变频器应用实例[文字可编辑]

1、变频器应用实例,1,变频调速技术在风机上的应用,1.1,风机变频调速驱动机理,风机应用广泛，但常用的方法则是调节风门或挡板开度的大小来,调整受控对象，这样，就使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉,了。采用变频调速可以节能,30,60,负载转矩,T,L,和转速,n,L,之间的关系可用下式表示,1,则功率,P,L,和转速,n,L,之间的关系为,3,上三式中,P,L,T,L,分别为电动机轴上的功率和转矩,K,T,K,P,分别为二次方律负载的转矩常数和功率常数,2,0,L,T,L,n,K,T,T,3,0,L,P,L,n,K,P,P,1.2,风机变频调速系统设计,1,风机容量选择,风机容量的选择，主要依

2、据被控对象对流量或压力的需求，可,查阅相关的设计手册,2,变频器的容量选择,选择变频器容量与所驱动的电动机容量相同即可,3,变频器的运行控制方式选择,依据风机在低速运行时，阻转矩很小，不存在低频时带不动负载,的问题，采用,U,f,控制方式即可,4,变频器的参数预置,上限频率,下限频率，加、减速时间，加、减速方式，回避频,率，起动前的直流制动,1.3,风机变频调速系统的电路原理图,考虑到变频器一旦发生故障，也不能让风机停止工作，应具有将风,机由变频运行切换为工频运行的控制,图,3,所示为风机变频调速系统的电路原理图,风机用变频器的功能代码,以变频器为森兰,BT12S,系列为例，变频器的功能预置为

3、,F01=5,频率由,X4,X5,设定,F02=1,使变频器处于外部,FWD,控制模式,F28=0,使变频器的,FMA,输出功能为频率,F40=4,设置电机极数为,4,极,FMA,为模拟信号输出端，可在,FMA,和,GND,两端之间跨接频率表,F69=0,选择,X4,X5,端子功能。即用控制端子的通断实现变频器的升降,速,X5,与公共端,CM,接通时，频率上升,X5,与公共端,CM,断开时，频率保持,X4,与公共端,CM,接通时，频率下降,X4,与公共端,CM,断开时，频率保持,这里我们使用,S,1,和,S,2,两个按钮分别与,X4,和,X5,相接，按下按钮,S,2,使,X5,与公,共端,CM

4、,接通，控制频率上升；松开按钮,S,2,X5,与公共端,CM,断开，频,率保持。同样，按下按钮,S,1,使,X4,与公共端,CM,接通，控制频率下降,松开按钮,S,1,X4,与公共端,CM,断开，频率保持,风机变频调速系统的电路原理图说明,1,主电路,三相工频电源通过断路器,Q,接入，接触器,KM,1,用于将电,源接至变频器的输入端,R,S,T,接触器,KM,2,用于将变频,器的输出端,U,V,W,接至电动机,KM,3,用于将工频电源直,接接至电动机。注意接触器,KM,2,和,KM,3,绝对不允许同时接,通，否则会造成损坏变频器的后果，因此,KM,2,和,KM,3,之,间必须有可靠的互锁。热继

5、电器,KR,用于工频运行时的过,载保护,风机变频调速系统的电路原理图说明,2,控制电路,设置有“变频运行”和“工频运行”的切换，控制电路采用三位开,关,SA,进行选择。当,SA,合至“工频运行”方式时，按下起动按钮,SB,2,中间继电器,KA,1,动作并自锁，进而使接触器,KM,3,动作，电动机进入工,频运行状态。接下停止接钮,SB,1,中间继电器,KA,1,和接触器,KM,3,均断,电，电动机停止运行。当,SA,合至“变频运行”方式时，按下起动按,钮,SB,2,中间继电器,KA,1,动作并自锁，进而使接触器,KM,2,动作，将电,动机接至变频器的输出端,KM,2,动作后使,KM,1,也动作，

6、将工频电源,接至变频器的输入端，并允许电动机起动。同时使连接到接触器,KM,3,线圈控制电路中的,KM,2,的常闭触点断开，确保,KM,3,不能接通。接,下按钮,SB,4,中间继电器,KA,2,动作，电动机开始加速，进入“变频运,行”状态,KA,2,动作后，停止按钮,SB,1,失去作用，以防止直接通过切,断变频器电源使电动机停机,在变频运行中，如果变频器因故,障而跳闸，则变频器的,30B-30C,保护触点断开，接触器,KM,1,和,KM,2,线圈均断电，其主触点切断了变频器与电源之间，以及变频器与电,源之间的连接。同时,30B-30A,触点闭合，接通报警扬声器,HA,和报,警灯,HL,进行声光

7、报警。同时，时间继电器,KT,得电，其触点延时一段,时间后闭合，使,KM,3,动作，电动机进入工频运行状态,1.4,节能计算,以一台工业锅炉使用的,30,kW,鼓风机为例。一天,24,小时连续运行,其中每天,10,小时运行在,90,负荷（频率按,46Hz,计算,挡板调节时电机,功耗按,98,计算,14,小时运行在,50,负荷（频率按,20Hz,计算，挡板,调节时电机功耗按,70,计算）；全年运行时间在,300,天为计算依据,则变频调速时每年的节电量为,W1=30,10,1,46/50,2,300=13824kW,h,W2=30,14,1,20/50,2,300=105840kW,h,Wb,W1

8、,W2=13824,105840=119664,kW,h,挡板开度时的节电量为,W1=30,1,98,10,300=1800kW,h,W2=30,1,70,14,300=37800kW,h,Wd,W1,W2=1800,37800=39600,kW,h,相比较节电量为,W,Wb,Wd=119664,39600=80064,kW,h,每度电按,0.6,元计算，则采用变频调速每年可节约电费,58952,元。一般来,说，变频调速技术用于风机设备改造的投资，通常可以在一年左右,的生产中全部收回,2,空气压缩机的变频调速及应用,2.1,空气压缩机变频调速机理,空气压缩机是一种把空气压入储气罐中，使之保持一

9、定压力的机,械设备，属于恒转矩负载，其运行功率与转速成正比,4,式中,P,L,为空气压缩机的功率,T,L,为空气压缩机的转矩,n,L,为空气压缩,机的转速,传统的工作方式为进气阀开、关控制方式，即压力达到上限时关,阀，压缩机进入轻载运行；压力抵达下限时开阀，压缩机进入满载,运行。这种频繁地加减负荷过程，不仅使供气压力波动，而且使空,气压缩机的负荷状态频繁地变换。由于设计时压缩机不能排除在满,负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需求来选择电动,机的容量，故选择的电动机容量一般较大。在实际运行中，轻载运,行的时间往往所占的比例是非常高的，这就造成巨大的能源浪费,9550,L,L,L,n,T

10、,P,2.2,空气压缩机加、卸载供气控制方式存在的问题,1,空气压缩机加、卸载供气控制方式的能量浪费,1,压缩空气压力超过,P,min,所消耗的能量,当储气罐中空气压力达到,P,min,后，加、还要使其压力继续上升，直,到,P,max,这一过程中需要电源提供压缩机能量,2,减压阀减压消耗的能量,气动元件的额定气压在,P,min,左右，高于,P,min,的气体在进入气动元件,前，其压力需要经过减压阀减压至接近,P,min,3,卸载时调节方法不合理所消耗的能量,当压力达到,P,max,时，但空气压缩机的电机还是要带动螺杆做回转运,动,2,加、卸载供气控制方式其他损失,1,供气压力的波动，从而供气压

11、力精度达不到工艺要求，会影响产,品质量甚至造成废品。再加上频繁调节进气阀，会加速进气阀的磨,损，增加维修量和维修成本,2,频繁地打开和关闭放气阀，会导致放气阀的寿命大大缩短,2.3,空气压缩机变频调速的设计,空气压缩机采用变频调速技术进行恒压供气控制时,系统原理框图如图,4,所示,图,4,系统原理框图,2.4,空气压缩机变频调速的设计,空气压缩机变频调速系统电路原理图如图,5,所示,图,5,空气压缩机变频调速系统电路原理图,2.5,空气压缩机变频调速的,安装调试,1,安装：为防止电网与变频器之间的干扰，在变频器的输入侧最好接一个电,抗器。安装时控制柜与压缩机之间的主配线不要超过,30m,主配线

12、与控制线,要分开走线，且保持一定距离。控制回路的配线采用屏蔽双绞线，接线距离,应在,20m,以内。另外控制柜内要装有换气扇，变频器接地端子要可靠接地,不与动力接地混用,2,调试：完成变频器的功能设定及空载运行后，可进行系统联动调试。调试,的主要步骤,1,将变频器接入系统,2,进行工频控制运行,3,进行变频控制运行，其中包括开环与闭环控制两部分调试,开环：主要观察变频器频率上升的情况，设备的运行声音是否正常，空压,机的压力上升是否稳定，压力变送器显示是否正常，设备停机是否正常等,如一切正常,闭环：主要依据变频器频率上升与下降的速度和空压机压力的升降相匹配,不要产生压力振荡，还要注意观察机械共振点

13、，将共振点附近的频率跳过去,对,PID,参数的进行整定,2.6,空压机变频调速后的效益,1,节约能源使运行成本降低,空气压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本,其中能源成本大约占压缩机运行成本的,80,通过变频技术改造后能源成本,降低,20,再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低,所以运行成本将大大降低,2,提高压力控制精度,变频控制系统具有精确的压力控制能力，有效地提高了产品的质量,3,全面改善压缩机的运行性能,变频器从,0Hz,起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时,对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩,机

14、的使用寿命延长。此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波,动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值,减少到最低程度。根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度,明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音,3,变频器在供水系统的节能应用,3.1,恒压供水的控制目的,对供水系统的控制，归根结底是为了满足用户对流量的需求。所,以，流量是供水系统的基本控制对象。而流量的大小又取决于扬程,但扬程难以进行具体测量和控制。考虑到在动态情况下，管道中水,压的大小与供水能力（由流量,Q,g,表示）和用水需求（用水量,Q,u,表示,之间的平衡情况有关,当供水能力,Q,g,

15、用水需求,Q,u,则压力上升,p,当供水能力,Q,g,用水需求,Q,u,则压力下降,p,当供水能力,Q,g,用水需求,Q,u,则压力不变,p,常数,可见，供水能力与用水需求之间的矛盾具体反映在流体压力的变化,上。因此，压力就成为控制流量大小的参变量。就是说，保持供水,系统中某处压力的恒定，也就保证了使该处的供水能力和用水流量,处于平衡状态，恰到好处的满足了用户所需的用水流量，这就是恒,压供水所要达到的目的,3.2,水泵调速节能原理,图,6,为水泵的流量调节曲线,曲线,2,和曲线,4,为扬程特性，曲线,2,为水泵转速较高的情况，曲线,4,为水泵,转速降低的情况。曲线,1,曲线,3,为管阻特性，曲

16、线,1,为开大管路阀门管阻较小,的情况，曲线,3,为关小管路阀门管阻较大的情况,图,6,水泵的流量调节曲线,可以看出，采用调节转速的方法来调节流量，电动机所取用的功率将大为,减少,3.3,变频调速恒压供水系统,水泵的机械特性可表示为,T,L,T,O,Kn,2,11-7,式中,T,O,为损耗转矩,K,为系数,T,L,为水泵的阻转矩,图,7,变频调速恒压供水系统的组成框图,3.4,变频调速恒压供水系统,如果管网系统采用多台水泵供水，变频器可控制其顺序循环运行,并且可以实现所有水泵电机变频软启动。现以两台水泵为例，说明,系统按顺序运行过程，如图,8,所示,图,8,两台水泵供水时顺序运行过程,3.5,

17、变频调速恒压供水系统设计,1,设备选择原则,选择水泵和电机的依据是供水规模（供水流量,系统设计还应遵循以下的原则,蓄水池容量应大于每小时最大供水量,水泵扬程应大于实际供水高度,水泵流量总和应大于实际最大供水量,4,设计实例,某居民小区共有,10,栋楼，均为,7,层建筑，总居住,560,户,住宅类型为表,1,中的,3,型，设计恒压供水变频调速系统,1,设备选用如下,1,根据表,1,确定用水量标准为,0.19,m,3,人,日,2,根据表,2,确定每小时最大用水量为,105,m,3,h,3,根据,7,层楼高度可确定设置供水压力值为,0.36,Mpa,4,根据表,3,确定水泵型号为,65LG36-20

18、,2,共,3,台，水泵自带,电动机功率,7.5kW,选用三恳,SAMCO-vm05,变频器,SPF-7.5K,配接,SWS,供水基板，容量,7.5kW,2,原理图,变频调速恒压供水,系统采用,SAMCO-vm05,变频器，内置有,PID,调节,器，配置有,SWS,供水控,制基板，可直接驱动多个,电磁接触器，可以方便地,组成恒压供水控制系统,图,9,变频调速恒压供,水系统的原理图,3,原理图说明,控制要点说明,M,F,为冷却风机,SA,为选择开关，系,统用户可方便地进行自动运转和手工运转的切换；给定,压力是通过操作面板设置的；压力反馈用的压力传感器,采用远传压力表，价格低廉，电路中的,P,为远传

19、压力表,中间继电器,KM,是为了进行手动,自动电路之间的互锁并,在发生瞬时停电时起作用；中间继电器,RD,是当电路自动,工作变频运行时，防止储水池水位过低，水泵抽不到水,而进行保护的。当水池水位低于要求值时，与,RD,线圈串,联的,OM,触点断开,RD,失电，使,FR,与,DCM,断路，水泵电机停,转。同时,MBS,与,DCM,接通，运转中的电机全部停止。当由,市电工频电源驱动电机时，电机回路中串接有热敏继电,器进行过载保护；对于变频器和市电可切换驱动的电机,而言，必须使用电磁接触器触点互锁，防止双方的电磁,接触器同时接通损坏变频器,4,系统主要电器的选择,1,QM,2,断路器选择,I,QN,

20、1.3,1.4,I,N,1.3,1.4,16.4,23,A,QM,2,选,30A,式中,I,N,为变频器的输出电流，等于,16.4A,2,QM,1,断路器选择,I,QN,2.5,I,MN,2.5,13.6,34A,QM,1,选,40A,式中,I,MN,电动机的额定电流，等于,13.6A,3,接触器的选择,接触器的选择应考虑到电动机在工频下的起动情况,其触点电流通常可按电动机的额定电流再加大一个挡次,来选择，由于电动机的额定电流,I,MN,13.6A,所以接触,器的触点电流选,20A,即可,5,安装与配线注意事项,1,变频器的输入端,R,S,T,和输出端,U,V,W,是绝对不允许接错的，否,则将引起两相间的短路而将逆变管迅速烧坏,2,变频器都有一个接地端子,E,用户应将此端子与大地相接。当变频,器和其它设备，或有多台变频器一起接地时，每台设备都必须分别,和地线相接，不允许将一台设备接地端和另一台的接地端相接后再,接地,3,在进行变频器的控制端子接线时，务必与主动力线分离，也不要配,置在同一配线管内，否则有可能产生误动作,4,压力设定信号线和来自压力传感器的反馈信号线必须采用屏蔽线,屏蔽