變頻器（變頻調(diào)速器）在選煤廠的應(yīng)用
發(fā)布時間：2012-06-20 點擊次數(shù)：2753次
摘要：根據(jù)變頻調(diào)速的特點，提出變頻器選型原則及工程應(yīng)用實例。
關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 選型 應(yīng)用
0 引言
隨著變頻技術(shù)的日益發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，煤炭行業(yè)亦不例外，尤以選煤廠最為常見。在以重介為工藝為主的選煤廠中，變頻技術(shù)以其智能、數(shù)字、節(jié)能等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用，主要用在旋流器入口壓力調(diào)節(jié)與液位控制。隨著選煤廠生產(chǎn)能力及規(guī)模的逐漸擴大，設(shè)備的功率也隨之增大，從節(jié)能的觀點來看，采用變頻調(diào)節(jié)控制泵的流量是科學而經(jīng)濟的，特別是當電機功率較大時，其節(jié)能效果更顯著。本文僅結(jié)合變頻調(diào)速的特點給出選煤廠變頻器的選型原則及應(yīng)用實例。
1 變頻調(diào)速的特點
變頻調(diào)速采用大功率晶體管逆變器和微機或變頻PWM芯片控制脈沖調(diào)制技術(shù)，通過輸出具有不同頻率的電壓和電流來改變交流電機的轉(zhuǎn)速，從而達到調(diào)節(jié)設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)的目的，變頻調(diào)速具有如下特點：①機械性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小。采用PWM正弦波脈沖調(diào)制方式，可使電動機的轉(zhuǎn)矩脈動小，實現(xiàn)軟啟動，而且運行平穩(wěn)，可以大大減少大功率電動機啟動時對交流電網(wǎng)的沖擊。②調(diào)速范圍廣，可實現(xiàn)平滑無極調(diào)速，精度高達0.5%，頻率變化范圍大，能廣泛適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需要。③節(jié)能效果顯著，理論上節(jié)能可達30%以上。④變頻器留有各種標準接口，便于與壓力、液位、流量傳感器及微機系統(tǒng)連接，實現(xiàn)自動控制。⑤變頻器安裝容易、調(diào)試方便、操作簡單。⑥在各種啟動調(diào)速裝置中，變頻調(diào)速裝置是唯一同時兼有啟動和調(diào)速雙重功能，并可與其他各種調(diào)速設(shè)備實現(xiàn)速度匹配的調(diào)速裝置。
使用變頻調(diào)速裝置的意義在于：可以利用各種傳感器實現(xiàn)設(shè)備運轉(zhuǎn)的在線實時控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量；利用閉環(huán)工作方式，可以減少調(diào)整工作量和減少操作人員，提高工作效率；就流體機械而言，與節(jié)流調(diào)速相比，節(jié)能效果顯著；利用變頻器調(diào)速實現(xiàn)節(jié)流，延長了設(shè)備壽命，降低了選煤成本。
2 選型的原則
2.1 基本參數(shù) ①電壓匹配：變頻器的工作電壓不應(yīng)小于額定電壓，既U≥UE。目前，新建選煤廠多為660V電壓等級，已有的老選煤廠多為380V。當設(shè)備的額定功率PE≥200kW時，國家提倡用高壓供電，因高壓變頻設(shè)備價格較高，故當PE≥200kW時，若設(shè)備需要變頻調(diào)速則仍然采用低壓變頻。②電流匹配：變頻器額定輸出電流應(yīng)大于負載電機的電流，既I＞IE,而不能簡單的依照變頻器的容量選擇。對于特殊的負載則需要參考電機性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。③變頻器容量：其額定功率應(yīng)大于負載電機的功率，既P＞PE,根據(jù)電機負載類型分為輕過載和重過載，對于選煤廠的入料泵而言，一般按重過載選配，因此變頻器的容量要大于負載電機的容量。④負載匹配：負載轉(zhuǎn)矩特性一般分為三種：恒轉(zhuǎn)矩負載、風機泵類負載以及恒功率負載。⑤通訊接口：選煤廠變頻器一般均采用集中控制，所以需要根據(jù)控制主機的要求選用不同的總線接口，如MODBUS、PROFIBUS等。
2.2 變頻器附件的選擇 ①濾波器：對于小功率的變頻器（一般為110kW及以下）,其諧波干擾較輕，一般的變頻器廠家在其變頻模塊內(nèi)均已抑制，無需另配。對于大功率的變頻模塊濾波器為必配，一般選用同品牌廠家的濾波器，包括進線濾波器及出線濾波器兩部分。②電抗器：應(yīng)選擇與變頻模塊相配套的輸入電抗器及輸出電抗器。③對于制動電阻等附件，需根據(jù)工藝要求選配，對于選煤廠的泵類負荷，一般可以不配。
3 應(yīng)用實例
3.1 在給煤機中的應(yīng)用 在選煤廠中，需要通過調(diào)整給煤機給煤量大小來滿足工藝要求。在山西呂梁地區(qū)某選煤廠，原煤倉機給煤任務(wù)由振動給煤機來完成，在控制系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)了這一目的。通過修改設(shè)定值改變變頻調(diào)速系統(tǒng)頻率輸出，改變電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào)整給煤量。給煤機采用慣性振動器為激振源，根據(jù)簡諧振動原理可知：諧振頻率和諧振振幅都隨著角速度的增大而增大，因此，通過手動或設(shè)定值改變變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出值，調(diào)整電機轉(zhuǎn)速，通過改變角速度來改變諧振頻率與振幅，即改變箱體振動頻率，使配煤連續(xù)以箱體頻率向前跳躍，達到調(diào)整給料量的目的。
3.2 控制重介旋流器入料泵轉(zhuǎn)速 根據(jù)泵的性能公式，我們知道流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比；因此，可采用變頻調(diào)速技術(shù)控制泵的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)流量。在山西呂梁地區(qū)某選煤廠，采用變頻器調(diào)節(jié)重介旋流器入料泵進料流量。液位高低通過壓力變送器送給二次儀表，輸出4~20mADC信號，在信號隔離器內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)?~5VDC信號，而后送入液位調(diào)節(jié)器進行比較放大，輸出4~20mADC信號，控制變頻器頻率，從而達到控制給料量的目的。如果液位超過預先設(shè)定值時，電動執(zhí)行器動作，執(zhí)行放空。
在功能設(shè)定時，采用恒轉(zhuǎn)矩方式，下限頻率設(shè)為10HZ，上限頻率設(shè)為50HZ，加速時間要設(shè)定的長一些，減速時間要設(shè)定的短一些。這樣，需要增大流量時，不致因增大過快而產(chǎn)生溢流；液位超限時，又能迅速減小流量，避免溢流。
4 結(jié)語
實踐證明，變頻調(diào)速具有廣泛的應(yīng)用前景，變頻器在選煤廠中的應(yīng)用是十分成功的，變頻調(diào)速是選煤廠節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種重要手段。另外變頻器的產(chǎn)品種類繁多，性能和技術(shù)優(yōu)勢各有側(cè)重，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的具體需求合理選擇。
參考文獻：
[1]韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社.2002.
[2]王廷才.變頻原理及應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社.2005.
[3]魏召剛.工業(yè)變頻器原理與應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社.2006.
關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 選型 應(yīng)用
0 引言
隨著變頻技術(shù)的日益發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，煤炭行業(yè)亦不例外，尤以選煤廠最為常見。在以重介為工藝為主的選煤廠中，變頻技術(shù)以其智能、數(shù)字、節(jié)能等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用，主要用在旋流器入口壓力調(diào)節(jié)與液位控制。隨著選煤廠生產(chǎn)能力及規(guī)模的逐漸擴大，設(shè)備的功率也隨之增大，從節(jié)能的觀點來看，采用變頻調(diào)節(jié)控制泵的流量是科學而經(jīng)濟的，特別是當電機功率較大時，其節(jié)能效果更顯著。本文僅結(jié)合變頻調(diào)速的特點給出選煤廠變頻器的選型原則及應(yīng)用實例。
1 變頻調(diào)速的特點
變頻調(diào)速采用大功率晶體管逆變器和微機或變頻PWM芯片控制脈沖調(diào)制技術(shù)，通過輸出具有不同頻率的電壓和電流來改變交流電機的轉(zhuǎn)速，從而達到調(diào)節(jié)設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)的目的，變頻調(diào)速具有如下特點：①機械性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小。采用PWM正弦波脈沖調(diào)制方式，可使電動機的轉(zhuǎn)矩脈動小，實現(xiàn)軟啟動，而且運行平穩(wěn)，可以大大減少大功率電動機啟動時對交流電網(wǎng)的沖擊。②調(diào)速范圍廣，可實現(xiàn)平滑無極調(diào)速，精度高達0.5%，頻率變化范圍大，能廣泛適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需要。③節(jié)能效果顯著，理論上節(jié)能可達30%以上。④變頻器留有各種標準接口，便于與壓力、液位、流量傳感器及微機系統(tǒng)連接，實現(xiàn)自動控制。⑤變頻器安裝容易、調(diào)試方便、操作簡單。⑥在各種啟動調(diào)速裝置中，變頻調(diào)速裝置是唯一同時兼有啟動和調(diào)速雙重功能，并可與其他各種調(diào)速設(shè)備實現(xiàn)速度匹配的調(diào)速裝置。
使用變頻調(diào)速裝置的意義在于：可以利用各種傳感器實現(xiàn)設(shè)備運轉(zhuǎn)的在線實時控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量；利用閉環(huán)工作方式，可以減少調(diào)整工作量和減少操作人員，提高工作效率；就流體機械而言，與節(jié)流調(diào)速相比，節(jié)能效果顯著；利用變頻器調(diào)速實現(xiàn)節(jié)流，延長了設(shè)備壽命，降低了選煤成本。
2 選型的原則
2.1 基本參數(shù) ①電壓匹配：變頻器的工作電壓不應(yīng)小于額定電壓，既U≥UE。目前，新建選煤廠多為660V電壓等級，已有的老選煤廠多為380V。當設(shè)備的額定功率PE≥200kW時，國家提倡用高壓供電，因高壓變頻設(shè)備價格較高，故當PE≥200kW時，若設(shè)備需要變頻調(diào)速則仍然采用低壓變頻。②電流匹配：變頻器額定輸出電流應(yīng)大于負載電機的電流，既I＞IE,而不能簡單的依照變頻器的容量選擇。對于特殊的負載則需要參考電機性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。③變頻器容量：其額定功率應(yīng)大于負載電機的功率，既P＞PE,根據(jù)電機負載類型分為輕過載和重過載，對于選煤廠的入料泵而言，一般按重過載選配，因此變頻器的容量要大于負載電機的容量。④負載匹配：負載轉(zhuǎn)矩特性一般分為三種：恒轉(zhuǎn)矩負載、風機泵類負載以及恒功率負載。⑤通訊接口：選煤廠變頻器一般均采用集中控制，所以需要根據(jù)控制主機的要求選用不同的總線接口，如MODBUS、PROFIBUS等。
2.2 變頻器附件的選擇 ①濾波器：對于小功率的變頻器（一般為110kW及以下）,其諧波干擾較輕，一般的變頻器廠家在其變頻模塊內(nèi)均已抑制，無需另配。對于大功率的變頻模塊濾波器為必配，一般選用同品牌廠家的濾波器，包括進線濾波器及出線濾波器兩部分。②電抗器：應(yīng)選擇與變頻模塊相配套的輸入電抗器及輸出電抗器。③對于制動電阻等附件，需根據(jù)工藝要求選配，對于選煤廠的泵類負荷，一般可以不配。
3 應(yīng)用實例
3.1 在給煤機中的應(yīng)用 在選煤廠中，需要通過調(diào)整給煤機給煤量大小來滿足工藝要求。在山西呂梁地區(qū)某選煤廠，原煤倉機給煤任務(wù)由振動給煤機來完成，在控制系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)了這一目的。通過修改設(shè)定值改變變頻調(diào)速系統(tǒng)頻率輸出，改變電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào)整給煤量。給煤機采用慣性振動器為激振源，根據(jù)簡諧振動原理可知：諧振頻率和諧振振幅都隨著角速度的增大而增大，因此，通過手動或設(shè)定值改變變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出值，調(diào)整電機轉(zhuǎn)速，通過改變角速度來改變諧振頻率與振幅，即改變箱體振動頻率，使配煤連續(xù)以箱體頻率向前跳躍，達到調(diào)整給料量的目的。
3.2 控制重介旋流器入料泵轉(zhuǎn)速 根據(jù)泵的性能公式，我們知道流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比；因此，可采用變頻調(diào)速技術(shù)控制泵的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)流量。在山西呂梁地區(qū)某選煤廠，采用變頻器調(diào)節(jié)重介旋流器入料泵進料流量。液位高低通過壓力變送器送給二次儀表，輸出4~20mADC信號，在信號隔離器內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)?~5VDC信號，而后送入液位調(diào)節(jié)器進行比較放大，輸出4~20mADC信號，控制變頻器頻率，從而達到控制給料量的目的。如果液位超過預先設(shè)定值時，電動執(zhí)行器動作，執(zhí)行放空。
在功能設(shè)定時，采用恒轉(zhuǎn)矩方式，下限頻率設(shè)為10HZ，上限頻率設(shè)為50HZ，加速時間要設(shè)定的長一些，減速時間要設(shè)定的短一些。這樣，需要增大流量時，不致因增大過快而產(chǎn)生溢流；液位超限時，又能迅速減小流量，避免溢流。
4 結(jié)語
實踐證明，變頻調(diào)速具有廣泛的應(yīng)用前景，變頻器在選煤廠中的應(yīng)用是十分成功的，變頻調(diào)速是選煤廠節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種重要手段。另外變頻器的產(chǎn)品種類繁多，性能和技術(shù)優(yōu)勢各有側(cè)重，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的具體需求合理選擇。
參考文獻：
[1]韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社.2002.
[2]王廷才.變頻原理及應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社.2005.
[3]魏召剛.工業(yè)變頻器原理與應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社.2006.
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