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變頻調(diào)速技術(shù)在礦選煤廠加壓入料泵中的應(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機的轉(zhuǎn)速,從而改變了電動機的輸入功率。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)動交流電動機實現(xiàn)調(diào)速的。其特點是效率高,沒有因調(diào)速帶來的附加轉(zhuǎn)差損耗,調(diào)速的范圍大、精度高、無級調(diào)速,大量節(jié)約電能。因其能方便實現(xiàn)與自動化控制系統(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

　　以變頻器對水泵的調(diào)速為例，變頻器所具有的節(jié)能空間計算方法如下。根據(jù)流體力學(xué)知識可知，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，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率使電動機轉(zhuǎn)速n按比例降低。這時，電動機的功率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40%～50%，從而達(dá)到節(jié)電的目的。例如一個功率為P0=55 kW的電動機，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，由P=(4/5)3P0=64/125×55=28.16 kW，節(jié)電率為48%，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原來的1/2時，P=(1/2)3P0=1/8×55=6.875，節(jié)電率為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,再通過變頻器輸出連接到電機。可對電動機啟、停、轉(zhuǎn)速調(diào)整控制。裝置還提供報警指示、故障指示、待機狀態(tài)、運行狀態(tài)等保護信息及電流、轉(zhuǎn)速一些必要指示,方便操作人員進行操作控制。設(shè)有手動和自動兩種運行方式。

　　1) 手動方式時，通過控制柜上的啟動和停止按鈕控制水泵運行，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、自動有故障和檢修時使用。

　　2) 自動運行時，直接可以從控制面板中將轉(zhuǎn)換開關(guān)打至自動位，按下啟動按鈕，變頻器輸出頻率從零開始上升，系統(tǒng)自動完成對泵的啟動、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程，根據(jù)液位反饋自動調(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

　　施耐德ATV61型變頻器采用目前應(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，同時根據(jù)PID調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運行，始終保持液位的穩(wěn)定。在加壓入料泵應(yīng)用中，把加壓過濾機槽體液位信號變成4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號送入變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)PID運算與給定液位參數(shù)進行比較，輸出運行頻率到變頻器，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。2.4 加壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點

2.3 改善設(shè)備啟動特性,延長設(shè)備的使用壽命,提高設(shè)備運行可靠性

加壓入料泵電動機額定電流為287.8 A，直接啟動時電流為額定電流的5～7倍，所產(chǎn)生的電流沖擊和轉(zhuǎn)矩沖擊會給供電系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)帶來不利影響,所以就需采用軟啟動方案，但是利用常規(guī)降壓啟動,啟動過程中因沒有改變電源頻率,過大的轉(zhuǎn)差率的存在,也不可避免地會出現(xiàn)較大的過電流。當(dāng)采用變頻控制方法軟啟動的方案時，用變頻器帶動電機從零速開始啟動,逐漸調(diào)節(jié)頻率,直至達(dá)到其額定轉(zhuǎn)速, 電機的啟動電流一般小于額定電流的1.5倍，不會產(chǎn)生過電流,并且可提供等于額定轉(zhuǎn)矩的啟動力矩,從而改善啟動特性，直接延長了設(shè)備使用壽命,減少故障率,也就提高了運行可靠性。

2.4.3 優(yōu)化員工的作業(yè)環(huán)境

變頻器對加壓入料泵的平滑調(diào)速，保證了設(shè)備的平穩(wěn)運行，取消了員工對閥門等設(shè)備的頻繁操作，實現(xiàn)無人值守，同時減少了閥門開關(guān)控制時產(chǎn)生的噪音，優(yōu)化了作業(yè)環(huán)境，降低員工作業(yè)強度。

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