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变频器的用途及使用简述(一)

发布日期:2017-10-19 11:11:59 点击次数:

【用途】近年来,随着微电子技术及IGBT功率器件的迅速发展,作为交流电机主要调速方式的变频调速技术也获得了前所未有的发展。尤其是矢量控制变频器,以其优异的控制性能在调速领域独树一帜,在港口机械、冶金、造纸、建材、电子、电梯等多个领域得到迅速推广。

根据生产机械的不同调速要求,可采用不同性能的变频器调速系统。V/F控制系统虽然简单,但静、动性能均不理想;矢量控制方式的控制系统较复杂,但其性能高,可以达到或超过直流调速系统。变频器传动具有它固有的优势,应用到不同的生产机械上,可实现不同的用途,获得相应的效益。

1空调类负载

   写字楼、商场和一些超市、厂房都有中央空调,在夏季的用电高峰,空调有用电量很大,因而用变频装置,拖动空调系统的冷冻泵、冷水泵、风机是一项非常好的节电技术。目前,全国出现不少专做空调节电公司,其中主要技术是变频调还节电。

2风机类负载

    风机类负载,系量大面广设备,钢厂、电厂、有色、矿山、化工、纺织、化纤、水泥、造纸等行业应用较多。多数采用调节档板开度来调节风量,浪费大量电能,采用变频调速,即可节电,又减少机械磨损,延长设备寿命。

3泵类负载

泵类负载,量大面广,包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、砂泵等,有低压中小容量泵,也有高压大容量泵。

4压缩机类负载

压缩机也是应用广泛类负载,低压的压缩机在各工业部门都普遍应用,高压大容量压缩机的钢铁(如制氧机)、矿山、化肥、乙烯都有较多应用。采用变频调速,使气体的压力、流量得到平稳的控制,均带来启动电流小、节电、优化设备使用寿命等优点。

钢铁生产过程中的混合煤气加压机,它是将来自高炉和焦化的煤气混合后加压,由2500Pa左右升高至8500Pa,以供给轧钢、烧结等煤气负载。加压机的出口压力必须保持稳定,否则会出现废品甚至事故,而以往一般采用手动“打回流”和增开/减开加压机组的办法来调节加压机的出口压力。不仅浪费大量的能源,而且也不能保证压力恒定。采用变频调速自动调节方案,通过压力闭环实时调节加压机电机的转速,从而保证加压机出口压力的恒定。提高了设备综合效率。

5轧机负载

    在冶金行业,过去大型轧机多用交交变频,近年用交------交变频,轧机交流化已是一种趋势。尤其在轻负载轧机,组采用通用型变频器,满足低频带载启动,机架间同步运行,恒张力,操作简单可靠。

6卷扬机类负载

卷扬机类负载,采用变频调速,稳定、可靠。铁厂的高炉卷扬设备是主要的炼铁输送设备。它要求启、制动平稳,加减速均匀,可靠性高。原多采用串极、直流或转子串电阻调速方式,效率低、可靠性差。用交流变频替代上述调速方式,可以取得理想的效果。高炉卷扬设备控制系统采用变频加制动单元和制动电阻取代原直流或转子串电阻调速方式,精度高、运行平稳、机械特性强、料车停车位置准确,杜绝了掉道事故,减轻了工人劳动强度,降低了噪声,节电且增产,多年使用未出现故障,效果显著。

7转炉类负载

转炉类负载,用交流变频替代直流机组简单可靠,运行稳定。转炉倾动和氧枪升降采用交流变频调速拖动,转炉、氧枪主要传动系统引起的热停工减少90%以上。为钢厂稳定生产打下坚实的基础。

8辊道类负载(滚筒类)

辊道类负载,多在钢铁冶金行业,采用交流电机变频控制,可提高设备可靠性和稳定性。变频装置拖动交流电机并和PLC接口,调速精度高,提高了产品质量,设备可靠性高,保证了生产的连续性,提高了产品产量。由于变频制动效果好,省去了机械制动闸。由于速度连续可调,省却了大量减速机装置,同时改善了生产环境,消除了噪音。单节电一项,一年半就可收回全部变频装置的投资。变频器应用于辊道类负载,可以采用一台变频装置带多台笼式电机的技术。

9大型窖炉煅烧炉类负载

冶金、建材、烧碱等大型工业转窖(转炉)以前大部创始采用直流、整流子电机、滑差电机、串极调速或中频机组调速。由于这些调速方式或有滑环、或效率低,近年来,不少单位采用交流变频控制,效果极好。用正流子电机和滑差电机拖动,故障多,经常跳闸,维修量极大。由于现场环境恶劣,导电尘埃多,电机火花不断。刷握、碳刷璨换不断。采用变频调速装置,低频启动好,旋转稳定,运行平稳、可靠、操作简单,提高了产品质量。

10吊车、翻斗车类负载

吊车、翻斗车等负载转矩大且要平稳,正反频繁且要可靠。变频装置4控制吊车、翻斗车满足这些要求。

11拉丝机类负载

生产钢丝的拉丝机,要求高速、连续。钢丝强度200kg/mm2,调速系统精度高、稳定度高且要求同步。采用变频控制,用异步机取代了直流机,提高了设备可靠性,节电26%,并提高了产品质量。

12运送车类负载

煤矿的原煤装运列车或钢厂的钢水运送车等采用变频技术后起停快速,过载能力强,正反转灵活,达到煤面平整、重量正确(不多装或少装),运驶速度快而平稳,基本上不需要人工操作,提高原煤生产效率,安全可靠,节约电能效果很好。

13电梯高架游览车类负载

由于电梯是载人工具,要求拖动系统可靠,又要频繁的加减速和正反转,电梯动态特性和可靠性的提高,便增加了电梯乘坐的安全感、舒适感和效率。过去电梯调速直流居多,近几年逐渐转为交流电机变频调速。

14给料机类负载

冶金、电力、煤炭、化工等行业,给料机众多,无论圆盘给料机,还是振动给料机,采用变频调速,效果均显著。圆盘给料机采用变频调速后,由于是异步机,可靠性高、节电,更重要的是温度变送器闭环保证了输送物料的准确,不至于使氧化剂输送过量超温而造成事故,保证了生产的有序性。

15堆取料机类负载

堆取料机是煤场、码头、矿山堆取的主要设备,主要功能是堆料和取料。原堆取料机,其堆料和取料均为手动操作,生产效率低,工人劳动强度大,采用变频调速,实现自动堆料和半自动取料,提高了设备可靠性,设备运行平稳,无冲击和摇动现象,取料过程按劳取酬/cos¢规律回转调速,提高了斗轮回转取料效率和皮带运煤的均匀度,很受工人欢迎。

16破碎机类负载

冶金矿山、建材应用不少破碎机、球磨机,该类负载采用用交流变频调速装置拖动和工业控制机控制,提高了设备可靠性,减少了维修费用,提高了自动化程度,提高了效率,效果显著。

17搅拌机类负载

化工、医药行业搅拌机非常之多,采用变频调速成取代其它调速方式,好处特多。

发酵罐若用齿轮调速,如遇搅拌速度变化需拆卸三角皮带,既笨重又不安全。采用变频调速后发酵过程明显好转,提高了产品质量,减少了维修,仅减少三角带费用就节省能节省下来,减少了工人劳动强度,有益于工厂,有益于工人。

18纺丝机类负载

纺丝的工艺复杂,工位多,要求张力控制,有的要求位置控制。采用了“同步运行方式”,设置“无张力控制环节”、“松紧架同步装置”,“总线速度控制方式”、“转矩矢量控制”等技术,可使整条生产的所有处理单元同步运行,平稳可靠,牵伸倍率由1.04到1.4,年降低故障、节省维修费

19特种电源类负载

许多电源,如实验电源、飞机拖动电源(400Hz)都可用变频装置来完成,好处是投资少、见效快、体积小、操作简单。粘胶纤维行业纺丝设备多数是高速电机,众多的纺绽电机为150Hz/160V。长期以来,国内粘胶行业一直使用电动—发电机中频电源供电,称动变频。由于这种方法弊病太多,而逐步采用交流变频电源供电,称静变频,比动变频有明显的优势。

(a)可靠运行多年,未发生故障跳闸

(b)运行稳定,电压、频率波动极小;

(c)调频方便,为工厂生产不同捻度的丝饼创造了条件;

(d)噪音小,改善了操作人员的环境;

(e)提高了产品质量。(f)增加了产量。(g)节电13%

20聚酯切片类负载

聚酯切片是石化行业主要产品之一,由于变频调速精度高,便于多个控制点控制 ,平稳可靠、使用变频调速后可以增加产品产量,给企业带来极大好处。许多企业在扩容时均采用变频调整技术。

21造纸机类负载

我国造纸工业的纸机,要求精度高的多要用SCR直流调速方式,有的用滑差电机、整流子电机。由于存在滑环和炭刷造成可靠性和精度不高。导致造纸机械落后,一般车速只有200m/min左右,难同国外2000m/min相比。因而造纸机械的变频化已是大势所趋。宝鸡五一造纸总厂造纸机采用变频调速替代原直流晶闸管拖动系统,运行可靠、稳定、操作简便、无须专人值班,车速可开到500m/min以上,在线无极调速,稳定率达到100%,提高了产品产量、质量。降低了成本、消耗、减轻了工人劳动强度,节电3540%

22洗熨设备类负载

较大宾馆的洗衣机和熨衣设备以往多采用机械调速或者变极调速,只能提供一种速度或几种速度,对需要多次反复洗熨的织物不甚理想。采用变频调速,大大提高洗衣机的效率。

23音乐喷泉类负载

非常招揽游人的音乐喷泉,其水的高低和量的大小是靠变频控制的。亚洲喷水最高的广东河源市音乐喷泉和规模很大的山东济南市泉城广场音乐喷泉均属于此,在施工音乐喷泉时,要注意变频器的谐波对控制系统的干扰。

24磨床等机械类负载

磨床主轴电机转速很高,需要电源的频率也高,有200Hz、400Hz甚至800Hz。以前主轴电机的电源多由中频发电机组拖动。中频机组体积小、效率低、噪声大、故障多、精度差。

25卷烟机类负载

卷烟行业过去进口的卷烟机,不论莫林8、还是莫林10,均不是无极调速。因而,在卷烟行业主要是解决无极调速和可靠性问题,技术简单,变频器用法简单,收效极大。

26减振和降低噪音型负载

不少负载,如大型空压机、中频机组等噪声大、振动大。采用变频技术,可以减振降噪,达到标准以内。武汉石油化工厂码头螺杆泵是作为油轮卸油用,卸油扫舱时振动和噪声很大。因为振动往往使管架晃动,阀门和趸船破裂,噪声超过90分钟贝,振动和噪声成为卸船扫舱的大难问题。通过变频调速,控制最佳状态,使螺杆泵出口压力恒定,把振动和噪声控制在标准内。

27印染机类负载

    大部分印染机械都是多单元联合工作设备。工艺上要求各单元以相同的线速度同步运行并保持张力恒定。否则会断布、缠布色度不均、色彩度不够,缩水率过大等质量问题.以往的印染机械无论是共电源方式或分电源方式都是采用直流调速系统.

  因为直流电机固有的缺点,印染行业逐步采用交流变频技术.园网印花机由进布单元、印花单元、烘房导带单元及落布单元四部分组成,属于印染调速系统复杂的一种.采用变频调速形成速度链控制。同步性能好,精度高,可靠性高。

28注塑机类负载

  注塑机是塑料加工成型的关键设备,数量多,耗电大。过去的节电方式多为通过Δ型(角型)转换Y(星型)来节电的,效果一般。采用变频调速不改变注塑机原来的结构,控制油泵几个过程的压力或流量(如锁模、合膜、射胶、保压、脱模、退模等),可节电20%-52%,较好的取代过去的比例阀节流调速方式,大幅度降低能耗,珠三角的不少注塑厂都进行了变频改造。改造注塑机时要注意合模加速,否则产量降低,注意输入端和输出端的谐波干扰。

29污水处理等环保类负载

  环境保护越来越被重视,它关系到人类赖以生存的环境,连申奥也有环境指标.于是乎清洁能源、绿色城市均出现了。变频调速可用在三各方面的环保类负载.一是工业污水处理,二是垃圾电厂,三是工业排烟、排气、除尘的控制。如广州炼油厂,曝气机是污水处理的一种搅拌机改用笼式电机变频调速后提高产品可靠性,节电40%以上,同时提高了活性污泥微生物群的寿命,提高了污水处理的效果.再如佛山拉机电厂再工艺中选用52台变频器。可见变频调速已成为环境保护的主要设备。

30玻璃、陶瓷、制药、饮料、食品、包装等生产负载

  玻璃、陶瓷、制药、饮料、食品、包装等生产线采用变频调速,均取得好的效果。深圳蛇口浮法玻璃、深圳中康玻璃在其生产线的传输等过程均采用变频调速,提高了工艺精度。

31海上采油平台类负载

石油钻井采用交流电机变频调速要比直流调速好得多,尤其是在风沙、灰尘大的地方,因为交流电机可靠。海洋石油平台,也需要变频调速装置因为将安装庞大的柴油发电机组,运输、吊装都不方便。此项工程加快了采油投产速度,节省资金50美元。吊装实现软启动,起动平稳,无冲击电流,使用方便。

32潜油电泵类负载

潜油电泵采油是油田采油的一种方式。潜油电泵在1800m以下的油井内工作,多数采用工频全压启动、恒速运行,有下述弊病:⑴启动电流过大,会损坏电机绝缘;⑵产生冲击扭矩,损坏机泵结构;⑶泵突然产生较大吸力,容易吸入砂子,造成卡泵。且无稳压系统和井下液面波动较大,造成电压、电流不稳定,使潜油电机过励磁和欠励磁,引起故障。采用变频器+控制保护单元+波形处理单元+专用升压变压器的潜油电泵控制系统。实现了软启动、控制平稳,节电27.6%,并减少了欠压、躺井、砂卡现象,提高了采油量。

未完待续:变频器的用途及使用简述(二)

应用方案