变频器过流与过载的原因分析

1、变频器过流与过载的原因分析Analyze for Over Current and Overload in VVVF变频器过流与过载的原因分析1  过电流跳闸和过载跳闸的区别    过载也一定过电流，变频器为什么要把过电流和过载分开呢？主要有2个区别:    (1) 保护对象不同    过电流主要用于保护变频器，而过载主要用于保护电动机。因为变频器的容量有时需要比电动机的容量加大一档甚或两档，在这种情况下，电动机过载时，变频器

2、不一定过电流。过载保护由变频器内部的电子热保护功能进行，在预置电子热保护功能时，应该准确地预置“电流取用比”，即电动机额定电流和变频器额定电流之比的百分数:IM%=IMN*100%I/IM式中，IM电流取用比;    IMN电动机的额定电流，;    IN变频器的额定电流，。    (2) 电流的变化率不同    过载保护发生在生产机械的工作过程中，电流的变化率di/dt通常较小;除了过载以外的其他过电流，常常带有突发性，电流的变化率di/dt往往较大。  

3、;  (3) 过载保护具有反时限特性    过载保护主要是防止电动机过热，故具有类似于热继电器的“反时限”特点。就是说，如果与额定电流相比，超过得不多，则允许运行的时间可以长一些，但如果超过得较多的话，允许运行的时间将缩短，如图所示。     此外，由于在频率下降时，电动机的散热状况变差。所以，在同样过载50的情况下，频率越低则允许运行的时间越短。2  过电流跳闸及原因分析    变频器的过电流跳闸又分短路故障、运行过程中跳闸和升、降速过程中跳闸等情况，分述如下:图 

4、0; 过载保的“反时限” 特性2.1 短路故障短路故障是最危险的故障之一，应注意观察和分析, 如图2所示。图2   变频器输出侧短路     (1) 故障特点     a) 第一次跳闸有可能在运行过程中发生，但如复位后再起动，则往往一升速就跳闸。     b) 具有很大的冲击电流，但大多数变频器已经能够进行保护跳闸，而不会损坏。由于保护跳闸十分迅速，难以观察其电流的大小。    (2) 判断与处理  第一步，首先要判

5、断是否短路。为了便于判断，在复位后再起动前，应在输入侧接入一个电压表，如图所示。重新启动时，电位器从零开始缓慢旋动，同时，注意观察电压表。如果变频器的输出频率刚上升就立即跳闸，且电压表的指针有瞬间回“0”的迹象，则说明变频器的输出端已经短路或接地。    第二步，要判断是在变频器内部短路，还是在外部短路。这时，应将变频器输出端的接线脱开，再旋动电位器，使频率上升，如仍跳闸，说明变频器内部短路;如不再跳闸，则说明是变频器外部短路，应检查从变频器到电动机之间的线路，以及电动机本身。2.2 轻载过电流    负载很轻，却又过电流跳闸，这是变

6、频调速所特有的现象。    (1) 变频调速系统的特殊问题    在V/F控制模式下，存在着一个十分突出的问题:就是在运行过程中，电动机磁路系统的不稳定。其基本原因在于:低频运行(fX下降)时，由于电压UX的下降，电阻压降I1r1所占比例增加，而反电动势E1所占的比例减小，比值/f和磁通也随之减小。为了能带动较重的负载，常常需要进行转矩补偿(即提高/f比，也叫转矩提升)。而当负载变化时，电阻压降I1r1和反电动势E1所占的比例、比值/f和磁通量等也都随之变化。结果是:导致电动机磁路的饱和程度也在随负载的轻重而变化。 

7、0;  在进行变频器的功能预置时，通常是以重载时也能带得动负载作为依据来设定/f比的。显然，重载时电流I1和电阻压降r都大，需要的补偿量也大。但这样一来，在负载较轻，I1和电Ur都较小时，必将引起“补偿过分”，导致磁路饱和。    (2) 磁路饱和的后果    当磁路饱和时，磁通和励磁电流的波形如图所示:图3   磁路在饱和区工作时的励磁电流图3(a)是电动机磁路的磁化曲线;图3(b)是磁通的波形，由于磁路饱和的原因，磁通波形的上面被“削平”了，变成了平顶波;图3(c)是励磁电流的波形，其横坐标是励磁电流

8、i0，与磁化曲线图3(a)的横坐标对应。纵坐标是时间t，它和磁通曲线的横坐标相对应。因此，它是由图3(a)和图3(b)综合作出的。由图3可以看出，励磁电流i0的波形将发生严重畸变，是一个峰值很高的尖峰波。磁路越饱和，励磁电流的畸变越严重，峰值也越大。由于尖峰波的电流变化率di/dt很大，但电流的有效值不一定很大。结果是:往往在负载很轻时发生过电流跳闸。    这种由电动机磁路饱和引起的过电流跳闸，主要发生在低频、轻载的情况下。常见的例子如:    a) 负载在运行过程中，阻转矩的变化较大。例如，某厂的车床采用变频调速，所购变频器无矢量

9、控制功能。为了能在低速时进行切削，将/f比预置得较大，但一退刀就跳闸。 解决方法:反复调整/f比，使之既能在低速时进行切削，退刀时又不跳闸。    b) 变频器用于风机或水泵，但/f比却预置得较大。例如，某厂有一台变频器，原来用在传输带上，运行情况一直很好。后改接到风机上，起动时，频率刚上升到左右就因“过流”而跳闸了。这是因为，传输带是恒转矩负载，当变频器用到传输带上时，其/比必预置得较大。而风机是二次方律负载，低速时负荷级轻，导致电动机磁路严重饱和，励磁电流严重畸变，峰值很大，使变频器跳闸。解决方法:将/比预置为最小档后就不再跳闸了。2.3 重载过电流 

10、;   (1) 故障现象    有些生产机械在运行过程中负荷突然加重，甚至“卡住”，电动机的转速因带不动而大幅下降，电流急剧增加，过载保护来不及动作，导致过电流跳闸。    (2) 解决方法    a) 首先了解机械本身是否有故障，如果有故障，则修理机器。    b) 如果这种过载属于生产过程中经常可能出现的现象，则首先考虑能否加大电动机和负载之间的传动比？适当加大传动比，可减轻电动机轴上的阻转矩，避免出现带不动的情况。但这时，电动机在最高速时的

11、工作频率必将超过额定频率，其带负载能力也会有所减小。因此，传动比不宜加大得过多。同时还应注意:应根据计算结果重新预置变频器的“最高频率”。    如无法加大传动比，则只有考虑增大电动机和变频器的容量了。                             例如，某厂的注塑机在运行过程中，每遇“喷

12、塑”时，常常因过电流跳闸，据观察，有时是电动机堵转后跳闸。解决方法:将电动机轴上的皮带轮御下，略“车”小一点(如皮带变松，则将电动机底座适当后移)，就不再过电流跳闸了。2.4 升速或降速中过电流    这是由于升速或降速过快引起的，可采取的措施有如下。    (1) 延长升(降)速时间    首先了解根据生产工艺要求是否允许延长升速或降速时间，如允许，则可延长升(降)速时间。    (2) 准确预置升(降)速自处理(防失速)功能    变频器对于

13、升、降速过程中的过电流，设置了自处理(防失速)功能。当升(降)电流超过预置的上限电流set时，将暂停升(降)速，待电流降至设定值set以下时，再继续升(降)速，如图4所示。图4   升(降)速自处理功能但多数变频器的降速自处理功能只考虑直流电压，而无降速电流过大的自处理功能，需要注意阅读说明书。    (3)其他措施                 如果采用了自处理功能后，因延长了升、降速时间而不

14、能满足生产机械的要求，则:    a) 考虑适当加大传动比，以减小拖动系统的飞轮力矩，使电动机容易启动及升速;   b) 如果不能加大传动比，则只能考虑加大变频器的容量了。综上所述，过电流跳闸的判断流程如图5所示。图5    过电流跳闸的判断流程3  过载跳闸及原因分析    电动机能够旋转，但运行电流超过了额定值，称为过载。过载的基本反映是:电流虽然超过了额定值，但超过的幅度不大，一般也不形成较大的冲击电流。3.1 过载的主要原因    (1)

15、 机械负荷过重 负荷过重的主要特征是电动机发热，并可从显示屏上读取运行电流来发现。   (2) 三相电压不平衡 引起某相的运行电流过大，导致过载跳闸，其特点是电动机发热不均衡，从显示屏上读取运行电流时不一定能发现(因显示屏只显示一相电流)。   (3)误动作 变频器内部的电流检测部分发生故障，检测出的电流信号偏大，导致跳闸。3.2 检查方法    (1) 检查电动机是否发热 如果电动机的温升不高，则首先应检查变频器的电子热保护功能预置得是否合理，如变频器尚有余量，则应放宽电子热保护功能的预置值;如变频器的允许电流已经没有余量

16、，不能再放宽，且根据生产工艺，所出现的过载属于正常过载，则说明变频器的选择不当，应加大变频器的容量，更换变频器。这是因为，电动机在拖动变动负载或断续负载时，只要温升不超过额定值，是允许短时间(几分钟，甚或几十分钟)过载的，而变频器则不允许。如果电动机的温升过高，而所出现的过载又属于正常过载，则说明是电动机的负荷过重。这时，首先应考虑能否适当加大传动比，以减轻电动机轴上的负荷。如能够加大，则加大传动比。如果传动比无法加大，则应加大电动机的容量。    (2) 检查电动机侧三相电压是否平衡 如果电动机侧的三相电压不平衡，则应再检查变频器输出端的三相电压是否平衡，如也不

17、平衡，则问题在变频器内部，应检查变频器的逆变模块及其驱动电路;如变频器输出端的电压平衡，则问题在从变频器到电动机之间的线路上，应检查所有接线端的螺钉是否都已拧紧，如果在变频器和电动机之间有接触器或其他电器，则还应检查有关电器的接线端是否都已拧紧，以及触点的接触状况是否良好等。    如果电动机侧三相电压平衡，则应了解跳闸时的工作频率:    如工作频率较低，又未用矢量控制(或无矢量控制)，则首先降低/比，如降低后仍能带动负载，则说明原来预置的/比过高，励磁电流的峰值偏大，可通过降低/比来减小电流;如果降低后带不动负载了，则应考虑加大变

18、频器的容量;如果变频器具有矢量控制功能，则应采用矢量控制方式。    (3) 检查是否误动作    在经过以上检查，均未找到原因时，应检查是不是误动作。如图所示，判断的方法是在轻载或空载的情况下，用电流表测量变频器的输出电流，与显示屏上显示的运行电流值进行比较，如果显示屏显示的电流读数比实际测量的电流大得较多，则说明变频器内部的电流测量部分误差较大，“过载”跳闸有可能是误动作。综上所述，过载跳闸的判断流程如图所示。图6   误动作的判断图7    过载跳闸的判断流程参考文献&

19、#160; 1 黄 俊. 电力电子变流技术M. 北京:机械工业出版社,1997.2 变频器使用手册。作者简介张燕宾(1937-)  男  高级工程师  退休前在宜昌市自动化研究所工作,曾任自动化研究所副所长、宜昌市科委驻深圳联络处主任;宜昌市自动化学会理事长、湖北省自动化学会常务理事。著作:SPWM变频调速应用技术(编著。机械工业出版社1997年12月初版;2002年月第二版);变频调速应用实践(主编，机械工业出版社2001年1月出版);变频器应用基础(副主编，机械工业出版社2003年月出版)。变频技术小知识问答1、什么是变频器？变频器是利用电力半导体器件的通断作

20、用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 2、PWM和PAM的不同点是什么？PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脉冲幅度调制)缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。  3、电压型与电流型有什么不同？变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。4、为什么变频器的

21、电压与电流成比例的改变？异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加;对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。 6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？采用变频

22、器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为67倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.21.5倍，起动转矩为70%120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 7、V/f模式是什么意思？频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。8、按比例地改V和

23、f时，电机的转矩如何变化？频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。9、在说明书上写着变速范围606Hz，即10:1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.53Hz. 10、对于一般电机的组

24、合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？通常情况下时不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。11、所谓开环是什么意思？给所使用的电机装置设速度检出器(PG)，将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈。12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内(1%5%)变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的

25、场合，可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件)。 13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？ 具有反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的植取决于本身的精度和变频器输出频率的分辨率。 14、失速防止功能是什么意思？如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。15、 有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有什么意义？

26、60;加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间和减速时间可以共同给定。16、 什么是再生制动？ 电动机在运转中如果降低指令频率，则电动机变为异步发电机状态运行，作为制动器而工作，这就叫作再生（电气）制动。  17 、是否能得到更大的制动力？ 从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%20%。如采用选用件制动单元，可以达到50%100%。 (

27、2004-3-29 11:31:36)冷却塔风机变频改造实例介绍摘要:本文讲述的是变频器在冷却塔风机变频改造方面的应用实例，主要通过对中央空调系统冷却风扇电动机实施变频调速改造过程，说明变频器在冷却塔风机中的应用方法，并且表明变频器高效节能的优点。关 键 词:变频器   冷却塔   节能   改造Abstract:The  applicating example of the frequency convertor on

28、60;frequency  conversion reformation to cooling tower windmill is introduced the using method of the frequency convertor on the cooling tower  windmill. As well as the

29、60;merits of frequency  convertor on highly saving energy is indicated, mostly  by  the  reforming  process of the frequency conversion adjusting speed  to 

30、0;cooling  fan  motor  in  the  central  air-condition system.Keywords:Frequency convertor      Cooling tower      Saving energy     Re

31、formation1  引言    深圳某公司生产厂房共有四台冷冻机组，每台冷冻机组由一台冷冻水泵、一台冷却水泵和一台冷却塔组成，其中冷却塔风机容量为18.5kW，冷却机组是为我生产厂房空调工艺设备提供冷冻水最主要的设备，它的运行好坏，将直接关系到生产车间温度的稳定和工艺设备的正常生产，而冷却水质量的好坏将直接影响到冷冻机组的制冷效果。根据工艺要求冷却水的温度最好控制在2832之间,如果冷却水温度低于28,对于冷冻机组运行是不经济的，若高于33将影响产品质量，为了满足生产要求，节约能量，对冷却塔风扇电动机进行变频调速改造。 2  变频器的工作原

32、理和节能分析2.1 风机的特性风机是传送气体的机械设备，是把电动机的轴功率转变为流体的一种机械。风机电机输出的轴功率为:            由上式可以看出，风机的风量与风机的转速成正比，风压与转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，即风机的轴功率与风机电机转速的三次方成正比。2.2 风机的节能效果图1中风机的压力与风量的关系曲线及扭矩与电机速度的关系曲线，充分说明了调节阀调节风量法与变频器控制的调节风量法的本质区别与节能效果。(1) 电动机恒速运转，由调节阀控制风量&#

33、160;图1     风机的运行曲线 如图1所示，调节阀门的开启度，R会变化。关紧阀门，管道阻力就增大。管道阻力由R1变到R2，风机的工作点由A点移到B点。在风量从Q1减少到Q4的同时，风压却从H1上升到H5，此时电机轴的功率从P1变化到P2。(2) 变频器调节电机的速度来控制风量当风量由Q1变化到Q4时，便出现图上虚线所示的特性。达到Q4、H4所需的电机轴功率为P3，显然P2大于P3，其差值P2-P3就是电机调速控制所节约的功率。3  冷却塔系统变频改造过程3.1 冷冻机组冷却循环水系统介绍:    冷

34、冻机组的冷却循环水系统如图2所示。冷冻机组的冷却循环水系统主要由冷冻机组、冷却水泵、冷却塔组成。冷却水经冷却水泵加压后，送入冷冻机组的冷凝器，届时，由冷却水吸收制冷剂蒸气的热量，使制冷剂冷却、冷凝。冷却水带走制冷剂热量后，被送入冷却塔，经布水器，通过冷却塔风机降温，降温后的冷却水通过出水管，流入冷却水泵，经加压后再送入冷冻机组的冷凝器。图2      冷冻机组冷却循环水系统图3.2 冷却塔变频节能改造原理冷却塔是冷冻机组的冷却水最主要的热交换设备之一，它主要靠冷却塔风机对冷却水降温，风机过去是靠交流接触器直接启动控制，风机的转速是恒定的，不能调

35、速，因此，风机的风量也是恒定的，不能调节。为了使冷冻机组进口冷却水温度保持在2832之间，我们在冷却水泵的出口，即冷冻机组的冷却水进口管道上安装一个温度传感器，采集冷却水温度，通过给出一路模拟信号给变频器，经变频器自身的PID进行调节如图3所示，变频器给出适当的电压和频率给冷却塔电机调节冷却塔风机转速和输出功率，这样形成一个闭环反馈系统，维持冷却水温度，从而降低冷却水温度，冷却水温度降低时，减小风机转速，放慢热交换的速度，从而减慢冷却水温度的降低。4  冷却塔风机改造主电路介绍及元器件选择图3    冷却塔变频改造示意图图4  

36、60; 冷却塔风机主回路图冷却塔风机改造主电路图如图4所示。原冷却塔风机电机的主要技术参数:电机型号:Y180M-4  额定电压:380V   频率:50HZ功率:18.5kW    额定电流:35.9A   转速:1470r/min防护等级:IP44   工作制:S1      绝缘等级:B级接法:         COS=0.82(1) 变频器根据工艺要求，我们选

37、用的是ABB ACS 400系列变频器，该变频器用于鼠笼式电动机的速度和转矩控制，模块化设计，具有体积小、安装简便、节能能源、控制准确、安全可靠等特点。主要技术数据:功率范围:2.237kW;电源范围:三相,AC200480V±10%;电源频率:4863HZ;控制连接:2个可编程的模拟输入(AI);        1个可编程的模拟输出(AO);        5个可编程的数字输入(DI);     

38、;   2个可编程的继电器输出(RO);保护特性:过流保护、I2t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通迅故障保护、AI信号的丢失保护等。丰富的菜单功能:内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏，只需选择需要的应用宏，相应的所有参数都自动设置，输入输出端子也将自动配置，这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间，减少出错。由于风机类设备属于平方转矩，故选定的ABB变频器型号为:ACS401002032型，适应电机功率Pn=18.5kW。(2) 快速熔断器在变频器进线处安装一组熔断器，作短路保护，选择ABB 公司的开关型熔断

39、器，规格为SIBA NH00gL/Gg50A。(3) 负荷开关由于每次在对电机检修保养后，对电机的绝缘进行测量时，都要把电机与变频器之间电缆断开，防止对变频器的损坏，所以在变频器的出线侧加装1个负荷开关，型号为:LTS-100 100A。(4) 温度传感器用于对冷却水温度监测用的温度传感器为:Pt100、测量范围050±0.2°，输出信号为420mA(5) 为了更好的为变频器散热，我们在变频器启动柜顶上加装了一台排风扇。5  冷却塔风机节能改造的控制电路介绍及操作说明图5      冷却塔风机控制回路原理图冷却塔风

40、机变频节能改造控制原理详见图5。每台冷却塔有两种控制状态，分为手动和自动状态;(1) 手动状态在此状态下变频器将开环运行，风机的转速用手动通过调节给定电位器的方式调节，通过调节风机的转速，从而调整冷却水的温度。(2) 自动状态在此状态下变频器将根据温度传感器给入的模拟信号(420mA)通过自身的PID控制调节，此时这频器将闭环运行。(3) 表1为温度与反馈信号的实际对应数据。表1    温度与反馈信号数据 6  系统接线及调试步骤6.1 变频器通电前检查(1) 检查变频器外观良好;(2) 主电路、控制回路接线正确，良好;(3) 主电路地线和控制

41、电路地线、公共端、零线的接法符合要求;(4) 电源电压符合要求，正常。6.2 变频器空载通电检验(1) 将变频器与电机间负荷开关QS2断开;(2) 合上电源开关熔断器组QS1变频器通电;(3) 经检查变频器通电显示正常;变频器内部冷却风机运行正常;变频启动柜排风扇运行正常。(4) 按冷却塔风机节能改造变频器基本参数设置表设置参数;(5) 将变频器模拟输入配置跳线设置为: AI1断开， AI2接通;如图6所示。图6      变频器模拟输入跳线配置示意图(6) 连接变频器端子与柜内接线端子的连线，(7) 手动启动变频器，通过频率设定电位器给予某一

42、个运行频率，变频器运行正常，电源、运行指示正常。(8) 接好变频器柜外部的连线，准备带载试运行。6.3 变频器带载试运行(1) 断开电源开关QS1后，合上负荷开关QS2后，再合上电源开关QS1;(2) 将限幅最小频率(参数2007)整定值为20Hz;(3) 手动启动变频器，通过频率给定电位器给定频率，变频器运行正常，电机运行方向、电流、温升正常，旋转平稳，升降速平滑，电源、运行指示正常;但在调整过程中发现，电机运行在25Hz左右时，风机风叶摆动较大，这是由于如在风机的喘拒点范围，因此避开该拒点就解决了。故将限幅最小频率(参数2007)整定值改回30Hz，风机运行平稳;(4) 停止变频器手动运行

43、后，合上手动/自动选择开关SA，将变频器改为自动控制，变频器、电机运行正常，电机旋转平稳，升降速平滑。 7  冷却塔风机变频改造节能效果分析    这次节能改造的效果是非常显著的，从运行观察中发现，环境温度如果22以下时，电机运行在30HZ(2.4kW)左右，冷却水温度在28左右，环境温度在2235之间时，电机运行在3045Hz(2.415.7kW)之间，冷却水温度在2832之间时，白天特别炎热(36以上)时，电机运行在48Hz，冷却水温度在33左右。节能效果比较:如表3所示。8  总结冷却塔风机变频改造具有以下优点:·&#

44、160;操作方便，安装简单;· 能进行无级调速，调速范围宽，精度高，适应性强。· 节能效果非常明显;· 由于采用了变频控制，随着转速的下降，风压、风量也随之下降，使得冷却水的散失也下降，节约了水量。· 由于用水量下降，水的硬度指标上升减慢，使得水处理的用药量减少;· 由于转速下降，减少了减速箱的磨损，延长了减速箱的寿命;总之，冷却塔变频器控制系统的使用，使得厂房调温系统可靠性提高，安全性好，具有明显的节电效果。参考文献 1 ACS 400系列变频器用户应用手册Z2 韩安荣. 通用变频器及其应用(第2版)M

45、. 北京:机械工业出版社。3 张燕宾. 变频调速应用实践(第1版)M.4 吴忠智,吴加林. 变频器应用手册(第2版)Z. 北京:机械工业出版社。作者简介宋峰青(1958-)  电工高级技师/工程师  在企业从事电气设计及设备改造18年，96年从事职业教育任实习指导教师，98年开始从事电工技师教学工作，长期以来协助企业的技师进行设备的变频节能改造，著有电工技能考核指导、变频器原理及应用专著。高压变频器在石化行业的应用摘要:介绍该公司在蒸馏(一)常底泵、焦化加热炉辐射泵、溶脱原料泵、脱沥青油溶液泵、溶剂泵等泵上应用高压变频调速技术情况及所获效益，探讨了应用该技术应注意的问题及高

46、压变频技术的应用前景。关 键 词:高压电机   变频调速   经济效益   应用前景Abstract:This article main introduce the application of VVVF in petrifaction and it gets the economic benefit from it, disc

47、uss some problem in application the technology and its foreground.Keywords:High-Voltage motor      Variable frequency adjusting speed      Economic benefits  &#

48、160;  Use the prospect1  引言    变频调速技术是目前世界上公认的电机节电技术之一，变频调速技术因其显著的节电效益、较高的调速精度、较宽的调速范围、完善的保护功能、易于实现自动控制、运行安全可靠、安装使用维护简单等优点已被广泛应用于各行各业,成为电机调速的最新技术。石化系统应用该技术始于九十年代,目前该技术已成为总公司的重点推广项目。自1994年以来，我厂在主体装置低压机泵的电机上安装变频调速器获得了极好的效果，随着低压电机变频调速技术的推广应用，电机节电的焦点落在了高压电机上，以广州分公

49、司炼油系统为例，装置的原料泵、加热炉进料泵、塔底泵主要机泵容量大,一般由高压电机拖动,这部分的用电量约占装置用电量的50%左右,若不对高压电机实行变频调速控制,进一步降低电耗是困难的，因此,1998-2000年开始我们在炼油装置的一些高压电机上应用于变频调速技术。2  高压电机安装变频调速技术的尝试    1998年高压变频调速技术已经基本成熟，为高压电机安装变频调速器创造了条件，但是完美无谐波高压变频器价格昂贵，一般用于兆瓦以上的大电机经济可行，电机容量小则不经济。因此，国内中小容量的高压电机大多采用将高压电降为460V左右的低压电，再经变频升压为60

50、00V高压电输出的高-低-高式供电的方式。正是基于这个原因，98年至99年蒸馏(一)常压塔底泵(P-111/1，280kW)、焦化加热炉辐射泵(P-102/1，350kW)、溶脱原料泵(P-101/A，315kW)、溶剂泵(P-104/A，300kw)选择了德国西门子产的高-低-高式变频器，焦化辐射泵选择了美国罗宾康产的高-低-高式的变频器，溶脱脱沥青油溶液泵(P-103/A，440kw)选择美国罗宾康产的完美无谐波(高-高)式的变频器。2.1 选择机泵安装变频调速器的依据(1) 机泵运行时间长蒸馏和焦化的机泵年运行周期很长，均可保持在7500h/a以上，溶脱的机泵也保持6500h/a，这样，

51、就使变频器长时间运行，节电效益得到提高。(2) 机泵节流损失大泵P-111/1运行工况为出口压力在1.5MPa以上，而进减压炉调节阀后压力仅为0.25MPa-0.3MPa;泵P-102/1运行工况为出口压力4.2MPa-4.5MPa,而进炉调节阀后压力为1.4MPa-1.5MPa即可满足工艺运行要求;溶脱的P-101/A、P-103/A泵和P-104/A泵出口压力在6.5Mpa,而调节阀后的压力在4.0MPa-4.5MPa。可见，管路节流损失大，安装变频器后主要节约的电能就是管路节流这部分电能。(3) 机泵富裕量大和流量变化大泵P-111/1额定流量为260m3/h，实际运行流量多数在164m

52、3/h;泵P-102/1在焦化开单、双系列均运行，而单、双系列流量变化接近40%;溶脱装置的处理量波动较大，因此，其三台泵流量的变化幅度在30%-50%，这些机泵的流量和维持工艺要求的稳定运行主要也是靠阀门调节，这样，就产生了节流造成的电损，装了变频器就能减少这部分损失。(4) 理论计算节电量通过理论计算节电量来论证选择安装变频器的机泵是否合适。对计划安装变频器的机泵进行多种处理量时的理论节电量的计算，经过计算得到机泵运行概率最大处理量时的节电率为:泵P-111/1在7200t/d时节电率可达48%;泵P-102/1在1940t/d时节电率可达56%;泵P-101/A、P-103/A、P-10

53、4/A在装置处理量1560t/d时节电率分别可达34.5%、36.7%和32.2%,，说明在这五台机泵上安装变频调速器是可行的。2.2 安装了高-低-高式变频调速器后机泵的运行情况    98年首先在蒸馏(一)P-111/1泵和焦化P-102/1泵安装变频器。P-111/1泵安装德国西门子280kW变频器,调试两天投入运行后，变频器输出电压可保持440V，输出电流在2-4A范围波动，保持常压塔底液面稳定不变，操作人员反映很好。在原油炼量为6200t/d，泵主管出口阀开度75%时，泵出口压力从原1.6MPa降至0.4MPa,电机运行频率为32Hz，机泵转速约为原转速

54、的70%，由此可见，安装变频后节电效果很好。    P-102/1泵安装美国罗宾康公司350kw变频器，初次调试后，存在电机电流波动较大问题，经几次调试后波动范围缩小即投入运行，当时在装置超负荷运行(2340t/d)状况下，泵主管出口阀全开，泵出口压力由原4.3MPa降制至1.7MPa,电机运行频率35Hz左右,输出电压和电流波动范围较大,对进炉流量的平稳稍有影响,为保持流量平稳又采取了关小阀门开度使频率升高的运行方式,随频率升高,电压和电流波动幅度减小,频率升到42Hz,流量基本稳定,当频率再上升时出现了电机跳闸现象,重新启动变频器运行在35Hz则恢复和从前一样

55、的波动范围较大的状况,这种频率升高造成电机跳闸的现象经几次调试仍存在。后来，经过一段时间的现场观察和分析后认为:造成跳闸停机的原因是焦化装置内同段6KV母线上的1600kw的高压水泵启动时，启动电流大，导致电网电压瞬间下降，变频器欠电压保护动作引起停机。    原因找到后，到现场进行了测试，在变频器停机情况下，当1600kw高压水泵启动时，变压器低压侧输入电压由正常时的484V降到424V左右，低电压维持时间为2秒左右，如变频器正常负载运行时，考虑线路和变压器的压降，低压侧输入正常电压约为460V左右，若此时高压水泵启动，会导致变频器低压侧输入电压降到400V左右

56、，而原来设定的欠电压保护值刚好为400V，所以就出现了高压水泵启动时引起的欠电压保护停机。    按照变频器设计技术参数，正常工作电压范围为额定电压的+10%-5%，所以当高压水泵启动时，电压波动已经大大超过了正常的下限，虽然电网电压波动超过变频器设计要求，但为了保持生产的连续性，对有关技术参数进行了适当调整，将欠电压保护值调整到350V，另外还设置了转速跟踪再启动功能，在万一电网电压过低导致变频器欠电压故障情况下变频器能进行故障自动复位、转速跟踪，保护生产的连续性。    经过上述的工作后，在频率升高时和其他状况都没有出现电机跳闸现

57、象，电机运行频率在38Hz左右，变频器输出电压和电流范围缩小在允许的范围，进炉物料流量平稳，生产运行状况良好。有了98年安装高压变频的经验，99年在溶脱的P-101/A泵和P-104/A泵安装高-低-高式变频器及调试、投入运行都顺利，泵出口阀开度95%时，电机运行频率分别为35和38Hz，泵出口压力分别降低1.0Mpa和1.2MPa,机泵转速明显降低，噪音减小，运行中各项工艺参数均达到指标要求。2.3 安装了高-高式变频调速器后机泵的运行情况(1)应用高-高变频调速器的意义“高-高式”高压变频器称为完美无谐波高压变频器，据介绍其相对“高-低-高式”高压变频器有如下明显的优点:a) 总效率比“高

58、-低-高式”高。b) 功率因数比“高-低-高式”高。c) 体积比“高-低-高式”小。d) 稳定性和转矩脉动比“高-低-高式”显著提高。我们认为“高-高式”高压变频器是由于其在500kw以下价格太高，难以被用户接受，“高-低-高式”高压变频器仅是做为一种不得已而为之的高压变频器的过度产品，为了给以后的应用打下基础和积累经验，在溶脱的P-103/A泵安装了美国罗宾康公司生产的完美无谐波高压变频器，输入采用36脉冲结构，基本上可以不对电网造成污染。(2)安装高-高式变频器后机泵的运行情况泵P-103/A安装了高压变频器后，调试一次成功并投入运行，各项技术指标达到购买签定的技术协议要求，机泵运行几日后

59、，经美国FLUKF43B多功能测试仪测试输入功率因数能达到95-97%，输入谐波符合IEEE519 1922对电压失真和电流失真的要求。机泵在流量43t/h运行时，管路阀门开90%，频率为34-38Hz，泵运行电流减少10A，转速减慢，噪音减少，满足各项工艺指标要求。在实践工作中感觉这台高-高式完美无谐波变频器在调试阶段和开、停启动时都要比高-低-高式的变频器容易简单，出现机泵跳闸及故障等现象极少，而在投入正常运行后就没有发生过故障，而高-低-高式变频器在运行中时有跳闸、变频设定与电机实际运行不符需重新调整等问题,而且其标定数据表明其节电效果也很好。3  安装了高压变频器后所获效益3

60、.1 标定数据     98年11月和12月分别在蒸馏一装置炼吉诺原油，处理量为6200t/d，焦化装置混炼伊朗油、胜利渣油和溶剂沥青油，处理量2540t/d(超负荷)运行时，分别对常底泵P-111/1和焦化加热炉辐射泵P-102/1进行了标定，标定使用HiOKI 3266型电动测试仪，标定数据如表1所示。表1     泵P-111/1(280kw)、P-102/1(350kw)工频、变频运行标定数据2001年7月对溶剂脱沥青装置的泵P-101/A、P-103/A和P-104/A进行了装变频后的标定，标定取两种负荷，一是满负

61、荷的93%，即原料泵P-101/A流量为71t/h，二是满负荷的76%，即泵P-103/A流量58t/h。在泵P-101/A流量为71t/h时，单独开泵P-103/A不能满足负荷要求，且两泵共用一台流量计，故泵P-103/B(未装变频器)也同时运转，标定使用Hi0KI 3266型电动测试仪，标定结果如表2所示。    从标定数据可以看出:泵出口压力明显减小，说明减少了管路上的节流损失，所以电机运行电流下降，节约了电能;由于转速降低减少机泵噪音则降低机泵损耗率;转速降低减少噪音保证了生产操作环境的环保质量。3.2安装变频调速器后的节电效益表2  

62、  P-101/A(315kw)、P-103/A(440kw)、P-104/A(300kw)工频、变频运行标定数据(1) 节电量和节电率根据计算，蒸馏一常底泵P-111/1节电率77.6%,节电116kW;焦化加热炉辐射泵节电率55.13%，节电162.4kW;溶脱原料泵P-101/A流量为71t/h节电率31.2%，节电95.02kW;脱沥青溶液泵P-103/A.B节电率33.80%,节电241.29kW;溶剂泵P-104/A节电率21.3%,节电51.91kW,以上合计节电666.62kW;溶脱原料泵流量为58t/h节电率36.5%,节电101.8kW;脱沥青溶液泵P-103/A

63、.B节电率37.8%,节电250.63kW;溶剂泵P-104/A节电率25.0%,节电58.8kW,此时合计节电689.63kW，平均节电为678.13kW。(2) 节电效益按节约用电能的规定,节约电按民用电价计算效益,广州地区电价为0.65元/kWh,以机泵年运行8000h计算,取平均节电计算,年节电效益352.63万元。3.3 减少设备维修费用效益    由于我厂是首次在高压电机上应用变频调速技术,根据测算和参照其它厂的经验,五台机泵年节约维修费用30万元。3.4 操作平稳提高产品收率效益    蒸馏一常底泵P-111/1安装变频

64、器后，常压塔底液面维持平稳，使塔内液体汽化状态稳定,从而提高各线产品收率和质量。焦化加热炉辐射泵P-102/1安装变频器后，使进炉原料均衡，减少了原料局部过热过度裂化，使炉管结焦下降从而提高轻油收率等，项目在这方面所获效益因加工原料变化频繁，难以用具体数据表示，推算在这方面的效益约有25万元/年以上。3.5 五台高压电机安装变频器后获效益总计    总效益=节电效益+减少的维修费用+提高产品收率效益=352.63万元+30万元+25万元=407.63(万元)3.6 五台高压电机安装变频器投资回收期项目总投资813.4万元,年获益407.63万元,项目投资回收期为2

65、年。4  变频调速器使用效果的几点体会(1) 尽管变频器的节电效果是显著的,但是如果使用不当,将难以取得最佳效果。例如，有的操作工人由于不了解变频器的原理，为了操作方便，不将管线阀门全开，这样就仍存在节流损失。管理部门应制定相应的考核条例保证变频器长周期稳定运行。这样，才能保证节电效果。(2) 变频调速技术的应用牵涉到工艺、电工、仪表、机械等多个专业人员的密切配合。如，变频调速器主机的维护是电工管，但它的控制信号来自由仪表工维护的调节器和计算机，而变频器的使用和切换由装置的操作工人管，若配合不好，变频器坏了，不能及时进行维修就会影响变频器的投用率;有=参数信号，就能象单回路一样获得好效果。5 存在问题    在应用高压变频调速技术的过程中，使我们对电流源型高-低-高式和罗宾康公司高-高式的高压变频器有以下认识:(1) 高-低-高式采用输入和输出两台变压器,增加了电损耗,而且变压器也会出现故障,对调试也有一定的影响，而高-高式变频器无输出变压器。(2) 高-低-高输出方式的高压变频器没有完美的抑制谐波功能,因此对电网造成一定的污染,当以这种方式安装的变频器台数多时，会影响电网系统中的电力设备的正常运行，而完美的谐波高-高式变频器不对电网造成污染，故不会对电网系统中的设备造成影响。(3) 安装高-低-高式的变频器占地面积大，安装也很麻