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變頻調(diào)速技術(shù)在入料泵中的應(yīng)用

　　1 變頻調(diào)速理論

　　1.1 變頻工作原理

　　交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速與電源的頻率f成正比(n=(1-S)×60×f/p),改變定子供電頻率就改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而改變了電動(dòng)機(jī)的輸入功率。變頻調(diào)速裝置是將電網(wǎng)50 Hz的交流電,變成頻率可調(diào)的交流電去驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。其特點(diǎn)是效率高,沒(méi)有因調(diào)速帶來(lái)的附加轉(zhuǎn)差損耗,調(diào)速的范圍大、精度高、無(wú)級(jí)調(diào)速,大量節(jié)約電能。因其能方便實(shí)現(xiàn)與自動(dòng)化控制系統(tǒng)間的通訊,使其在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

　　1.2 變頻調(diào)速節(jié)能原理

　　以變頻器對(duì)水泵的調(diào)速為例，變頻器所具有的節(jié)能空間計(jì)算方法如下。根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)可知，P(功率)=Q(流量)×H(壓力)。流量Q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比。當(dāng)水泵的效率一定，要求的流量Q減少時(shí)，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n按比例降低。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率P將按三次方關(guān)系大幅度地降低，比調(diào)節(jié)擋板、閥門節(jié)能百分之40到百分之50，從而達(dá)到節(jié)電的目的。例如一個(gè)功率為P0=55 kW的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，由P=(4/5)3P0=64/125×55=28.16 kW，節(jié)電率為半分之四十八，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原來(lái)的1/2時(shí)，P=(1/2)3P0=1/8×55=6.875，節(jié)電率為百分之87.5。

　　2.控制原理

　　2.1 變頻器控制原理

　　將電源直接作為變頻器輸入電源,再通過(guò)變頻器輸出連接到電機(jī)。可對(duì)電動(dòng)機(jī)啟、停、轉(zhuǎn)速調(diào)整控制。裝置還提供報(bào)警指示、故障指示、待機(jī)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)等保護(hù)信息及電流、轉(zhuǎn)速一些必要指示,方便操作人員進(jìn)行操作控制。設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式。

　　1) 手動(dòng)方式時(shí)，通過(guò)控制柜上的啟動(dòng)和停止按鈕控制水泵運(yùn)行，可根據(jù)需要分別控制泵的啟停，該方式主要供設(shè)備調(diào)試、自動(dòng)有故障和檢修時(shí)使用。

　　2) 自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，直接可以從控制面板中將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打至自動(dòng)位，按下啟動(dòng)按鈕，變頻器輸出頻率從零開(kāi)始上升，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)泵的啟動(dòng)、停止、循環(huán)變頻的全部操作過(guò)程，根據(jù)液位反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到保持液位穩(wěn)定的目的。

　　2.2 液位控制原理

　　變頻器采用目前應(yīng)用較為廣泛的PID控制技術(shù)，PID鑲嵌在變頻器的應(yīng)用宏中，如根據(jù)液位調(diào)節(jié)頻率，同時(shí)根據(jù)PID調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，始終保持液位的穩(wěn)定。在加壓入料泵應(yīng)用中，把加壓過(guò)濾機(jī)槽體液位信號(hào)變成4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)PID運(yùn)算與給定液位參數(shù)進(jìn)行比較，輸出運(yùn)行頻率到變頻器，變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)供水量，達(dá)到保持恒定的液位。圖1為PID液位控制原理圖。

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