空壓機(jī)可選擇任意轉(zhuǎn)速起動電流小空壓機(jī)電源設(shè)備容量可減小最高轉(zhuǎn)速不受電源影響風(fēng)機(jī)，水泵，空調(diào)，一般機(jī)械最大工作能力不受電源頻率限制電動機(jī)高速化，小型化機(jī)床、化纖機(jī)械、帶式輸送機(jī)可以

13、得到用其它調(diào)速方式得不到的最高轉(zhuǎn)速防爆制藥、化工、礦山機(jī)械容易做到防爆低速時定轉(zhuǎn)矩輸出位置控制伺服系統(tǒng)電動機(jī)可堵轉(zhuǎn)可調(diào)節(jié)加減速的大小生產(chǎn)流水線、電梯防止加速度過大6.2 變頻器在風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用風(fēng)機(jī)是工礦企業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的機(jī)械，諸如鍋爐的燃燒系統(tǒng)，礦山通風(fēng)系統(tǒng)以及造紙烘干系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)控制是全速運(yùn)行，風(fēng)機(jī)提供固定的風(fēng)壓風(fēng)量。但生產(chǎn)工藝往往需要對風(fēng)壓和風(fēng)量以及溫度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。若全速運(yùn)行必然導(dǎo)致電能的大量浪費(fèi)。因此，采用變頻器實(shí)施對風(fēng)機(jī)的控制具有重要的節(jié)能意義。6.2.1 風(fēng)機(jī)負(fù)載的機(jī)械(jxi)特性1. 二次方律負(fù)載(fzi)風(fēng)機(jī)(fn j)是具有二次方律負(fù)載的機(jī)械特性，屬于這

14、類機(jī)械特性的風(fēng)機(jī)有離心式風(fēng)機(jī)、混流式風(fēng)機(jī)、軸流式風(fēng)機(jī)等。其中以離心式風(fēng)機(jī)最為典型，應(yīng)用也最為廣泛。風(fēng)機(jī)從零開始升速時，風(fēng)量的流速低，但也要考慮此時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩T0和功率P0。 隨著電動機(jī)的升速，風(fēng)壓風(fēng)量也隨之加大，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和功率也越來越大。因此，即使是在空載情況下也要考慮轉(zhuǎn)矩和功率的損失。2. 風(fēng)量調(diào)節(jié)方法（1）由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是恒定不變的，只能用調(diào)節(jié)風(fēng)門或擋板的開度來調(diào)節(jié)風(fēng)壓和風(fēng)量。這樣的調(diào)節(jié)，使得風(fēng)門和擋板損失和消耗了一部分功率。（2）如果風(fēng)門或擋板的開度不變，調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速，則風(fēng)量隨轉(zhuǎn)速而改變。（3）在所需風(fēng)量相同情況下，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法所消耗的功率要比調(diào)節(jié)風(fēng)門或擋板開度小得多，這就是變頻調(diào)

15、速節(jié)能原因所在。3. 風(fēng)機(jī)容量選擇風(fēng)機(jī)容量是根據(jù)生產(chǎn)工藝要求選擇的。如果對現(xiàn)有風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，風(fēng)機(jī)容量就不用再選擇了。4. 變頻器容量選擇風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中，如果穩(wěn)定在某一速度工作，其轉(zhuǎn)矩不會發(fā)生變化，只要轉(zhuǎn)速不超過額定值，就不會發(fā)生過載現(xiàn)象。通常情況下，變頻器技術(shù)說明書所給出的容量具有一定裕度和安全系數(shù)。因此，變頻器容量比所要驅(qū)動的電動機(jī)稍大即可。6.2.2 變頻器的設(shè)置1. 變頻器控制方式設(shè)置（1）操作模式設(shè)置為了操作(cozu)方便，可將變頻器的操作設(shè)置為“面板(min bn)與外部操作組合模式”或“外部操作(cozu)模式”。操作人員可以通過安裝在工作臺上的按鈕或電位器控制和調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的

16、轉(zhuǎn)速。（2）變頻器控制方式設(shè)置變頻器控制方式可根據(jù)風(fēng)機(jī)的負(fù)載特性進(jìn)行設(shè)置。如果風(fēng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下工作，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較低，不存在電動機(jī)帶不動負(fù)載問題。因此，采用V/F方式控制方式即可滿足工藝要求。而且從性能價格比角度考慮，也可以選擇比較廉價的風(fēng)機(jī)水泵專用變頻器。（3）U/f控制曲線的選擇風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性及有效轉(zhuǎn)矩曲線如圖6-1所示。圖中曲線0是風(fēng)機(jī)的二次方律負(fù)載特性曲線。曲線1是電動機(jī)在V/F控制方式下轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償為零時的有效轉(zhuǎn)矩曲線。當(dāng)轉(zhuǎn)速nX時，對應(yīng)負(fù)載曲線0的轉(zhuǎn)矩為TLX，對應(yīng)曲線1的電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩TMX。由此可見，在低頻運(yùn)行時，即使轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償為0，電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相比，也具有相當(dāng)大的余量

17、。也說明拖動系統(tǒng)仍有較大的節(jié)能余量。在選擇低減U/f曲線時，要考慮電動機(jī)的起動問題。圖中曲線0與電動機(jī)有效轉(zhuǎn)矩曲線3的交叉點(diǎn)S，是電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等的點(diǎn)，也就是系統(tǒng)的工作點(diǎn)。顯然，在S點(diǎn)以下是不能起動的，解決起動難的辦法是選擇低減U/f曲線2，適當(dāng)加大起動頻率。 在進(jìn)行變頻器參數(shù)設(shè)置時，要仔細(xì)閱讀變頻器操作手冊中U/f曲線的出廠設(shè)定值。通常變頻器出廠都把U/f曲線設(shè)置為具有一定補(bǔ)償量的狀態(tài)，以適應(yīng)低速時需要較大轉(zhuǎn)矩的負(fù)載。但風(fēng)機(jī)低速時轉(zhuǎn)矩很小，即便沒有補(bǔ)償，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也足以帶動負(fù)載。如果用戶不作U/f曲線的設(shè)置，而直接接上風(fēng)機(jī)使用，則節(jié)能效果就不明顯了，甚至?xí)霈F(xiàn)過流跳閘現(xiàn)象

18、。4. 變頻器參數(shù)設(shè)置（1）上限頻率如果風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩按平方規(guī)律增大很多，容易使電動機(jī)和變頻器處于過載狀態(tài)。因此(ync)，上限頻率不能超過電動機(jī)的額定頻率（2）下限(xixin)頻率風(fēng)機(jī)對下限頻率沒有(mi yu)要求，因風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速很低時，風(fēng)量較小，并無實(shí)際意義。一般下限頻率可設(shè)置大于20Hz。（3）升降速時間因?yàn)轱L(fēng)機(jī)屬于大慣性負(fù)載，升速時間過短容易產(chǎn)生過電流，而降速時間過短又會產(chǎn)生能量回饋。因此，降速時間可以適當(dāng)設(shè)置長些，具體時間可視風(fēng)機(jī)容量和工藝要求而定。一般情況，風(fēng)機(jī)容量越大其升降速時間越應(yīng)設(shè)置長些。（4）升降速方式風(fēng)機(jī)在低速時轉(zhuǎn)矩很小，隨著轉(zhuǎn)速不斷升高，轉(zhuǎn)矩也隨之越來

19、越大，反之，開始停機(jī)后，由于慣性作用，轉(zhuǎn)速下降緩慢。所以選擇S型B升速方式較為適宜。（5）回避頻率由于風(fēng)機(jī)存在固有頻率，在運(yùn)行中為防止發(fā)生機(jī)械共振，所以必須考慮設(shè)置回避頻率，跳躍出發(fā)生機(jī)械共振頻率區(qū)域。設(shè)置回避頻率可采用反復(fù)試驗(yàn)的方法，反復(fù)地觀察產(chǎn)生共振的頻率區(qū)域，然后進(jìn)行設(shè)置。（6）起動前的直流制動風(fēng)機(jī)在停機(jī)時，由于自然風(fēng)的作用，常常處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時也就是電動機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)，為使風(fēng)機(jī)從零速開始起動，須采用起動前的直流制動。 6.2.3 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)電路組成例如某學(xué)校鍋爐房引風(fēng)機(jī)，電動機(jī)容量為37kW，采用變頻調(diào)速。一般情況下，風(fēng)機(jī)采用正轉(zhuǎn)控制，電路比較簡單。風(fēng)速大小由操作工人調(diào)節(jié)。

20、控制柜和變頻器以及操作臺均安裝在電控室，進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)電氣原理如圖6-2所示。1. 主電路(dinl)電器選擇（1）變頻器選型選用(xunyng)三菱FR-A540-37K-CH型變頻器，額定容量為54kV.A，額定電流71A。（2）空氣(kngq)開關(guān)由式5-13可得 選用DZX10D-100型自動空氣開關(guān)。（3）接觸器的選擇根據(jù)式5-15，IN = 71A IKN=80A 選用CJ10系列交流接觸器，型號CJ10-80。2. 控制電路原理按鈕開關(guān)SB1、SB2用于控制接觸器KM，KM用來控制變頻器電源的通斷。按下SB2,KM線圈得電并自鎖，主觸頭閉合，接通變頻器電源。按鈕

21、開關(guān)SB3、SB4用于控制繼電器KA，KA用來控制變頻器的運(yùn)行與停止。按下SB4,KA線圈得電并自鎖，接通變頻器正轉(zhuǎn)起動(q dn)端子STF,風(fēng)機(jī)起動運(yùn)行。KM與KA之間具有連鎖關(guān)系，在KM未接通電源之前，KA不能得電。在KA未斷電時，KM也不能斷電。電位器RP用于變頻器的頻率(pnl)給定，用來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)變頻器發(fā)生異常故障時，其異常輸出端子B-C分?jǐn)啵袛嗫刂齐娐冯娫?，使系統(tǒng)迅速停機(jī)，同時A-C間接通(ji tn)，接通聲光報警電路，對變頻器起到了保護(hù)作用。6.2.4 節(jié)能效益分析對于風(fēng)機(jī)設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，可根據(jù)風(fēng)機(jī)在不同的控制方式下的風(fēng)量與負(fù)載關(guān)系以及現(xiàn)場運(yùn)行的負(fù)荷變化

22、等情況進(jìn)行計算。例：一臺工業(yè)鍋爐所使用的30kW引風(fēng)機(jī)，一天24小時連續(xù)運(yùn)行。采用變頻調(diào)器調(diào)速，在大風(fēng)量時，頻率按46Hz計算，每天有10小時，在小風(fēng)量時，頻率按20Hz計算，每天有14小時；用擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量時，在大風(fēng)量時，電動機(jī)功率消耗按額定功率的98%計算，每天同樣有10小時。在小風(fēng)量時電動機(jī)功率消耗按額定功率的70%計算，每天也有14小時。全年運(yùn)行時間以300天計算,則采用變頻調(diào)速后每年所節(jié)約電能是非常可觀的。 6.3 變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中應(yīng)用 城市供水系統(tǒng)是人們生活和工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的公共設(shè)施之一。水壓通常保證6層以下樓房用戶用水。而其余各層都需要“提升”水壓才能滿足用水的需求量。傳統(tǒng)

23、的提升方式是采用水塔、高水位水箱或氣壓罐等增壓設(shè)備。這種設(shè)備經(jīng)濟(jì)成本高、能量消耗大。如果采用變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)，無需增壓設(shè)備，節(jié)約電能，降低供水成本。恒壓供水系統(tǒng)基本控制思想是：采用變頻器對水泵電動機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，組成供水壓力的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是水泵總管道的出水壓力，系統(tǒng)的給定水壓力值與反饋的總管道出水壓力值相比較，將偏差值送CPU進(jìn)行運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令。調(diào)節(jié)水泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制水泵電動機(jī)投入運(yùn)行的臺數(shù)，實(shí)現(xiàn)總管道以穩(wěn)定壓力供水。6.3.1 供水系統(tǒng)主要參數(shù)某供水系統(tǒng)示意圖如圖6-3所示。水泵(shubng)將水池中的水抽出，并上揚(yáng)至一定高度(god)，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

24、和生活(shnghu)所需求供水壓力和水流量。1. 流量在單位時間內(nèi)流過管道某一橫截面的水量，稱為流量，用Q表示。單位：m3/s、m3/min或m3/h。2. 壓力水在管路中的壓強(qiáng)，俗稱為壓力。用p表示，單位：Mpa。3. 全揚(yáng)程單位質(zhì)量的水被水泵所上揚(yáng)的高度，稱為揚(yáng)程。如圖6-3所示。揚(yáng)程是說明水泵泵水能力的物理量，用HT表示，單位：m。將水上揚(yáng)到一定高度，是水由動能轉(zhuǎn)化成勢能的過程，在這個過程中包括克服管道阻力所做功，并且要使水保持一定的流速。那么，全揚(yáng)程就可定義為在忽略管道阻力，也不計流速的情況下，水泵將水上揚(yáng)的最大高度。4. 損失(snsh)揚(yáng)程與實(shí)際揚(yáng)程水在管道中流動(lidng)克

25、服管道阻力做功，必然有一定的揚(yáng)程損失, 這部分揚(yáng)程稱為損失揚(yáng)程。因此，水泵將水克服一切阻力后所上揚(yáng)的實(shí)際高度(god)，稱為實(shí)際揚(yáng)程。用HA表示。是全揚(yáng)程與損失揚(yáng)程相減的差值。5. 管阻在管道系統(tǒng)中，管路、截門等管件對水流的阻力，稱為管阻。 6.3.2 供水系統(tǒng)的特性1. 水泵的揚(yáng)程特性在管道閥門完全打開的條件下，全揚(yáng)程HT與流量Q之間的函數(shù)關(guān)系HT=f（Q），稱為水泵的揚(yáng)程特性。如圖6-4中所示的曲線“3”為水泵在額定轉(zhuǎn)速情況下的揚(yáng)程特性。曲線“4”為水泵在轉(zhuǎn)速較低的情況下的揚(yáng)程特性。圖中A、B、C、D四點(diǎn)為供水工作點(diǎn)。當(dāng)用戶用水需求量較小時，在曲線“3”A點(diǎn)，所對應(yīng)的流量QA較小。此時，所

26、對應(yīng)的全揚(yáng)程HTA較大。當(dāng)用戶用水需求量較大時，在曲線“3”B點(diǎn)，所對應(yīng)的流量QB較大。此時，所對應(yīng)的全揚(yáng)程HTB較小?？梢?，流量的變化反映了用戶水需求量的大小。因此，揚(yáng)程特性反映了用戶用水需求量對全揚(yáng)程的影響。2. 管道阻力特性在管道閥門開度一定的條件下，全揚(yáng)程HT與流量Q的函數(shù)關(guān)系HT= f（Q）,稱為管道阻力特性，簡稱管阻特性。如圖6-4所示中的曲線“1”和“2”。管阻特性的意義是，為了提供一定的供水流量（也就是用水需求量）所需全揚(yáng)程的大小。圖中，曲線“2”為閥門全開時的管阻特性，由C點(diǎn)對應(yīng)的流量QA與B點(diǎn)流量QB可以看出，供水流量較小時，所需的揚(yáng)程HTC也較小。在供水流量較大時，所需的

27、揚(yáng)程HTB也較大。6.3.3 供水系統(tǒng)流量的調(diào)節(jié)(tioji)方法在供水系統(tǒng)中，最根本的控制對象就是流量。因此，了解調(diào)節(jié)流量的方法(fngf)，對供水系統(tǒng)的節(jié)能有非常重要的意義。常用調(diào)節(jié)流量的方法有閥門調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)兩種。1. 管道(gundo)閥門調(diào)節(jié)在保持水泵轉(zhuǎn)速不變（額定轉(zhuǎn)速）的前提下，改變閥門開度調(diào)節(jié)供水流量的方法，稱為閥門控制法。閥門調(diào)節(jié)水流量的實(shí)質(zhì)是水泵本身供水能力保持不變，用調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)供水流量，也就是通過改變管路中阻力大小來改變供水能力（流量）。此時，管阻特性將隨著閥門的開度變化而改變，而揚(yáng)程特性則不變。如圖6-4中，減小閥門的開度，使供水流量由QB減小到QA，管怚特性將

28、由曲線“2”變化到曲線“1”，而揚(yáng)程特性則不變，仍為曲線“3”。供水工作點(diǎn)由B 移至 A 。此時，流量減小了。但揚(yáng)程由HTB增大到HTA。2. 水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 在保持閥門開度不變的前提下，改變水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)供水流量的方法，稱為轉(zhuǎn)速控制法。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)水流量的實(shí)質(zhì)是，在閥門開度最大且保持不變，通過改變水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)供水流量，也就是通過改變水泵揚(yáng)程改變供水能力流量，以適應(yīng)用戶用水需求量。此時，揚(yáng)程特性將隨著水泵轉(zhuǎn)速變化而改變，而管路特性則不變。如圖6-4中，降低水泵的轉(zhuǎn)速，使供水流量由QB減小到QA，揚(yáng)程特性將由曲線“3”變化到曲線“4”，而管阻特性則不變，仍為曲線“2”。供水工作點(diǎn)由B點(diǎn)移至C點(diǎn)。此時，流

29、量減小了。揚(yáng)程由HTB下降到HTC。將管道閥門調(diào)節(jié)與水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)兩種方法相比較，可知，采用調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的方法調(diào)節(jié)水的流量，降低了電動機(jī)使用功率，從而達(dá)到了節(jié)能目的。6.3.4 恒壓供水的控制目標(biāo)供水系統(tǒng)的控制目的就是為了滿足用戶對流量的要求。因此，流量是供水系統(tǒng)的基本控制對象。而流量的大小(dxio)又取決于水泵的揚(yáng)程，但揚(yáng)程是很難測量(cling)和控制的。在動態(tài)情況下，設(shè)管道(gundo)中水壓為p，供水能力為Qg，用水需求量為Qn，三者的平衡關(guān)系是：當(dāng)供水能力Qg大于用水需求量Qn， 則水壓上升p；當(dāng)供水能力Qg小于用水需求量Qn， 則水壓下降p；當(dāng)供水流量Qg等于用水需求量Qn， 則水

30、壓恒定p 。所謂供水能力就是水泵能夠提供的水流量，其大小取決于水泵的容量大小與管道的阻力情況。而用水流量則是用戶實(shí)際使用的需求量，其流量大小取決于用戶的用水量?？梢?，供水能力與用水流量之間的矛盾主要反應(yīng)在水壓力的變化上。因此，控制了水壓力也就相應(yīng)控制了流量。保持系統(tǒng)總管道出水壓力的恒定，也就保持了供水能力和用水流量的平衡狀態(tài)，這就是恒壓供水所要控制的目標(biāo)。6.3.5 恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)控制原理1. 恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成圖6-5所示為恒壓供水系統(tǒng)示意圖。由圖可見，變頻器有兩個控制信號：（1）目標(biāo)(mbio)信號XT目標(biāo)(mbio)信號XT是變頻器模擬(mn)給定端“2”得到的信號。該信號是

31、一個與壓力的控制目標(biāo)相對應(yīng)的值，通常用百分?jǐn)?shù)來表示。如用戶要求的供水壓力為0.3MPa，壓力變送器SP的量程為（01）MPa，則目標(biāo)值應(yīng)設(shè)置為30%。目標(biāo)信號可由鍵盤給定。而不必通過外接電位器給定。（2）反饋信號XF反饋信號XF由壓力變送器SP反饋到變頻器模擬輸入端子“4”的信號，該信號反映了實(shí)際壓力值的的大小。2. 壓力傳感器壓力傳感器用來檢測供水總管路的出水壓力，為系統(tǒng)提供反饋信號。壓力傳感器種類有多種。這里只介紹常用的兩種壓力傳感器。如圖6-6所示為壓力傳感器的接法。（1）壓力變送器SP如圖6-6(a)所示。它是將流體壓力變換成電壓或電流信號輸出的器件。所以，其輸出信號是隨壓力變化的電壓

32、或電流信號。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時，應(yīng)取420mA，電流信號。（2）遠(yuǎn)傳壓力表P如圖6-6(b)所示。遠(yuǎn)傳壓力表基本結(jié)構(gòu)是在壓力表的指針軸上附加一個能夠帶動電位器的滑動觸點(diǎn)裝置，實(shí)質(zhì)上就是一個電阻值隨壓力變化的電位器。3系統(tǒng)(xtng)工作原理(yunl)圖6-7所示為變頻器內(nèi)部(nib)PID控制框圖。由圖可見，給定信號XT和反饋信號XF兩者是相減的關(guān)系，其相減結(jié)果為偏差信號 。經(jīng)過PID調(diào)節(jié)處理后得到頻率給定信號XG，它決定了變頻器的輸出頻率fX。（1）用水需求量減小時的平衡過程當(dāng)用水需求量減小時，供水能力Qg大于用水需求量Qn，則水壓p上升，反饋信號也XF上升，偏差信號X 減小，變頻器輸出頻率fX

33、降低，使電動機(jī)及水泵轉(zhuǎn)速降低。供水能力Qg下降，直到水壓p回復(fù)到目標(biāo)值。供水能力Qg等于用水流量Qn，恢復(fù)供需平衡。（2）用水需求量增加時的平衡過程當(dāng)用水流量增加時，供水能力Qg小于用水需求量Qn ，則水壓p下降，反饋信號也XF下降，偏差信號X增大，變頻器輸出頻率fX上升，電動機(jī)及水泵轉(zhuǎn)速上升，供水能力增加，直到水壓上升到目標(biāo)值。供水能力Qg等于用水需求量Qn，恢復(fù)供需平衡。6.3.6 變頻器選型及功能(gngnng)設(shè)置1變頻器選型目前(mqin)，大多數(shù)制造廠商都專門生產(chǎn)了“風(fēng)機(jī)，水泵(shubng)專用變頻器”系列,功能設(shè)置與普通變頻器有一定區(qū)別。一般情況下，直接選用即可。但對于用在含有

34、大量泥沙場合的“泥漿”泵，應(yīng)該根據(jù)其對過載能力的要求選擇變頻器。2控制方式設(shè)置供水系統(tǒng)對供水量精度要求不是很高，故采用V/F控制方式已經(jīng)能夠滿足。大部分變頻器都給出兩條U/f低減線，如圖4-26中所示的01和02線。一般選用負(fù)補(bǔ)償程度較輕的U/f曲線01，不必采用矢量控制方式。供水系統(tǒng)根據(jù)供水壓力反饋信號構(gòu)成恒壓供水的閉環(huán)系統(tǒng)，采用PID控制調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)反應(yīng)快速運(yùn)行穩(wěn)定。3頻率功能設(shè)置（1）最高頻率由于水泵是二次方律負(fù)載，工作轉(zhuǎn)速不允許超過額定轉(zhuǎn)速。這是因?yàn)?，水泵如果超過額定轉(zhuǎn)速，會造成轉(zhuǎn)矩超過額定轉(zhuǎn)矩很多，導(dǎo)致電動機(jī)嚴(yán)重過載。因此，變頻器工作頻率不允許超過水泵電動機(jī)額定頻率，其最高頻率只能和

35、額定頻率相等。 （2）上限頻率一般情況下，上限頻率也可以等于額定頻率。但有時也可以設(shè)置略低一些。這是因?yàn)樽冾l器內(nèi)部具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能，同是在50Hz情況下，水泵在變頻運(yùn)行時的實(shí)際轉(zhuǎn)速超過工頻運(yùn)行時的額定轉(zhuǎn)速，也會造成轉(zhuǎn)矩超過額定轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)過載。而電動機(jī)和水泵的負(fù)載能力，則難以承受。因此，將上限頻率設(shè)置為49Hz為宜。 （3）下限頻率在供水過程中，轉(zhuǎn)速過低有時會導(dǎo)致水泵的揚(yáng)程過低，且低于實(shí)際揚(yáng)程會出現(xiàn)“空轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。一般情況下，下限頻率設(shè)置在3035Hz。在有些場合，依據(jù)具體情況，還可再略低一些。（4）起動頻率水泵在起動前，葉輪都浸在水中，起動時會存在(cnzi)一定阻力。在從0 Hz開始起動的

36、一段頻率內(nèi)，實(shí)質(zhì)上電動機(jī)是轉(zhuǎn)不起來的。因此，應(yīng)該適當(dāng)設(shè)置起動頻率，使其在起動瞬間有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械沖擊力。起動頻率一般設(shè)置510Hz。（5）升降(shngjing)速時間通常，水泵不是頻繁起動與制動的機(jī)械，升速時間與降速時間長短并不影響生產(chǎn)效率。因此，升速時間與降速時間可以設(shè)定(sh dn)稍長一些，要求電動機(jī)起動時的最大電流接近或略大于額定電流。降速時間與升速時間相等即可。4暫停運(yùn)行功能在生活用水系統(tǒng)中，夜間用水量往往很少。即使水泵在下限頻率運(yùn)行，供水壓力仍有可能超過目標(biāo)值。此時，可使水泵暫停運(yùn)行，也稱為“睡眠”功能。當(dāng)用水流量增大，供水壓力低于壓力下限值時，水泵結(jié)束暫停運(yùn)行，也稱為“喚醒”功能。

37、系統(tǒng)又重新進(jìn)入正常恒壓供水工作狀態(tài)。6.3.7 恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例分析傳統(tǒng)供水系統(tǒng)，電動機(jī)工作在額定功率，出水壓力和流量只能靠閥門控制。采用變頻器控制后，控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速即可達(dá)到調(diào)節(jié)壓力和流量的目的，徹底取消了水塔、高位水箱以及增壓氣罐等設(shè)備。消除了水質(zhì)二次污染，提高了供水質(zhì)量、節(jié)約能源、操作方便、自動化程度高。如果與計算機(jī)通訊還可以做到無人值守，節(jié)省了人員開支。其節(jié)能效率可20%40%。有關(guān)資料表明，對傳統(tǒng)供水系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造后。一年就可以收回技改所用的投資。1多臺水泵的切換為保證供水流量的需求，系統(tǒng)通常采用多臺水泵聯(lián)合供水。用一臺變頻器控制多臺水泵協(xié)調(diào)工作，這種方法稱為“1”控“X”，

38、X為水泵臺數(shù)。在不同季節(jié)和不同時間用水需求量變化也是很大的。為節(jié)約能源，本著多用多開，少用少開的原則，通常需要對電動機(jī)進(jìn)行切換控制。2主電路說明如圖6-8所示為1控3供水系(shux)統(tǒng)主電路(dinl)。圖中接觸器1KM2、 2KM2 、3KM2分別(fnbi)用于將各臺水泵電動機(jī)接至變頻器。接觸器1KM3、 2KM3 、3KM3分別用于將各臺水泵電動機(jī)接至工頻電源。系統(tǒng)采用PLC控制變頻器。變頻器的STF由PLC的Y0點(diǎn)控制，SD端子與PLC的COM點(diǎn)相連接。在PLC的COM點(diǎn)設(shè)置了復(fù)位按鈕，用于變頻器的復(fù)位RES操作。由信號處理器的U0點(diǎn)和COM點(diǎn)接變頻器的“2”和“5”端子用于變頻器頻

39、率給定。變頻器的異常輸出信號A端子接PLC的X2點(diǎn)，C 端子以與COM點(diǎn)相連接。采用一臺變頻器控制三臺水泵時，稱為“1“控”3“。首先由1號泵變頻運(yùn)行，當(dāng)用水需求量增大時，1號泵已經(jīng)達(dá)到50Hz的額定頻率，但水壓仍然不足。經(jīng)過短暫的延時后，將1號泵切換為工頻運(yùn)行。同時，將2號泵切換到變頻運(yùn)行，變頻器輸出頻率降至為0Hz，當(dāng)2號泵也達(dá)到50Hz的額定頻率時，水壓仍然不足，又將2號泵切換到工頻運(yùn)行，而將3號泵投入變頻運(yùn)行。反之，當(dāng)用水需求量減少時，各泵依次退出工頻運(yùn)行，而用一臺泵變頻運(yùn)行。這種方案所需設(shè)備成本較低，但每一次只有一臺水泵變頻運(yùn)行，故節(jié)能效果較差。近年來，由于變頻器在恒壓供水領(lǐng)域的廣泛

40、應(yīng)用，使變頻器制造廠商推出了內(nèi)置“1“控”X“的專用變頻器。現(xiàn)有的供水專用變頻器基本上是將普通變頻器與PLC組裝在一起具有“1“控”X“的切換功能，使控制系統(tǒng)簡化，提高了系統(tǒng)的可靠性。3系統(tǒng)(xtng)調(diào)節(jié)原理如圖6-9所示為某恒壓供水系統(tǒng)控制(kngzh)框圖。由壓力傳感器檢測(jin c)總管道的實(shí)際供水壓力p，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，作為反饋信號UF，與變頻器鍵盤給定的數(shù)字信號UT相比較，得到偏差信號U。 經(jīng)PID調(diào)節(jié)，再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換成模擬量UG，來控制變頻器輸出頻率fX，進(jìn)而控制電動機(jī)及水泵轉(zhuǎn)速n，以達(dá)到恒壓供水之目的。其調(diào)節(jié)過程是：當(dāng)供水壓力上升時供水壓力下降時的情況由同學(xué)自行分析。

41、4控制電路說明1控3供水系統(tǒng)控制電路如圖6-10所示。采用三菱FX2N系列PLC通過信號處理器對變頻器實(shí)施控制。（1）PLC輸入點(diǎn)X2用于接受來自變頻器異常輸出端子A 的跳閘信號。X4、X6、X10分別用于1號、2號、3號泵的過載保護(hù)及報警。X5、X7、X11分別用于1號、2號、3號泵的自動運(yùn)行。 （2）PLC輸出點(diǎn)Y0用于控制(kngzh)變頻器的正轉(zhuǎn)STF運(yùn)行。Y2、Y3分別控制(kngzh)相關(guān)的接觸器對1號泵進(jìn)行變頻與工頻切換；Y4、Y5分別控制(kngzh)相關(guān)的接觸器對2號泵進(jìn)行變頻與工頻切換；Y6、Y7分別控制相關(guān)的接觸器對3號泵進(jìn)行變頻與工頻切換。（3）信號處理器信號處理器具有

42、放大和邏輯變換兩個(lin )功能。在這里，主要用于處理由傳感器檢測的實(shí)際壓力信號。壓力傳感器的反饋信號U11與給定(i dn)信號U12相比較,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換(zhunhun)后,輸入到PLC的輸入點(diǎn)X0。 經(jīng)PLC程序運(yùn)算后,由Y1送回信號處理器。再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，由U0輸出到變頻器對其頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。與此同時，PLC根據(jù)偏差信號由Y2-Y7控制接觸器的切換動作。電路的工作過程是，當(dāng)工作方式開關(guān)SA撥到“恒壓”位置時，將實(shí)際壓力與給定壓力相比較，總管道出水壓力不足時，通過PID運(yùn)算控制水壓的上升，使水泵轉(zhuǎn)速上升，供水量增加。當(dāng)工作方式開關(guān)SA撥到“恒速”位置時，系統(tǒng)不考慮給定壓力值，而是將變頻器

43、的頻率設(shè)置在050Hz之間的任意一個固定值上，水泵恒速運(yùn)行。6.4 變頻器在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用中央空調(diào)是現(xiàn)代公共建筑不可缺少的設(shè)施。為賓館、商場和寫字樓等公共設(shè)施提供制冷服務(wù)，保持室內(nèi)溫度恒定。但因季節(jié)和晝夜變化，還有些公共設(shè)施因開放時間變化，需冷量具有明顯的不同。而傳統(tǒng)中央空調(diào)并不能監(jiān)測環(huán)境溫度的變化而調(diào)節(jié)自身的能耗，加之工藝設(shè)計，電機(jī)功率設(shè)計都有相當(dāng)?shù)母辉Ａ?，即液泵的流量和揚(yáng)程都大于實(shí)際所需。因此，對中央空調(diào)進(jìn)行變頻節(jié)能技術(shù)改造是降本增效的一條有效途徑。6.4.1 中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖6-11所示。1冷凍主機(jī)與冷卻塔 （1）冷凍主機(jī)冷凍主機(jī)也稱制冷裝置，是中央空調(diào)的

44、制冷源，通往各房間的循環(huán)水由冷凍主機(jī)進(jìn)行內(nèi)部熱交換，降溫為冷凍水。（2）冷卻水塔冷凍主機(jī)在制冷過程中，必然會釋放熱量，使機(jī)組發(fā)熱。冷卻水塔為冷凍機(jī)組提供(tgng)冷卻水，冷卻水在盤旋流過冷凍主機(jī)后，帶走冷凍主機(jī)所產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機(jī)降溫。2外部(wib)熱交換系統(tǒng)外部熱交換系統(tǒng)(xtng)由以下兩個子系統(tǒng)構(gòu)成：（1）冷凍水循環(huán)系統(tǒng)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍水管路組成。從冷凍主機(jī)流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管路，通過各房間的盤管和風(fēng)機(jī)，帶走熱量，使房間降溫。也就是房間的熱量被冷凍水所吸收，使冷凍水溫度升高。升溫后的循環(huán)水再經(jīng)冷凍主機(jī)制冷后又成為冷凍水，這樣循環(huán)不止。從冷凍主機(jī)出來的稱

45、為“出水”流經(jīng)房間后回流到冷凍主機(jī)的稱為“回水”。顯然回水溫度高于出水溫度。（2）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻(lngqu)水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵、冷卻水管路及冷卻水塔組成。冷凍主機(jī)在進(jìn)行熱交換時，釋放出大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高，冷卻泵將升溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中散熱。然后再將降溫的冷卻水送回到冷凍主機(jī)，如此循環(huán)不止。流進(jìn)冷凍(lngdng)主機(jī)的冷卻水稱為“進(jìn)水”，流出冷凍主機(jī)(zhj)的冷卻水稱為“出水”，而且出水溫度要高于進(jìn)水溫度。（3）冷卻風(fēng)機(jī)安裝在冷卻塔上，用于降低冷卻塔中水溫加速出水散熱的風(fēng)機(jī)，稱為冷卻塔風(fēng)機(jī)。（4）盤管風(fēng)機(jī)安裝在房間內(nèi)，用于將冷凍水盤管的冷氣

46、吹入房間的風(fēng)機(jī)，稱為盤管風(fēng)機(jī)。6.4.2 冷卻水系統(tǒng)變頻調(diào)速控制1系統(tǒng)的控制依據(jù)（1）溫度控制當(dāng)冷卻水出水溫度過高超過規(guī)定限值37時，為有效地保護(hù)冷凍主機(jī)，整個系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行保護(hù)性跳閘。在出水與進(jìn)水溫度都很低時，也不允許冷卻水?dāng)嗔?。因此，在變頻調(diào)速時應(yīng)設(shè)置一個下限頻率，使冷卻泵在下限轉(zhuǎn)速運(yùn)行，而減少冷卻水流量。可見，根據(jù)從冷凍主機(jī)出來的出水溫度控制冷卻水的流量。是冷卻水系統(tǒng)變頻調(diào)速控制的依據(jù)。（2）溫差控制冷卻水從冷凍主機(jī)出來的出水溫度與進(jìn)水溫度之間的“溫差”t，最能反映冷凍主機(jī)發(fā)熱情況和體現(xiàn)冷卻效果。溫差t的大小，反映了冷卻水從冷凍主機(jī)帶走熱量的多少。因此，根據(jù)溫差信號t控制冷卻水流量，也將作為

47、冷卻水系統(tǒng)變頻調(diào)速的控制依據(jù)。溫差大，表明冷凍主機(jī)產(chǎn)生熱量多，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加快冷卻水循環(huán)速度。溫差小，表明冷凍主機(jī)產(chǎn)生熱量少，應(yīng)降低冷卻泵轉(zhuǎn)速，減緩冷卻水循環(huán)速度(sd)。通常，將溫差值定為一個理想范圍，稱為溫差目標(biāo)值。經(jīng)驗(yàn)表明，把溫差(wnch)目標(biāo)值控制在35范圍(fnwi)內(nèi)是較為理想的情況，如圖6-12所示為目標(biāo)值的取值范圍。t表示溫差值，tA表示進(jìn)水溫度。當(dāng)進(jìn)水溫度低于24時，溫差的目標(biāo)值定為5度，當(dāng)進(jìn)水溫度高于32時，溫差的目標(biāo)值定為3度，當(dāng)進(jìn)水溫度在2432變化時。溫差的目標(biāo)值按圖中曲線自選整定。2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)控制冷卻水溫度是隨環(huán)境溫度改變的，它并不能準(zhǔn)確地反映出冷

48、凍主機(jī)產(chǎn)生熱量的多少。那么，溫差t顯然不可能恒定準(zhǔn)確。工程實(shí)踐表明，根據(jù)進(jìn)水溫度隨時調(diào)整溫差大小的方法是非?？尚械?。這是采用了溫度與溫差控制相結(jié)合的控制方法。如圖6-13所示為冷卻水系統(tǒng)控制方案。當(dāng)進(jìn)水溫度低時，應(yīng)主要考慮節(jié)能效果。溫差的目標(biāo)值可適當(dāng)高一些。而當(dāng)進(jìn)水溫度高時，則必須保證冷卻效果，溫差目標(biāo)值可以放低些。如圖6-14所示為冷卻水系統(tǒng)溫差與溫度控制原理圖。其控制原理如下：（1）反饋信號在冷卻水管路進(jìn)水和出水口各安裝一個溫度傳感器，用以檢測冷卻水系統(tǒng)進(jìn)水和出水溫度。并通過溫度變送器將其溫差信號反饋到變頻器，與目標(biāo)信號相比較。（2）目標(biāo)信號目標(biāo)信號是與進(jìn)水溫度TA有關(guān)的，并與目標(biāo)溫差值成

49、正比的數(shù)值。（3）調(diào)節(jié)過程將目標(biāo)信號與溫差信號送入變頻器，進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。若溫差大，說明冷凍主機(jī)產(chǎn)生的熱量大，變頻器輸出頻率應(yīng)上升，提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，以增大冷卻水循環(huán)速度；溫差小，說明冷凍主機(jī)產(chǎn)生熱量小，變頻器輸出應(yīng)頻率下降，降低冷卻泵轉(zhuǎn)速，減緩冷卻水循環(huán)速度，從而滿足了節(jié)約電能的需要。6.4.3 冷凍水系統(tǒng)(xtng)變頻調(diào)速控制1系統(tǒng)的控制(kngzh)依據(jù)冷凍水系統(tǒng)變頻調(diào)速方案(fng n)中以以下兩個控制依據(jù)（1）壓差控制所謂壓差控制，就是以出水壓力和回水壓力之差作為控制依據(jù)。這是為了使最高樓層的冷凍水能夠保持一定壓力，如圖6-15所示。但這種控制方案存在一定弊端。方案中沒有把環(huán)境溫度

50、變化考慮進(jìn)去，也就是沒有考慮冷凍水溫度和房間溫度等因素。也沒有考慮溫度、流量與轉(zhuǎn)速等節(jié)能問題。（2）溫度控制冷凍水出水溫度通常是比較穩(wěn)定的。因此，單是回水溫度就足以反映了房間的溫度。在冷凍泵的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，可以根據(jù)回水溫度進(jìn)行控制。也就是以回水溫度作為反饋信號。采用安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管道的溫度傳感器檢測回水溫度。當(dāng)回水溫度高于給定溫度時，說明房間里溫度較高。經(jīng)PID調(diào)節(jié)，變頻器輸出頻率上升，冷凍泵轉(zhuǎn)速提高，加快冷凍水循環(huán)速度，使室溫降低。反之，當(dāng)回水溫度低于給定溫度時，說明房間里溫度較低，經(jīng)PID調(diào)節(jié)，變頻器輸出頻率下降(xijing)，冷凍泵轉(zhuǎn)速度下降，從而減緩冷凍水循環(huán)速度，實(shí)現(xiàn)了閉

51、環(huán)控制。2系統(tǒng)的控制(kngzh)方案（1）壓差為主溫度(wnd)為輔的控制以壓差信號為反饋信號進(jìn)行恒壓差控制。而壓差的目標(biāo)值可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)回水溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)房間溫度較低時，使壓差目標(biāo)值下降，減小冷凍泵轉(zhuǎn)速，提高節(jié)能效果。這種控制方案，既考慮了環(huán)境溫度因素，又提高了節(jié)能效率。（2）溫度為主壓差為輔的控制以溫度信號為反饋信號進(jìn)行恒溫控制，而目標(biāo)信號可以根據(jù)壓差信號大小作適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)壓差較高時，說明負(fù)荷較重，此時應(yīng)該適當(dāng)提高目標(biāo)信號值，增加冷凍(lngdng)泵轉(zhuǎn)速，以保持最高樓層有足夠的冷凍水壓力。6.4.4 中央空調(diào)變頻(bin pn)調(diào)速的節(jié)能作用有關(guān)(yugun)資料表明，我國

52、現(xiàn)有電動機(jī)裝機(jī)總?cè)萘考s4億多千瓦，其用電量占當(dāng)年全國發(fā)電量的6070； 而風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備裝機(jī)總功率達(dá)1.6億千瓦，年耗電量非常巨大，約占當(dāng)年全國電力消耗總量的13。應(yīng)用變頻器后，其節(jié)電率一般在2060，投資回收期l-2年，企業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。所以，大力推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，不僅是當(dāng)前推進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，而且也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變和我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求。6.5 變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用6.5.1 變頻調(diào)速起重設(shè)備系統(tǒng)的特點(diǎn)起重機(jī)械變頻調(diào)速系統(tǒng)是由變頻器和PLC及外圍電器設(shè)備組成。由PLC根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置和檢測參數(shù)控制起重機(jī)的起動、制動、停止、可逆運(yùn)行及調(diào)速運(yùn)行

53、?？墒蛊鹬貦C(jī)操作平穩(wěn)，提高運(yùn)行效率，消除起動和制動時所產(chǎn)生的機(jī)械沖擊。電氣設(shè)備故障率低，降低電能消耗，提高功率因數(shù)。同時，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)過電流、欠電壓及輸入缺相等保護(hù)。還可以實(shí)現(xiàn)變頻器超溫、超載和制動單元過熱等自身保護(hù)。起重機(jī)械與其它傳動機(jī)械相比，對變頻器在安全和性能上有著更為苛刻地要求。近10年來，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)日臻成熟，很多變頻器廠商相繼推出了專門針對起重機(jī)械的專用變頻器，使得起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速更加方便可靠。1起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的基本結(jié)組成起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)械(q zhn j xi)的核心部分，它是由卷筒、鋼絲繩、減速機(jī)、電動機(jī)和吊鉤等組成。如圖6-16所

54、示。2起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)(jgu)的轉(zhuǎn)矩分析在起升機(jī)構(gòu)(jgu)中存在三種轉(zhuǎn)矩：（1）電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩TM電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩TM即電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，它是主動轉(zhuǎn)矩，其方向可正可負(fù)。（2）重力轉(zhuǎn)矩TG重力轉(zhuǎn)矩TG是重物及吊鉤作用在卷筒上的力矩，其大小等于重物加吊鉤的重量與卷筒半徑的乘積 (6.1) TG 的方向永遠(yuǎn)向下。（3）磨擦轉(zhuǎn)矩T0減速機(jī)是靠磨擦轉(zhuǎn)矩傳動的，其傳動比很大，最大可達(dá)50：1。方向永遠(yuǎn)與運(yùn)動方向相反。3升降過程中電動機(jī)工作狀態(tài)（1）重物上升重物上升完全是電動機(jī)正向轉(zhuǎn)矩作用的結(jié)果。此時電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與電磁轉(zhuǎn)矩方向相同，電動機(jī)處于電動狀態(tài)。當(dāng)重物接近吊裝高度降低頻率減速時，在頻率下降的瞬間，電動機(jī)

55、處于再生制動狀態(tài)，其轉(zhuǎn)矩變?yōu)榉捶较虻闹苿愚D(zhuǎn)矩。使轉(zhuǎn)速迅速下降，并以低速重新進(jìn)入電動狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，（2）輕載或空鉤下降輕載或空鉤下降時，必須由電動機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都是負(fù)值。當(dāng)通過降低頻率而減速時，在頻率下降的瞬間，電動機(jī)處于反向再生制動狀態(tài)，其轉(zhuǎn)矩是正方向的，以阻止重物下降。使得降速減慢，并重新進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。（3）重載下降重物因自身的重力下降時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速將超過同步轉(zhuǎn)速而進(jìn)入再生制動狀態(tài)，電動機(jī)是反轉(zhuǎn)下降，但其轉(zhuǎn)矩方向卻與旋轉(zhuǎn)方向相反，是向上的。此時，電動機(jī)的作用是防止重物因重力加速度不斷加速下降，而使得重物勻速下降。在這種情況下，磨擦轉(zhuǎn)矩也阻礙重物下降。所以，相同的重物

56、在下降時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩比上升時要小。6.5.2 起升機(jī)構(gòu)(jgu)拖動系統(tǒng)的技術(shù)要求起重機(jī)械的升降機(jī)構(gòu)主要是吊鉤，噸位較大的起重機(jī)通常配有主鉤與副鉤，下面以主鉤為例說明升降機(jī)構(gòu)對拖動系統(tǒng)(xtng)的技術(shù)要求。1調(diào)速范圍(fnwi) 一般要求，調(diào)速比為 (6.2)如果要求調(diào)速范圍較大，可以 (6.3)本著“輕載快速，重載慢速”的原則，升降速度可隨負(fù)載重量變化而自動切換。2上升時的傳動間隙 吊鉤從地面或某一放置物體的平面提取重物上升時，必須先消除傳動間隙，將鋼絲繩拉緊。在無變頻調(diào)速系統(tǒng)中，這一檔速度稱為“預(yù)備級速度”。預(yù)備級速度不宜過大，否則會使機(jī)械沖擊力過猛而降低機(jī)械使用壽命。3制動方法吊鉤吊著重

57、物在空中停留時，如果沒有專門的制動裝置，重物很難在空中長時間停留。因此，在電動機(jī)軸上應(yīng)加裝機(jī)械制動裝置。通常采用電磁抱閘和液壓電磁制動器等。為確保制動器安全可靠，制動裝置均采用動斷式電器，在線圈斷電時制動器依靠彈簧力量將軸抱死，在線圈通電時釋放。4溜鉤問題在重物升降和停止瞬間，要求制動器必須和電動機(jī)緊密配合。由于制動器從抱緊到釋放，以及從釋放到抱緊的動作過程需要時間大約0.6s，而電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生與消失，是在通電和斷電瞬間立即反應(yīng)的。因此，應(yīng)該重視兩者之間的配合，如電動機(jī)已經(jīng)斷電，而制動又沒有抱死，則重物必將下降，即溜鉤現(xiàn)象。這種現(xiàn)象非但降低起重機(jī)所吊重物在空中定位，而且還會發(fā)生安全事故。5點(diǎn)

58、動功能(gngnng)起重機(jī)通常需要在空中調(diào)整(tiozhng)重物的位置。為此，必須設(shè)置點(diǎn)動功能。6電動機(jī)的選擇(xunz)在對原有起重機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造時，對于原有的且較新的三相籠型異步電動機(jī)，則可以直接選配變頻器。如果原有電動機(jī)年久失修，可考慮選用變頻專用電動機(jī)。7變頻器的選擇在起重機(jī)械中。多數(shù)是帶載起動或停車，所以在升降速過程中電動機(jī)電流較大。所以，應(yīng)計算出對應(yīng)于最大起動轉(zhuǎn)矩及升降速轉(zhuǎn)矩時的電流。通常變頻器的額定電流IN由下式?jīng)Q定 (6.4)式中：IMN 電動機(jī)額定電流K1 所需最大轉(zhuǎn)矩與電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩之比 K2 變頻器的過載能力，通常取1.5 K3 系統(tǒng)裕度 通常取1.1值得注意的是，對

59、于橋式起重機(jī)，主鉤與副鉤電動機(jī)不能共用變頻器，應(yīng)該另行選擇變頻器。8制動電阻估算在用變頻器控制起重機(jī)械時，應(yīng)該在直流制動單元中外接制動電阻。但制動電阻的精確計算是比較復(fù)雜的。這里介紹的估算方法能夠滿足實(shí)際工程需要。（1）勢能負(fù)載的最大釋放功率等于以最高轉(zhuǎn)速勻速下降時的電動機(jī)功率，其實(shí)質(zhì)就是電動機(jī)額定功率PMN。（2）由于電動機(jī)處于再生制動狀態(tài)下，回饋的電能完全消耗在電阻上。因此，電阻的功率PRB應(yīng)該與電動機(jī)額定功率PMN相等。即 (6.5)（3）制動電阻接在變頻器的直流回路(hul)中，電壓為UD。阻值(z zh)可按下式計算： (6.6)（4）制動(zh dn)單元允許電流可按工作電流的兩倍

60、計算。 (6.7)9再生電能的處理起重機(jī)械在重物下降時，電動機(jī)處于再生制動狀態(tài)，此時再生電能回饋到變頻器。如果處理不當(dāng)，可造成變頻器損壞。近年來，很多變頻器制造廠商都研制出將直流電路中的泵升電壓回饋給電網(wǎng)的新產(chǎn)品或附件。其基本方式有兩種；（1）有源逆變器有源逆變器也稱回饋單元，如圖6-17所示。圖中RG為有源逆變器， P、N端子接變頻器的直流輸出母線端子P、N 。當(dāng)直流電壓超過限值時，有源逆變器將直流電壓逆變成三相交流電，回饋到電網(wǎng)中去。（2）直流反饋具有直流反饋功能的變頻器，可直接將多余的直流電能回饋到三相交流電網(wǎng)中，如圖6-18所示。圖中，二極管VD1VD6 組成三相全波橋式整流電路，與普